專利名稱：大范圍裂紋長(zhǎng)度測(cè)量裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種材料裂紋的測(cè)量裝置，尤其是一種大范圍裂紋長(zhǎng)度的測(cè)量裝置。
背景技術(shù)：
由于材料冶煉加工與使用等原因，材料內(nèi)部總存在著裂紋，甚至是宏觀裂紋，尤其是高強(qiáng)度材料或大型構(gòu)件存在裂紋更是不可避免的。實(shí)踐證明，由于裂紋的存在，這些構(gòu)件往往在工作應(yīng)力小于許用應(yīng)力的情況下卻發(fā)生了斷裂破壞。目前，材料中裂紋越來越受到人們的重視，成為工程領(lǐng)域研究的熱點(diǎn)問題。顯然裂紋長(zhǎng)度是研究裂紋特性的重要參數(shù)，因此，材料內(nèi)部裂紋長(zhǎng)度的測(cè)量成為裂紋研究的基礎(chǔ)性技術(shù)課題。當(dāng)前裂紋的測(cè)量有直讀法、柔度法、電位法、探傷法及光學(xué)法等多種方法，主要是針對(duì)于某一裂紋或者局部裂紋進(jìn)行觀察和測(cè)量，但是不能在大范圍區(qū)域內(nèi)測(cè)量出裂紋的個(gè)數(shù)以及長(zhǎng)度，因此，在測(cè)量裂紋的工程實(shí)踐中這些方法仍然存在著一定的技術(shù)瓶頸，需要新的技術(shù)方法以實(shí)現(xiàn)大面積區(qū)域范圍內(nèi)的裂紋測(cè)量和監(jiān)控。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明是要解決現(xiàn)有裂紋長(zhǎng)度測(cè)量裝置測(cè)量局限性的技術(shù)問題，而提供一種大范圍裂紋長(zhǎng)度的測(cè)量裝置，達(dá)到裂紋長(zhǎng)度自動(dòng)測(cè)量和顯示。本發(fā)明的技術(shù)方案是一種大范圍裂紋長(zhǎng)度測(cè)量裝置，包括上移動(dòng)平臺(tái)、下移動(dòng)平臺(tái)、步進(jìn)電機(jī)、絲杠、上探針、下探針、恒流源、納伏表、控制系統(tǒng)箱、計(jì)算機(jī)，其特點(diǎn)是上移動(dòng)平臺(tái)下面固定連接上探針，并設(shè)有用于帶動(dòng)上移動(dòng)平臺(tái)在水平面X和y方向上運(yùn)動(dòng)，實(shí)現(xiàn)任意位置處?？康牡谝徊竭M(jìn)電機(jī)及與第一步進(jìn)電機(jī)連接的第一絲杠和第二步進(jìn)電機(jī)及與第二步進(jìn)電機(jī)連接的第二絲杠；下移動(dòng)平臺(tái)上面固定連接下探針，下面設(shè)有帶動(dòng)下移動(dòng)平臺(tái)在水平面X和y方向上運(yùn)動(dòng)的第三步進(jìn)電機(jī)及與第三步進(jìn)電機(jī)連接的第三絲杠和第四步進(jìn)電機(jī)及與第四步進(jìn)電機(jī)連接的第四絲杠，上探針接觸測(cè)試試樣的上表面，下探針接觸測(cè)試試樣的下表面，測(cè)試試樣的上下表面分別通過上導(dǎo)線和下導(dǎo)線與恒流源連接，上探針和下探針分別通過納伏表與控制系統(tǒng)箱輸入端連接，控制系統(tǒng)箱輸出端分別連接第一至第四步進(jìn)電機(jī)，控制系統(tǒng)箱與計(jì)算機(jī)通訊連接，通過計(jì)算機(jī)軟件程序?qū)崿F(xiàn)對(duì)納伏表數(shù)據(jù)的采集和電機(jī)控制。