[发明专利]一种用于中子衍射测量中样品定位的通用型探针夹持装置

说明书

本发明提供一种用于中子衍射测量中样品定位的通用型探针夹持装置，包括夹持机构和升降机构，升降机构包括从上至下依次设置的顶板、升降台和底座以及连接顶板和底座的支撑导轨和通过螺纹配合与升降台联动的升降杆，通过旋转升降杆可带动升降台沿支撑导轨上下运动；夹持机构包括位于底座和升降台上的两个夹持组件，夹持组件包括紧固件和导套，两个紧固件的相对端设置成中空的锥形结构且沿周向均分为多个扇形压片，导套套设在紧固件上并通过迫使压片向内靠拢来固定探针；还包括对称设置在升降台和底座上的备用通孔和V型槽，其中轴线与紧固件中轴线位于同一竖直面上。本发明可实现一定范围内任意直径探针的高精度夹持，使用方便且扩展了应用范围。

技术领域

本发明涉及中子衍射残余应力检测技术领域，具体涉及一种探针夹持装置，该探针夹持装置应用于利用中子衍射对材料及构件残余应力进行测量时的样品定位，且适用于对一定范围内任意直径探针的夹持固定。

背景技术

残余应力是影响材料和构建疲劳强度、结构刚度、抵抗应力腐蚀等性能的重要因素，因此研究复杂应用环境下的工程部件材料的工作状态和使用寿命，定量测量残余应力的数值分布具有重要的现实意义和重大的应用价值。

目前，能检测构件内部残余应力大小的方法主要分为有损测试法和无损测试法，其中，中子衍射法是无损测试法中的代表方法，也是迄今为止关于残余应力检测的最为有效的无损检测方法。中子衍射谱仪是应用中子衍射原理进行残余应力测量的装置，目前国际上使用的定位方法大多采用中子束扫边定位法：对于外形轮廓尺寸已知的规则被测样品，中子束扫边定位法首先将样品准确安装在样品台上并进行初始位置的标定，测量时再调整样品至合适的角度及位置，控制样品的移动，使样品从表面边界轮廓开始测量，得到衍射中子束强度，逐步平移使取样体积进入样品内部，记录每次中子束衍射出射强度，直至采样体积从外边界逐步移去，从样品厚度的两个边界间的“移入-退出”测量过程中会产生一个中子束峰强分布谱，称为“进入曲线”。该曲线两边的跳变位置间隔即为样品厚度，曲线高度的一半所对应的位置为样品边界移动到衍射点的位置。再根据事先已知的样品的轮廓几何信息和安装位置计算确定样品几何中心在测量空间的位置和姿态。

这种扫边定位方法要求被测样品具有规则且已知的轮廓外形或具有特定的表面形状，同时要多次扫描表面才能得到正确的“进入曲线”，需要的定位时间比较长、精度低。然而在实际测量过程中，样品的形状是不定且变化多样的，而且当扫描的表面有织构、大晶粒或高吸收材料的情况时，入射曲线还会发生变形，不能够实现精确的定位。

为了克服上述缺点，特提出了基于标准探针的样品定位方法，其核心就是要通过细长的探针确定取样体积的中心位姿，然后以此为基础进行测量标定，并通过确定各坐标系的相对位置关系实现对样品中测量点的定位，最后完成样品中残余应力的测量。

由于在不同的实验环境下需要用到不同直径和材质的探针，因此探针的更换较为频繁。目前采用的探针夹持装置普遍为一体式装夹且夹持部件的孔径大小不可调整，在有限的操作空间内，不仅探针更换较为麻烦，而且由于探针自身具有很大的长径并采用一端固定而另一端悬空的设置方式，极易发生变形和折断现象。上述情况将严重影响实验进度，浪费宝贵的中子束时间，长此以往将造成巨大的经济损失。同时，在基于探针的样品定位方法中，还必须时刻保证探针的安装精度和垂直度，这就对探针夹持装置的结构设计提出了更高要求。

发明内容

本发明的目的在于提供一种装夹方便、安装精度高且适用于任意直径探针的探针夹持装置，以解决背景技术中提出的问题。

为实现上述目的，本发明提供了一种用于中子衍射测量中样品定位的通用型探针夹持装置，包括用于固定探针的夹持机构以及用于实现所述探针绷紧拉直的升降机构；