[发明专利]一种基于全反射法的实际接触面积测量仪

说明书

一种基于全反射法的实际接触面积测量仪，包括设置用于放置实验材料的全反射接触盘，全反射接触盘放置在平台上，平台上还设置有用于对实验材料施加压力载荷的加载装置，全反射接触盘包括透明板夹具下盖，明板夹具下盖上开设有阶梯孔，阶梯孔内设置有透明光学玻璃板，透明光学玻璃板周向设置有一圈单色光灯带，阶梯孔上设置有明板夹具上盖；透明光学玻璃板下方设置有用于对实验材料拍照的CCD相机。本发明利用全反射原理，使实际接触面积区域散射光线，与非接触区域对比度高，使得测量精度更高，实际接触面积演化观测更显著。

技术领域

本发明属力学应用领域，涉及一种仪器，具体涉及一种基于全反射法的实际接触面积测量仪。

背景技术

在接触力学中，接触表面实际接触面的测量一直都是一个难点。从宏观上看光滑、平整的表面，在显微镜下观察，却显示出表面由很多不规则的凸峰和凹谷所组成，这是在表面加工过程中形成的，无法避免。当两表面接触时，实际上只有表面上散落的一些独立的点发生接触，从宏观上看到的表面接触面积称之为名义接触面积，而散落在表面实际发生接触的接触点面积，称之为实际接触面积。即使在接触压力比较大的情况下，实际接触面积也只有名义接触面积的1％-2％。

目前，现有装置使用X光断层扫描技术或者超声波探测技术，以及一般光学观测，X光断层扫描设备昂贵，而且对试验件的制作要求高，超声波探测技术由于扫描时间的影响不能观测实际接触面积的动态变化，一般光学观测，对环境光线要求较高，而且对实际接触面积很小的区域无法精确拍摄，对实际接触面积大的软材料测量比较好，但对实际接触面积小的硬材料观测较差。

发明内容

为克服现有技术中的问题，本发明的目的在于提供一种基于全反射法的实际接触面积测量仪，采用该仪器，能够实现对接触材料的接触面实际接触面积的测量。

为实现上述目的，本发明采用如下的技术方案：

一种基于全反射法的实际接触面积测量仪，包括设置用于放置实验材料的全反射接触盘，全反射接触盘放置在平台上，平台上还设置有用于对实验材料施加压力载荷的加载装置，全反射接触盘包括透明板夹具下盖，明板夹具下盖上开设有阶梯孔，阶梯孔内设置有透明光学玻璃板，透明光学玻璃板周向设置有一圈单色光灯带，阶梯孔上设置有明板夹具上盖；透明光学玻璃板下方设置有用于对实验材料拍照的CCD相机。

本发明进一步的改进在于，平台下方设置有相机支架，CCD相机设置在相机支架上。

本发明进一步的改进在于，单色光灯带连接有光源。

本发明进一步的改进在于，光源采用蓝光或紫光。

本发明进一步的改进在于，全反射接触盘为玻璃圆盘，单色光灯带为用LED灯带，玻璃圆盘和LDE灯带通过带法兰的圆环形加工件固定。

本发明进一步的改进在于，加载装置包括设置在平台上的支架，支架上设置有丝杠结构，丝杠结构包括竖直设置的丝杠，丝杠设置有丝杠螺母，丝杠的顶端设置有加压手柄，丝杠螺母底面上设置有推杆，推杆的底端设置有用于对实验材料施加压力的压头，压头上设置有压力传感器。

本发明进一步的改进在于，压力传感器通过过渡件与推杆的底端相连。

本发明进一步的改进在于，过渡件、压力传感器与压头上均开设有孔，通过螺母将过渡件与压力传感器相连，再通过压力传感器与压头相连。

本发明进一步的改进在于，压头底面上安装有用于力压加载的铝棒，铝棒另一端安装精密压力计，压力传感器下端设置有铝制压力垫片。

本发明进一步的改进在于，CCD相机采用1080P高清1600万像素HDMI工业相机，并配装放大倍数100倍的电子显微镜镜头。

与现有技术相比，本发明具有的有益效果：