上探針和下探針在測(cè)量過程中保持在同一水平坐標(biāo)位置上，處于對(duì)頂狀態(tài)。本發(fā)明的有益效果是直流電位法多用于COD實(shí)驗(yàn)中測(cè)量疲勞裂紋的長(zhǎng)度，其試樣僅有一條預(yù)制裂紋。而實(shí)際材料不同于COD實(shí)驗(yàn)的試樣，其裂紋分布較廣，裂紋源多。因此，采用直流電位法的單條裂紋測(cè)量方式顯然不能完全的獲取實(shí)際材料中裂紋的長(zhǎng)度?？紤]到裂紋源分布較多，提出采集多點(diǎn)處的電位值方法，綜合分析多點(diǎn)電位值判定裂紋的擴(kuò)展，多點(diǎn)位置的測(cè)量值可以較為準(zhǔn)確的反映出裂紋分布。此外，裂紋的生長(zhǎng)和擴(kuò)展具有不可預(yù)見性，測(cè)量的位置點(diǎn)也需要合理選擇。出現(xiàn)裂紋的地方需要進(jìn)行密集電位采集，以便提供更多的信息判定裂紋特性，但是在同一區(qū)域布置多對(duì)測(cè)量電極不僅會(huì)互相干擾，有時(shí)甚至無法進(jìn)行布線和測(cè)量，因此本發(fā)明采用動(dòng)態(tài)運(yùn)動(dòng)方式，即通過移動(dòng)一對(duì)采集電極動(dòng)態(tài)獲取任意位置點(diǎn)的電位值。將采集電流的兩個(gè)探針分別放置在測(cè)量基體上下面的同一坐標(biāo)位置處，處于對(duì)頂狀態(tài)，當(dāng)條狀裂紋擴(kuò)展后，裂紋兩邊的電位值將發(fā)生變化。測(cè)量電極的位置對(duì)頂，電極處在裂紋的兩邊，電極兩端的電位可以反應(yīng)裂紋的擴(kuò)展情況。此外，對(duì)頂布置方式測(cè)量，電位值的大小主要反應(yīng)出對(duì)頂布置點(diǎn)處裂紋的情況，而該點(diǎn)周圍對(duì)測(cè)量結(jié)果的影響則大大減小，有利于定位裂紋的位置。


圖1為本發(fā)明的結(jié)構(gòu)原理圖。
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步地說明。如圖1所示，本發(fā)明的大范圍裂紋長(zhǎng)度測(cè)量裝置，包括上移動(dòng)平臺(tái)1、下移動(dòng)平臺(tái)13、步進(jìn)電機(jī)、絲杠、上探針2、下探針12、恒流源16、納伏表9、上導(dǎo)線11、下導(dǎo)線19、控制系統(tǒng)箱20、計(jì)算機(jī)(21)等。上移動(dòng)平臺(tái)I下面固定連接上探針2，并設(shè)有用于帶動(dòng)上移動(dòng)平臺(tái)I在水平面X和y方向上運(yùn)動(dòng)，實(shí)現(xiàn)任意位置處?？康牡谝徊竭M(jìn)電機(jī)6及與第一步進(jìn)電機(jī)6連接的第一絲杠5和第二步進(jìn)電機(jī)4及與第二步進(jìn)電機(jī)4連接的第二絲杠3 ;下移動(dòng)平臺(tái)13上面固定連接下探針12，下面設(shè)有帶動(dòng)下移動(dòng)平臺(tái)13在水平面X和y方向上運(yùn)動(dòng)的第三步進(jìn)電機(jī)18及與第三步進(jìn)電機(jī)18連接的第三絲杠17和第四步進(jìn)電機(jī)15及與第四步進(jìn)電機(jī)15連接的第四絲杠14，上探針2接觸測(cè)試試樣8的上表面，下探針12接觸測(cè)試試樣8的下表面，測(cè)試試樣8的上下表面分別通過上導(dǎo)線11和下導(dǎo)線19與恒流源16連接，上探針2和下探針12分別通過納伏表9與控制系統(tǒng)箱20輸入端連接，控制系統(tǒng)箱20輸出端分別連接第一至第四步進(jìn)電機(jī)6，4，18，15，控制系統(tǒng)箱20與計(jì)算機(jī)21通訊連接，通過計(jì)算機(jī)軟件程序?qū)崿F(xiàn)對(duì)納伏表9數(shù)據(jù)的采集和電機(jī)控制。