[实用新型]一种可检测微小位移及微小力的装置

说明书

本实用新型属于机械性能精密测量检测仪器技术领域，具体公开了一种可检测微小位移及微小力的装置，包括压尖、外框和连杆，所述外框的内部固定连接有内框，且内框的前端上方固定连接有柔性铰链。该可检测微小位移及微小力的装置，与现有的普通检测装置相比，为纳米压痕仪提供了一种纳米级测量加载单元，此单元结构紧凑，减少了中间环节，电容式力传感器直接连接压头，力值信息传递块，减少初始压尖与试样接触瞬间位移损失，进而提高了位移测量精度与力测量精度，提高了纳米级压痕测量原始数据精度，由于本机柔性铰链与外框为一体式结构，更增加了整机刚性，因此减少了安装间隙对柔度的影响，因此更进一步提高了测量精度。

技术领域

本实用新型涉及机械性能精密测量检测仪器技术领域，具体为一种可检测微小位移及微小力的装置。

背景技术

本机主要用来检测材料的表面特征,并根据试验结果计算得出获取材料的机械性能,尤其是在测量材料表面薄膜的硬度及弹性模量方面具有优势。本机的主要检测过程具体来说就是压头在试样表面施加一个微小的力,这个力是由小变大的，当力值达到最大时，然后压头回撤到初始位置，这时压头在试样表面留下了一个的痕迹。为了得到材料的机械性能，驱动压头的装置应能在压头接触试样的过程中记录压头尖点受力的力值与压头尖点压入的深度。而力值精度与深度测量精度，及压头深入的分辨率均是越高越能体现整台机器的精度。

现有的位移检测装置分辨率低，试验得出的数据无法保证真实性,并且无法检测薄膜厚度更小的试样，不能很好的满足人们的使用需求，针对上述情况，在现有的检测装置基础上进行技术创新。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种可检测微小位移及微小力的装置，以解决上述背景技术中提出现有的位移检测装置分辨率低，试验得出的数据无法保证真实性,并且无法检测薄膜厚度更小的试样，不能很好的满足人们的使用需求问题。

为实现上述目的，本实用新型提供如下技术方案：一种可检测微小位移及微小力的装置，包括压尖、外框和连杆，所述外框的内部固定连接有内框，且内框的前端上方固定连接有柔性铰链，所述柔性铰链的内部固定连接有压电陶瓷，所述内框的内部中端固定连接有中梁，且中梁的内部固定连接有力用位移传感器，所述连杆贯穿于外框，且连杆的下方固定连接有压头安装座，所述压头安装座的内部螺纹连接有压尖固定螺钉，所述外框的内部底端固定连接有下梁，且下梁的中端活动连接有位移传感器，所述位移传感器的前端螺纹连接有电容传感器固定螺钉。

优选的，所述柔性铰链与外框之间为一体式结构，且柔性铰链的数量设置为两个，两个所述柔性铰链之间关于外框的中轴线相对称。

优选的，所述连杆呈垂直状贯穿于外框，且连杆的中轴线与压头安装座的中轴线之间平行设置。

优选的，所述压头安装座与压尖固定螺钉之间为可拆卸连接，且压头安装座的中轴线与压尖的中轴线之间平行设置。

优选的，所述中梁与下梁之间平行设置，且中梁的中轴线与外框的中轴线之间呈90°。

优选的，所述位移传感器通过电容传感器固定螺钉与下梁构成可拆卸结构，且位移传感器的中轴线与力用位移传感器的中轴线之间重合设置。

与现有技术相比，本实用新型的有益效果如下：

1.本实用新型通过柔性铰链与压电陶瓷的设置，装置自带线性致动器是测量加载压头的主要动作部件，主要起到使压头前进的作用，线性制动器采用了柔性铰链与压电陶瓷相结合的结构，当压电陶瓷获得高分辨率信号时，线性制动器可输出纳米级的位移。反应到压头就是可以施加纳米级位移及在试样表面产生毫牛级的力；

2.本实用新型通过力用位移传感器的设置，当压头以一定速度无限接近被测试样表面时，力用位移传感器检测到力值瞬间开始进行力控制，力用位移传感器直接连接压头，力值信息传递块，减少初始压尖与试样接触瞬间位移损失，进而提高了位移测量精度与力测量精度。提高了纳米级压痕测量原始数据精度；