一种用于金属材料疲劳损伤测试的装置的制造方法
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及一种用于金属材料疲劳损伤测试的装置。
【背景技术】
[0002]金属材料疲劳损伤测试仪器采用电子拉伸试验机对金属试件进行加载，然而对于金属试件在长度方向的形变是关键的待测量，形变量采用位移测量装置测量，现有的位移测量装置如电感式位移测量仪等精度很低，无法满足测量要求，因此，有必要设计一种新型的用于金属材料疲劳损伤测试的装置。
【实用新型内容】
[0003]本实用新型所要解决的技术问题是提供一种用于金属材料疲劳损伤测试的装置，该用于金属材料疲劳损伤测试的装置具有基于激光干涉的位移测量装置，检测精度高。
[0004]实用新型的技术解决方案如下:
[0005]—种用于金属材料疲劳损伤测试的装置，包括用于对试件加载负荷的电子拉伸试验机，电子拉伸试验机上设有位移测量装置；
[0006]所述的位移测量装置包括箱体(1)，箱体内设有激光器(2)、分光镜(3)、侧部反射镜(4)、干涉模块(7)、光强传感器(8)、时钟发生器(11)和数字信号处理电路(9);
[0007]位移测量装置还包括固定在电子拉伸试验机的活动横梁(10)底部的顶部反射镜
(5)；
[0008]激光器竖直设置在箱体内腔的底部；分光器倾斜45°设置，分光器位于顶部反射镜与激光器出口的连线上，分光器还位于干涉模块和侧部反射镜之间的连线上，并且分光器、干涉模块和侧部反射镜在水平高度上平齐；
[0009]干涉模块处设有光强传感器(8);
[0010]时钟发生器与数字信号处理电路相接；
[0011]所述的数字信号处理电路包括放大电路、A/D转换器、数字比较器和脉冲计数单元;
[0012]光强传感器依次经放大电路和A/D转换器与数字比较器的第一输入端；比较器的第二输入端接参考数字量，数字比较器的输出端接脉冲计数单元的输入端。
[0013]所述的激光器为发出红色激光的激光器。
[0014]所述的放大电路为基于运算放大器的放大电路。
[0015]时钟发生器包括晶振以及分频器等器件。
[0016]数字信号处理电路可以采用多个分立的数字器件搭建(如A/D转换器、数字比较器和脉冲计数器等均为成熟的器件)，也可以采用集成器件，如DSP等，数字信号处理电路为成熟的现有技术，不设计到任何方法和程序。
[0017]有益效果:
[0018]本实用新型的用于金属材料疲劳损伤测试的装置，由于采用基于激光干涉的位移测量装置，所以能准确地测量出试件的形变量，精度极高，且易于安装实施，另外，数字信号处理电路针对数字信号进行处理，输出的信号也为数字信号，因此，相比与模拟器件，抗干扰性能更好，总而言之，本实用新型能为金属材料的疲劳损伤测试提供良好的测试条件。
【附图说明】
[0019]图1是用于金属材料疲劳损伤测试的装置的总体结构示意图；
[0020]图2是数字信号处理电路的电原理框图。
[0021 ] 标号说明:1 -箱体，2-激光器，3-分光镜，4-侧部反射镜，5-顶部反射镜，6_光路，7-干涉模块，8-光强传感器，9-数字信号处理电路，10-活动横梁，11-时钟发生器。
【具体实施方式】
[0022]以下将结合附图和具体实施例对本实用新型做进一步详细说明:
[0023]如图1-2所示，一种用于金属材料疲劳损伤测试的装置，包括用于对试件加载负荷的电子拉伸试验机，电子拉伸试验机上设有位移测量装置；
[0024]所述的位移测量装置包括箱体1，箱体内设有激光器2、分光镜3、侧部反射镜4、干涉模块7、光强传感器8、时钟发生器11和数字信号处理电路9 ;
[0025]位移测量装置还包括固定在电子拉伸试验机的活动横梁10底部的顶部反射镜5 ;
[0026]激光器竖直设置在箱体内腔的底部；分光器倾斜45°设置，分光器位于顶部反射镜与激光器出口的连线上，分光器还位于干涉模块和侧部反射镜之间的连线上，并且分光器、干涉模块和侧部反射镜在水平高度上平齐；
[0027]干涉模块处设有光强传感器8 ;
[0028]时钟发生器与数字信号处理电路相接；
[0029]所述的数字信号处理电路包括放大电路、A/D转换器、数字比较器和脉冲计数单元;