上探針2和下探針12在測(cè)量過程中保持在同一水平坐標(biāo)位置上，處于對(duì)頂狀態(tài)。上移動(dòng)平臺(tái)I用以固定上探針2，第一步進(jìn)電機(jī)6和第二步進(jìn)電機(jī)4分別拖動(dòng)第一絲杠5和第二絲杠3帶動(dòng)上移動(dòng)平臺(tái)I在水平面沿X和y軸方向上運(yùn)動(dòng)，實(shí)現(xiàn)在任意位置處停靠；下移動(dòng)平臺(tái)13用以固定下探針12，第三步進(jìn)電機(jī)18和第四步進(jìn)電機(jī)15分別拖動(dòng)第三絲杠17和第四絲杠14帶動(dòng)下移動(dòng)平臺(tái)13在水平面X和y方向上運(yùn)動(dòng)，實(shí)現(xiàn)在任意位置處停靠；在測(cè)量過程中保證上探針2和下探針12始終保持在同一水平坐標(biāo)位置上，處于對(duì)頂狀態(tài)；上探針2接觸測(cè)試試樣8的上表面，下探針12接觸測(cè)試試樣8的下表面，上探針2和下探針12連接高精度的納伏表9，控制系統(tǒng)箱20連接高精度的納伏表9和第一至第四步進(jìn)電機(jī)6,4,18,15,計(jì)算機(jī)21與控制系統(tǒng)箱20相通訊,通過計(jì)算機(jī)軟件程序?qū)崿F(xiàn)對(duì)高精度納伏表9數(shù)據(jù)的采集和電機(jī)控制；同時(shí)，上測(cè)量試樣的上下表面分別固定上導(dǎo)線11和下導(dǎo)線19，上、下導(dǎo)線11，19的另一端連接到恒流源16上用于提供直流電位。本發(fā)明的原理為根據(jù)大范圍裂紋測(cè)量的要求，采用第一至第四步進(jìn)電機(jī)6，4，18，15和第一至第四絲杠5，3，17，14，控制上移動(dòng)平臺(tái)I和下移動(dòng)平臺(tái)13，實(shí)現(xiàn)上探針2和下探針12的大范圍移動(dòng)，利用恒流源16提供直流電位，通過高精度的納伏表9測(cè)量出電壓，根據(jù)直流電位法測(cè)量裂紋的原理，利用電壓與裂紋長(zhǎng)度的關(guān)系，從而得到裂紋的長(zhǎng)度值。
實(shí)施例將測(cè)試試樣8水平放置，通過計(jì)算機(jī)21控制第一至第四步進(jìn)電機(jī)6，4，18，15，從而移動(dòng)上移動(dòng)平臺(tái)I和下移動(dòng)平臺(tái)13，將上探針2和下探針12接觸到測(cè)試試樣8上下表面上，按照程序設(shè)定的路徑，移動(dòng)上探針2和下探針12到某一位置后，采集高精度納伏表9的數(shù)值，得到電壓值，根據(jù)電壓與裂紋長(zhǎng)度的對(duì)應(yīng)關(guān)系式得到該點(diǎn)出的裂紋長(zhǎng)度數(shù)值，依次循環(huán)，可以得到測(cè)試試樣8的所有路徑規(guī)劃點(diǎn)處的裂紋長(zhǎng)度值。
權(quán)利要求
