热冲击‑力‑电耦合加载与测试系统.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN106525632A(43)申请公布日2017.03.22(21)申请号201610952565.9(22)申请日2016.11.03(71)申请人兰州大学地址730000甘肃省兰州市城关区天水南路222号(72)发明人王省哲关明智蒋一萱(74)专利代理机构北京中恒高博知识产权代理有限公司11249代理人宋敏(51)Int.Cl.G01N3/60(2006.01)G01N3/00(2006.01)权利要求书1页说明书4页附图2页(54)发明名称热冲击-力-电耦合加载与测试系统(57)摘要本发明公开了一种热冲击-力-电耦合加载与测试系统，将常规的电子万能试验机加高、加宽后，内部装入快速升温炉，在快速升温炉周围布置多组大功率石英灯对本系统内的样品进行加热，并采用大功率电流\电压加载电源实现对测试样品的电学加载与控制，本发明能够实现热冲击环境下材料的力-电耦合集成测量系统，可实现对铁电陶瓷等智能材料在超高温热冲击环境下的力-电耦合相变特征、放电机制及其力-电失效特性测试，并且加热速度快，效率高，均匀度高。CN106525632ACN106525632A权利要求书1/1页1.热冲击-力-电耦合加载与测试系统，其特征在于，包括高温热冲击加载与控制单元、机械力学加载与控制单元、电加载与控制单元和PC端，所述PC端分别与所述高温热冲击加载与控制单元、所述机械力学加载与控制单元和所述电加载与控制单元连接，所述机械力学加载与控制单元包括电子万能试验机和力学测量模块，所述力学测量模块分别与所述电子万能试验机和所述PC端连接，所述高温热冲击加载与控制单元包括快速升温炉、温度传感器和温控模块，所述快速升温炉安装在电子万能试验机内，所述快速升温炉内布置有多组大功率石英灯用于对本系统进行加热，所述温度传感器安装在所述快速升温炉内，所述温控模块分别连接所述温度传感器和所述PC端，所述电加载与控制单元包括加载电源、电流测量模块和高温电流线，所述高温电流线一端连接试样，另一端分别连接电流测量模块和加载电源，所述电流测量模块还连接所述PC端。2.根据权利要求1所述的热冲击-力-电耦合加载与测试系统，其特征在于，所述电子万能试验机采用无极变速的位移加载方式，所述电子万能试验机采用门式预应力结构。3.根据权利要求1所述的热冲击-力-电耦合加载与测试系统，其特征在于，所述力学测量模块包括高精度载荷传感器和位移传感器，所述高精度载荷传感器用于测量载荷，所述位移传感器用于测量夹头间的位移。4.根据权利要求1所述的热冲击-力-电耦合加载与测试系统，其特征在于，所述快速升温炉包括炉壳，所述炉壳上部和下部分别设置有上炉盖和下炉盖，所述炉壳内部周围布置有陶瓷纤维板，所述上炉盖和下炉盖上分别通过十字槽盘头螺钉固定有卤素加热管，所述炉壳左侧安装有高温炉内外折页，所述高温炉内外折页内部安装有左、右两个电极保护罩，电极固定在电极瓷座上并安装在所述左、右保护罩内，所述炉壳右侧安装有把手，把手通过两个把手架固定在所述炉壳上，所述把手上下两侧分别安装有搭扣，所述搭扣用于锁紧炉体，试验样品通过上高温拉杆与上连杆连接，所述上连杆另一端固定在炉体上部，试验样品通过下高温拉杆与下连杆连接，所述下连杆另一端固定在炉体下部。5.根据权利要求1所述的热冲击-力-电耦合加载与测试系统，其特征在于，所述温控模块包括K型热电偶、人机界面HMI和中央运算器，所述K型热电偶与试样连接，用于测量试样的温度和控制炉体的温度，所述中央运算器分别与所述K型热电偶和人机界面HMI连接。6.根据权利要求1或5所述的热冲击-力-电耦合加载与测试系统，其特征在于，所述温度传感器为比色测温仪。7.根据权利要求1所述的热冲击-力-电耦合加载与测试系统，其特征在于，所述电流测量模块采用多通道数字采集方式进行数据测量及存储，所述电流测量模块用于测试和采集试样的电流、电压、电阻和温度信号。8.根据权利要求1或7所述的热冲击-力-电耦合加载与测试系统，其特征在于，所述电流测量模块包括光纤电流互感器，所述光纤电流互感器用于测试试样在热冲击作用下分布式微电流变化行为。2CN106525632A说明书1/4页热冲击-力-电耦合加载与测试系统技术领域[0001]本发明涉及一种材料的加载与测试系统，具体的说是热冲击-力-电耦合加载与测试系统。背景技术[0002]铁电陶瓷因其具有丰富的细微观结构特征及强力-电-热耦合效应，在压力、热冲击场、电场等外场诱导下极易发生结构相变并伴随着力学和电学等性能的显著变化。在不同外场作用下，特别是冲击载荷(热、电、力等)下铁电陶瓷极易发生瞬时相变，快速变形或快速释放束缚电荷而产生强的电流/电压输出。其在高功率爆电电源、军工和核技术等相关能量转换结