[发明专利]表面裂纹扩展参量测定仪

说明书

本发明属于测量技术，具体地说，是一种测量表面裂纹参量的仪器。

发明可能广泛应用于结构试验中或结构运行中得以自动测定表面裂纹扩展参量和取得便于进一步处理的信息。它们对研究机器的关键零、部件，以及结构本身，诸如飞机的机翼和机身，火箭的机壳，煤气管道，海船船身，储存各种气体和液体的压力容器等使用的新的结构材料的抗裂性能是非常必须的，就是说，在那些要求准确地、自动地测定表面裂纹长度和裂纹扩展轨迹，并为下一步加工取得这这些参量成比例的电信号的情况下是非常必要的。

已知的表面裂纹参量测定仪有数种类型，有应用光学的、超声波的、电流的，以及应用一些贴在构件上并与构件一起在试验时同时破裂的特殊的变换器。

例如，已知的有一种是采用电视技术测量表面裂纹的仪器（GB，A，2057124），使用这种仪器进行试验之前，要在测试样品上可能扩展表面裂纹的部位涂上一层专门的漆，然后将样品夹在试验机的夹子上。借助显微镜将样品表面裂纹将要扩展的部位投影到电视摄象机。之后，表面裂纹的图象在专门的电路中转换成电信号，这些信号是由与每个瞬间产生的表面裂纹长度成比例的脉冲序列组成的。仪器具备一些机械调整部件用以移动与电视摄象机相接的光学器件，测量仪还具有一些电子转换器和一些脉冲计数器。

使用这些仪器时，在样品的制备和仪器调整方面都有很大难度，而且为购置价格昂贵的专用设备支付很大。

已知的还有一种测定表面裂纹参量的仪器（DE，A，2745244），它应用的是一小条导电材料带作的敏感元件，并通过绝缘层固定在试样上。当样品试验时，敏感元件与样品同时在表面裂纹扩展的部位破坏，随着裂纹的扩展，敏感元件的电阻改变，随之测量出它们的阻值。敏感元件有一个复盖住表面裂纹扩展区域的测量区，选择测量区的形状，应当是使它的电阻随表面裂纹加大，以近似线性的关系而增加。测量区对称地对着表面裂纹可能扩展的方向，而进入敏感元件的电流应是流径表面裂纹周围整个测量区的电流。测量敏感元件两个量测电极之间的电压计算出表面裂纹的参量。为了提高输出电压与表面裂纹长度的线性关系，调节决定于辅助电极电压的直流供电电流的数值。

上述仪器使用时必须带有专门的装置，而且当表面裂纹呈直线扩展时，它的线性测量范围约为敏感元件测量区的70%。此外，这种类型的仪器很难直观地监察样品表面上裂纹扩展的情况，而这一点在某些情况下往往是必要的。

有一种最简单，从技术上最接近实际的仪器，为了得到与表面裂纹扩展成比例的电信号，它应用了一种敏感元件，这种敏感元件是一排平行配置的电阻带，其末端连在一起并与测量电路相接（US，A，2986928）。将这种类型的敏感元件贴在试验样品表面可能萌发并进一步扩展表面裂纹的部位。当表面裂纹产生和随着表面裂纹扩展的时候，电阻带连续断裂并导致敏感元件的总电阻改变。测量电阻变化值，就可决定表面裂纹的参量。

但是这种仪器测定表面裂纹参量的精确度很低，这是由于敏感元件电阻的增量小，而且是非线性的，并且在表面裂纹长度大的情况下，由于电阻带过早地损坏，可靠性小了。

本发明的任务是制造这样一种测定表面裂纹扩展参量的仪器，它靠敏感元件设计的实现及其电性能大幅度地提高测量精度，并扩大测量正在扩展的表面裂纹参量的测量范围。

这项任务是这样解决的：表面裂纹参量测量仪包括一个敏感元件，它蒸镀在介质衬底上并固定在表面裂纹可能扩展的部位，它由一列电导片组成;测量仪还包括一个与敏感元件电气相接的测量电路。按照发明要求，敏感元件中的电导片的末端由主要连接片电气串联在一起，除此之外，敏感元件还附有辅助连接片，每个辅助连接片直接接在与其对应的主要连接片的对面。

这样就保证了高精度地测量表面裂纹扩展的参量，而且还扩大了它的测量范围。

可以将敏感元件的导电片配置在相同的距离上。

这样就能保证输出电信号的参量与表面裂纹的长度在下一次记录时的正比关系。

可以将导电片之间的距离安排成单调变化的距离。

这样就可以利用敏感元件的形状得到指定的输出信号随表面裂纹长度变化的规律，从而大幅度地简化了下一步的处理工作，并提高了表面裂纹实际长度的测量精度。

最好的办法是单调地变化电导片的宽度。

这样有可能提高敏感元件的可靠性。

使电导片的宽度与电导片之间的距离之比呈一常数值是适宜的。

这样可以提高敏感元件和仪器整体在表面裂纹呈各种长度时的可靠性。

单调地改变电导片的宽度与电导片之间的距离之比是适宜的。