[发明专利]一种微纳尺度记忆合金双程记忆应变测试装置及测试方法

说明书

本发明公开了一种微纳尺度记忆合金双程记忆应变测试装置及测试方法，将记忆合金微柱的双程记忆应变通过激光光路放大之后再进行检测记录，使记忆合金微柱双程记忆应变的快速测量得以实现，且大大降低了测量误差。采用脉冲红外激光作为热源，可快速加热或冷却，满足其在高频率热循环下的应变测试。并通过高速相机记录因记忆合金微柱应变引起的接收屏上光斑的快速移动，反应速度快、精度高。

技术领域

本发明涉及一种微纳尺度记忆合金双程记忆应变测试装置及测试方法。

背景技术

随着机械微型化和高精度的要求，以及对提高执行构件反应速度的潜在需要，研究者对具有双程记忆效应的记忆合金材料越发关注。因此，对于微纳尺度下的记忆合金在加热和冷却过程中因双程记忆效应产生的应变，有必要实施精确、快速检测，进而研究记忆合金双程记忆效应的应变幅值及其稳定性。对于记忆合金微柱应变的检测而言，目前还存在两个问题：第一，记忆合金微柱的几何尺寸较小，相对的应变更是达到纳米量级，很难在保证精确度的前提下直接测量。第二，记忆合金微柱在加热和冷却过程中，微柱的应变速度很快，因此如何快速的记录检测结果将变得非常重要。

发明内容

发明目的：针对上述现有技术，提出一种微纳尺度记忆合金双程记忆应变测试装置及测试方法，实现微纳尺度下记忆合金微柱双程记忆应变的测试。

技术方案：一种微纳尺度记忆合金双程记忆应变测试装置，包括：光路检测及记录系统、探针调整系统、加热及控制系统；

所述光路检测及记录系统包括接收屏、氦氖激光器、第一半透半反镜、高速相机以及相机控制器；所述探针调整系统包括CCD、探针、探针架、三维移动平台、移动控制器以及计算机；所述加热及控制系统包括脉冲延时发生器、三棱镜、脉冲红外激光器、激光控制器；

所述探针架固定在由所述移动控制器驱动的三维移动平台上，所述移动控制器连接所述计算机，所述探针通过其悬臂梁与所述探针架相连，记忆合金微柱设置在所述三棱镜的水平底面上，所述探针位于所述记忆合金微柱正上方；

所述氦氖激光器出射光穿透所述第一半透半反镜垂直照射在所述探针的端部，反射光线经所述第一半透半反镜反射到所述接收屏上；所述CCD连接所述计算机，用于探测所述探针与所述记忆合金微柱的相对位置；所述高速相机用于记录所述接收屏上光斑移动轨迹；

所述脉冲延时发生器连接所述激光控制器以及相机控制器，所述相机控制器连接所述高速相机，所述激光控制器连接所述脉冲红外激光器，所述脉冲红外激光器的出射激光经所述三棱镜对所述记忆合金微柱加热。

进一步的，在所述第一半透半反镜到所述接收屏的光路上设有第二半透半反镜，在所述第一半透半反镜到所述探针的光路上设有第三半透半反镜；所述接收屏上水平反射出的氦氖激光经所述第二半透半反镜反射进入所述高速相机的镜头；所述探针端部竖直反射的氦氖激光一部分经所述第三半透半反镜反射到所述CCD。

进一步的，所述高速相机的数据输出到所述计算机。

微纳尺度记忆合金双程记忆应变测试装置的测试方法，包括如下步骤：

步骤1：通过计算机输出控制信号到移动控制器来控制三维移动平台水平方向移动，使得探针针尖位于记忆合金微柱的正上方并保持悬臂梁水平；

步骤2：调整光路检测及记录系统，通过第一半透半反镜将从探针端部竖直反射回来的氦氖激光入射到接收屏的零点坐标上；

步骤3：通过三维移动平台控制所述探针沿竖直方向向下移动，当接收屏上的光斑偏离零点坐标时，控制所述探针沿竖直方向向上缓慢移动，直至光斑回复到接收屏的零点坐标上时停止所述探针的移动；