薄膜力学性能检测系统及检测方法与流程

本发明涉及检测，特别是涉及薄膜力学性能检测系统及检测方法。

背景技术：

1、薄膜结构在机械、电子、生物工程等领域有着广泛的应用。由于温度、湿度的变化、以及制作工艺等诸多因素的影响，制作成型的待测膜体中会存在着一定的预应力，而预应力的存在会改变薄膜结构的力学行为，因此需要对其进行测量。

2、现有的检测装置可通过气体对薄膜进行冲击，使薄膜发生形变，之后根据薄膜的形变量和给与气体的气压来计算得到薄膜的力学性能。其中，气体的流量通过流量控制器进行控制，具有更大量程的流量控制器可使输送的气体具有更大的调控范围，具有更高精度的流量控制器可使输送气体具有更大的调控精度。

3、然而，现有的量程为100ml/min的流量控制器，其控制精度为1ml，量程为10ml/min的流量控制器，其控制精度为精度0.1ml。即，现有的流量控制器存在不能同时兼顾调控范围和调控精度的问题。

技术实现思路

1、基于此，有必要针对上述不能同时兼顾调控范围和调控精度的问题，提供一种薄膜力学性能检测系统及检测方法。

2、一种薄膜力学性能检测系统，包括：

3、压力传感机构，所述压力传感机构具有气腔，当待测膜体固定在所述压力传感机构上后，所述待测膜体密封于所述气腔的开口处；

4、气体控制机构，所述气体控制机构包括正压单元、负压单元和流量控制器，所述正压单元和所述负压单元均通过所述流量控制器与所述气腔相通，所述流量控制器用于调控所述正压单元的注气量和所述负压单元的抽气量，以调控所述气腔内的压强，所述流量控制器包括精度不同的第一流量控制单元和第二流量控制单元，所述正压单元通过所述第一流量控制单元与所述气腔相通，所述负压单元通过所述第一流量控制单元与所述气腔相通；

5、数据采集处理机构，所述数据采集处理机构与所述气腔相通，用于实时采集所述气腔内的压强值和所述待测膜体的状态信息，以得到所述待测膜体的力学性能。

6、上述薄膜力学性能检测系统，通过压力传感机构对待测膜体进行固定，通过气体控制机构向气腔内注入或抽出气体，使待测膜体在压强变化下发生形变，同时通过流量控制器调控正压单元的注气率和负压单元的抽气率，使气腔达到进气与漏气的动态平衡，并通过精度不同的第一流量控制单元和第二流量控制单元分别控制注入气体和抽出气体的流速和流量，以使流量控制器既可具有较大的调控范围，又可具有较高的调控精度，之后通过数据采集处理机构实时采集气腔内的压强值和待测膜体的状态信息，并根据相应的力学公式计算得到待测膜体的预应力等力学性能。

7、在其中一个实施例中，所述气体控制机构还包括气流稳定单元，所述流量控制器通过所述气流稳定单元与所述气腔相通。

8、在上述实施例中，通过气流稳定单元对进入气腔内的气流进行维稳，避免正压单元和负压单元开启的瞬间，以及流量控制器切换的瞬间造成的瞬态气流抖动。

9、在其中一个实施例中，所述数据采集处理机构包括压差测量组件、位移测量组件和数据处理模块，所述压差测量组件与所述气腔相通，用于检测所述气腔内的压强值，所述位移测量组件设置在所述气腔的上方，用于测量所述待测膜体的形变量，所述数据处理模块与所述压差测量组件和所述位移测量组件信号连接。

10、在上述实施例中，可通过压差测量组件测量得到气腔内的压强值，通过位移测量组件测量得到待测膜体的形变量，使数据处理模块可将测得的气腔内的压强值和待测膜体的形变量带入到相应的力学公式内，进而可计算得到所述待测膜体的预应力等力学性能。

11、在其中一个实施例中，所述压力传感机构包括主体、密封件、膜体组件、压紧件、盖体和补压组件，所述气腔设置在所述主体内，所述盖体与所述主体连接，所述盖体位于所述膜体组件远离所述气腔的一侧，所述盖体设置有与所述膜体组件对应设置的探测口，所述压紧件可拆卸地设置于所述膜体组件与所述盖体之间，所述密封件设置于所述膜体组件与所述主体之间。

12、在其中一个实施例中，所述薄膜力学性能检测系统还包括检测台，所述压力传感机构和所述位移测量组件均设置有多个，多个所述压力传感机构均设置在所述检测台上。

13、在上述实施例中，通过多个位移测量组件同时对多个压力传感机构上的待测膜体进行测量，提高检测效率。

14、一种应用于上述力学性能检测系统的检测方法，包括以下步骤：

15、获取待测膜体，并将待测膜体固定在压力传感机构上，使待测膜体与压力传感机构间配合形成气腔；

16、驱动正压单元向压力传感机构内注入气体，同时驱动负压单元从压力传感机构内抽出气体，以调控气腔内的压强；

17、驱动流量控制器调控正压单元的注气量和负压单元的抽气量，使气腔达到进气与漏气的动态平衡；

18、驱动数据采集处理机构测量得到气腔内的压强值和待测膜体的状态信息，并计算得到所述待测膜体的力学性能。

19、在上述实施例中，在通过压力传感机构对待测膜体进行固定后，可通过正压单元向压力传感机构内充气，以增大气腔内的压强值，同时可通过负压单元将压力传感机构内的空气抽出，以减小气腔内的压强值，并通过流量控制器同时或分别控制注入气体和抽出气体的流速和流量，使气腔在达到进气与漏气的动态平衡的同时，灵活调整气腔内的压强值，使待测膜体可在压强变化下发生形变，之后通过数据采集处理机构测量得到气腔内的压强值以及待测膜体的形变量，并根据相应的力学公式得到所述待测膜体的预应力等力学性能。

20、在其中一个实施例中，所述流量控制器在调控所述正压单元的注气量和所述负压单元的抽气量时，包括以下步骤：

21、驱动具有第一量程和第一精度的第一流量控制单元调控正压单元的注气量；

22、驱动具有第二量程和第二精度的第二流量控制单元调控负压单元的抽气量。

23、在上述实施例中，可通过量程和精度不同的第一流量控制单元和第二流量控制单元分别控制注入气体和抽出气体的流速和流量，以使流量控制器既可具有较大的测量范围，又可具有较高的测量精度。

24、在其中一个实施例中，所述流量控制器在调控所述正压单元的注气量和所述负压单元的抽气量后，还包括以下步骤：

25、驱动气流稳定单元对由流量控制器进入气腔内的气体进行稳流。

26、在上述实施例中，气流稳定单元对进入气腔内的气流进行维稳，避免正压单元和负压单元开启的瞬间，以及流量控制器切换的瞬间造成的瞬态气流抖动。

27、在其中一个实施例中，所述驱动数据采集处理机构在测量得到气腔内的压强值和待测膜体的状态信息，并计算得到所述待测膜体的力学性能时，包括以下步骤：

28、驱动压差测量组件测量得到气腔内的压强值；

29、驱动位移测量组件测量得到待测膜体的形变量；

30、驱动数据处理模块将测得的气腔内的压强值和待测膜体的形变量带入到相应的力学公式内，计算得到所述待测膜体的力学性能。

31、在上述实施例中，通过压差测量组件测量得到气腔内的压强值，通过位移测量组件测量得到待测膜体的形变量，使数据处理模块可将测得的气腔内的压强值和待测膜体的形变量带入到相应的力学公式内，进而可计算得到所述待测膜体的预应力等力学性能。