[发明专利]一种基于SMA的动态模量监测与反馈系统

权利要求书

1.一种基于SMA的动态模量监测与反馈系统，包括以下部件：

约束件(1)，所述约束件(1)包括有伸缩段(11)及位于所述伸缩段(11)两端的固定模块(12)；

探针(2)，所述探针(2)一端与所述约束件(1)一端的固定模块(12)相连接，所述探针(2)另一端贯穿所述约束件(1)另一端的固定模块(12)；

驱动伸缩件(3)，所述驱动伸缩件(3)的两端分别与所述约束件(1)两端的固定模块(12)相连接，所述驱动伸缩件(3)为形状记忆合金丝且外接电源(4)，用于通过收缩带动伸缩段(11)收缩，从而确定使探针(2)伸出达到设定探测行程时的外接电源(4)的电流峰值；

所述电流峰值及设定的探测行程，按公式(1)计算待测物体的模量，

所述公式(1)为：

式中，E为待测物体的模量，GPa；k为驱动伸缩件的电流与输出力值的关系常数，N/μm；I为电流峰值，mA；k₀为伸缩段的弹性常数，N/μm；Δl为探测行程，μm；k'为待测物体在探针压力下的变形常数，μm²。

2.根据权利要求1所述的一种基于SMA的动态模量监测与反馈系统，其特征在于，所述约束件(1)一端的固定模块(12)开孔，便于探针(2)贯穿且进行伸缩。

3.根据权利要求1所述的一种基于SMA的动态模量监测与反馈系统，其特征在于，所述伸缩段(11)为弹簧。

4.根据权利要求1所述的一种基于SMA的动态模量监测与反馈系统，其特征在于，所述探针(2)包括以下条件中任一项或多项：

A1)所述探针(2)的长度为0.5～5mm，所述探针(2)的直径为0.05～0.6mm；

A2)所述探针(2)的测试面积≥100μm²；

A3)所述探针(2)的模量≥200GPa；

A4)所述探针(2)的探测行程为5～100μm。

5.根据权利要求1所述的一种基于SMA的动态模量监测与反馈系统，其特征在于，所述驱动伸缩件(3)的直径为10-100μm，所述驱动伸缩件(3)的长度为5-100mm。

6.根据权利要求1所述的一种基于SMA的动态模量监测与反馈系统，其特征在于，所述形状记忆合金丝中的形状记忆合金为镍钛基形状记忆合金。

7.根据权利要求1-6任一所述的一种基于SMA的动态模量监测与反馈系统在精密测量电子器件、医疗机器人上的用途。

8.一种基于SMA的动态模量监测与反馈方法，采用权利要求1-6任一所述的系统，包括以下步骤：

1)将探针对待测物体进行测试，通过外接电源对驱动伸缩件进行通电加热，使驱动伸缩件收缩带动伸缩段收缩，从而使探针伸出达到设定探测行程时确定外接电源的电流峰值；

2)根据步骤1)电流峰值及设定的探测行程，按公式(1)计算待测物体的模量，所述公式(1)为：

式中，E为待测物体的模量，GPa；k为驱动伸缩件的电流与输出力值的关系常数，N/μm；I为电流峰值，mA；k₀为伸缩段的弹性常数，N/μm；Δl为探测行程，μm；k'为待测物体在探针压力下的变形常数，μm²；

3)通过外接电源对驱动伸缩件进行停电降温，从而使驱动伸缩件松弛带动伸缩段回伸，使探针恢复原状。

9.根据权利要求8所述的一种基于SMA的动态模量监测与反馈方法，其特征在于，步骤1)中，所述外接电源为脉冲电，所述外接电源的脉冲频率为0.30～50Hz。

10.根据权利要求8所述的一种基于SMA的动态模量监测与反馈方法，其特征在于，步骤1)中，所述外接电源的电流提高速率为100～500mA/s。