[0030]光强传感器依次经放大电路和A/D转换器与数字比较器的第一输入端；比较器的第二输入端接参考数字量，数字比较器的输出端接脉冲计数单元的输入端。
[0031]所述的激光器为发出红色激光的激光器。
[0032]所述的放大电路为基于运算放大器的放大电路。
[0033]红色激光波长为630nm。
[0034]激光器发出的光束能经分光器透射后竖直向上到达顶部反射镜，经顶部反射镜反射后再经分光器二次反射到达干涉模块，该光路记为S1 ;
[0035]激光器发出的光束能经分光器反射后向侧向(如左侧)到达侧部反射镜，经侧部反射镜反射后再经分光器投射到达干涉模块，该光路记为S2 ;S1和S2在干涉模块汇合干涉，随着、S1距离的变化，经过干涉效应，在干涉模块形成光强相异的光斑。光强传感器检测到光强的变化并输出电信号到数字信号处理电路，由数字信号处理电路对该信号进行处理，得到位移变化信息，实现位移的测量。
[0036]针对数字信号处理电路的工作原理说明:参见图2，光强信号u为光强传感器输出的电信号，光强信号经放大电路放大后经A/D转换器后转换成数字量，该数字量通过数字比较器与参考数字量比较，若高于参考数字量，则数字比较器输出高电平，否则输出低电平，从而在数字比较器的输出端形成脉冲信号，脉冲计数单元对脉冲计数，脉冲数即与位移量对应，从而实现位移的测量。时钟发生器为数字信号处理电路提供时钟脉冲信号。
[0037]本实用新型的工作原理说明:数字信号处理电路通过比较器识别光强最强或最弱，光强最大对应的是S1和S2最大振幅正向叠加，光强最小对应的是S1和S2最大振幅正负抵消。
[0038]干涉的相关原理如下:若两列光束S1和S2的路程相差Νλ (λ为波长)，Ν为零或正整数，实际合成光的振幅是量分振幅之和，光强最大；当S1和S2的路程差为λ/2(或半波长的奇数倍)时，合成光的振幅和为0，此时光强最小。
【主权项】
1.一种用于金属材料疲劳损伤测试的装置，包括用于对试件加载负荷的电子拉伸试验机，电子拉伸试验机上设有位移测量装置；其特征在于: 所述的位移测量装置包括箱体(1)，箱体内设有激光器(2)、分光镜(3)、侧部反射镜(4)、干涉模块(7)、光强传感器(8)、时钟发生器(11)和数字信号处理电路(9); 位移测量装置还包括固定在电子拉伸试验机的活动横梁(10)底部的顶部反射镜(5); 激光器竖直设置在箱体内腔的底部；分光器倾斜45°设置，分光器位于顶部反射镜与激光器出口的连线上，分光器还位于干涉模块和侧部反射镜之间的连线上，并且分光器、干涉模块和侧部反射镜在水平高度上平齐； 干涉模块处设有光强传感器(8); 时钟发生器与数字信号处理电路相接； 所述的数字信号处理电路包括放大电路、A/D转换器、数字比较器和脉冲计数单元； 光强传感器依次经放大电路和A/D转换器与数字比较器的第一输入端；比较器的第二输入端接参考数字量，数字比较器的输出端接脉冲计数单元的输入端。2.根据权利要求1所述的用于金属材料疲劳损伤测试的装置，其特征在于，所述的激光器为发出红色激光的激光器。3.根据权利要求2所述的用于金属材料疲劳损伤测试的装置，其特征在于，所述的放大电路为基于运算放大器的放大电路。
【专利摘要】本实用新型公开了一种用于金属材料疲劳损伤测试的装置，包括用于对试件加载负荷的电子拉伸试验机，电子拉伸试验机上设有位移测量装置；所述的位移测量装置包括箱体(1)，箱体内设有激光器(2)、分光镜(3)、侧部反射镜(4)、干涉模块(7)、光强传感器(8)、时钟发生器(11)和数字信号处理电路(9)；时钟发生器与数字信号处理电路相接；所述的数字信号处理电路包括放大电路、A/D转换器、数字比较器和脉冲计数单元；光强传感器依次经放大电路和A/D转换器与数字比较器的第一输入端。该用于金属材料疲劳损伤测试的装置具有基于激光干涉的位移测量装置，检测精度高。
【IPC分类】G01B11/02, G01N3/08, G01N3/06
【公开号】CN204988887
【申请号】CN201520803178
【发明人】何瑾, 侯朝国, 杨世锋, 司家勇
【申请人】中南林业科技大学
【公开日】2016年1月20日
【申请日】2015年10月16日