[发明专利]一种基于SMA的动态模量监测与反馈系统

说明书

本发明提供一种基于SMA的动态模量监测与反馈系统，包括以下部件：约束件包括有伸缩段及位于伸缩段两端的固定模块；探针一端与约束件一端的固定模块相连接，探针另一端贯穿约束件另一端的固定模块；驱动伸缩件的两端分别与约束件两端的固定模块相连接，驱动伸缩件为形状记忆合金丝且外接电源，用于通过收缩带动伸缩段收缩，从而确定使探针伸出达到设定探测行程时的外接电源的电流峰值。本发明进一步提供一种基于SMA的动态模量监测与反馈方法。本发明提供的一种基于SMA的动态模量监测与反馈系统，利用SMA微丝作为模量测控核心元件，可以根据脉冲式驱动过程中的电流峰值直接反应被测物体的弹性模量，测试精度达到85％以上。

技术领域

本发明属于合金材料的技术领域，涉及一种基于SMA的动态模量监测与反馈系统，具体涉及一种基于形状记忆合金(SMA)的微型即时动态模量的监测与反馈的测试系统。

背景技术

材料在小应变范围，均处于弹性变形阶段，此时应力和应变一般成正比例关系，其比例系数称为弹性模量。弹性模量通常被用来表示材料的软硬程度或变形难易程度，是非常关键的工程参量之一。一方面用来作为工程选材的重要标准，或者也可用来判断材料的属性。传统弹性模量的测试方法主要有三种：静态发、波传播法和动态法。具体的测试过程都需要进行精密的样品制备，并且遵循标准化的测量流程。

然而，在很多应用场景中，无法做到标准的模量测试流程，常需要对目标材料的模量进行即时的分辨和数据反馈，最短时间内分辨对象材料的软硬程度，从而提高工作效率。另外，很多受测对象材料，比如生物组织，不管是几何尺寸或受限于加工性能，往往难以提供标准化的测试样品。此外，有些应用需要在特殊的场景下测定物体的模量，比如微小空间，或者物体微观尺度下的局部模量数据，以此作为连续作业过程中的判断依据。但是此类弹性模量的测试目前几乎难以实现，更不用说进行即时测量和数据反馈。目前也没有现成的设备可以满足此类需求。

发明内容

鉴于以上所述现有技术的缺点，本发明的目的在于提供一种基于SMA的动态模量监测与反馈系统，利用SMA微丝作为模量测控核心元件，用于解决现有技术中缺乏对目标材料的弹性模量进行即时的分辨和数据反馈的问题。

为实现上述目的及其他相关目的，本发明第一方面提供一种基于SMA的动态模量监测与反馈系统，包括以下部件：

约束件，所述约束件包括有伸缩段及位于所述伸缩段两端的固定模块；

探针，所述探针一端与所述约束件一端的固定模块相连接，所述探针另一端贯穿所述约束件另一端的固定模块；

驱动伸缩件，所述驱动伸缩件的两端分别与所述约束件两端的固定模块相连接，所述驱动伸缩件为形状记忆合金丝且外接电源，用于通过收缩带动伸缩段收缩，从而确定使探针伸出达到设定探测行程时的外接电源的电流峰值。

优选地，所述伸缩段为弹簧。具体来说，所述弹簧为弹簧丝或弹簧片。

优选地，所述固定模块为常规使用的金属或陶瓷的挡板。所述挡板呈块状或片状。

优选地，所述约束件一端的固定模块开孔，便于探针贯穿且进行伸缩。

优选地，所述探针的材质为合金或陶瓷。所述探针选用材料为高模量高强度材料。

更优选地，所述探针的材质为碳化硅。

优选地，所述探针的长度为0.5～5mm，所述探针的直径为0.05～0.6mm。所述探针的长度及直径可调。

优选地，所述探针的测试面积≥100μm²，即不小于10μm*10μm。

优选地，所述探针的模量≥200GPa。

优选地，所述探针的探测行程为5～100μm。所述探针的探测行程可以用于测定物体的模量，行程越长，被测物体模量越低。