1.一種大范圍裂紋長(zhǎng)度測(cè)量裝置，包括上移動(dòng)平臺(tái)(I)、下移動(dòng)平臺(tái)(13)、步進(jìn)電機(jī)、 絲杠、上探針(2)、下探針(12)、恒流源(16)、納伏表(9)、控制系統(tǒng)箱(20)、計(jì)算機(jī)(21)，其特征在于，所述上移動(dòng)平臺(tái)(I)下面固定連接上探針(2)，并設(shè)有用于帶動(dòng)上移動(dòng)平臺(tái)(I) 在水平面X和y方向上運(yùn)動(dòng)，實(shí)現(xiàn)任意位置處停靠的第一步進(jìn)電機(jī)(6)及與第一步進(jìn)電機(jī) (6)連接的第一絲杠(5)和第二步進(jìn)電機(jī)(4)及與第二步進(jìn)電機(jī)(4)連接的第二絲杠(3)； 所述下移動(dòng)平臺(tái)(13)上面固定連接下探針(12)，下面設(shè)有帶動(dòng)下移動(dòng)平臺(tái)(13)在水平面X 和y方向上運(yùn)動(dòng)的第三步進(jìn)電機(jī)(18)及與第三步進(jìn)電機(jī)(18)連接的第三絲杠(17)和第四步進(jìn)電機(jī)(15)及與第四步進(jìn)電機(jī)(15)連接的第四絲杠(14)，上探針(2)接觸測(cè)試試樣(8) 的上表面，下探針(12)接觸測(cè)試試樣(8)的下表面，測(cè)試試樣(8)的上下表面分別通過上導(dǎo)線(11)和下導(dǎo)線(19)與恒流源16連接，上探針(2)和下探針(12)分別通過納伏表(9)與控制系統(tǒng)箱(20)輸入端連接，控制系統(tǒng)箱(20)輸出端分別連接第一至第四步進(jìn)電機(jī)(6，4， 18，15)，控制系統(tǒng)箱(20)與計(jì)算機(jī)(21)通訊連接，通過計(jì)算機(jī)軟件程序?qū)崿F(xiàn)對(duì)納伏表(9) 數(shù)據(jù)的采集和電機(jī)控制。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的大范圍裂紋長(zhǎng)度測(cè)量裝置，其特征在于，所述的上探針(2)和下探針(12)在測(cè)量過程中保持在同一水平坐標(biāo)位置上，處于對(duì)頂狀態(tài)。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種大范圍裂紋長(zhǎng)度測(cè)量裝置，上、下移動(dòng)平臺(tái)分別是固定連接上、下探針，并分別通過步進(jìn)電機(jī)和絲杠實(shí)現(xiàn)在水平面x和y方向上運(yùn)動(dòng)，上、下探針分別接觸測(cè)試試樣的上、下表面，并分別通過上導(dǎo)線和下導(dǎo)線與恒流源連接，上探針和下探針分別通過納伏表與控制系統(tǒng)箱輸入端連接，控制系統(tǒng)箱輸出端分別連接步進(jìn)電機(jī)，控制系統(tǒng)箱與計(jì)算機(jī)通訊連接，通過計(jì)算機(jī)軟件程序?qū)崿F(xiàn)對(duì)納伏表數(shù)據(jù)的采集和電機(jī)控制。本發(fā)明采用動(dòng)態(tài)運(yùn)動(dòng)方式，將采集電流的兩個(gè)探針分別放置在測(cè)量基體上下面的同一坐標(biāo)位置處，處于對(duì)頂狀態(tài)，當(dāng)條狀裂紋擴(kuò)展后，裂紋兩邊的電位值將發(fā)生變化。測(cè)量電極的位置對(duì)頂，電極處在裂紋的兩邊，電極兩端的電位可以反應(yīng)裂紋的擴(kuò)展情況。
文檔編號(hào)G01B7/02GK103017646SQ20121052688
公開日2013年4月3日 申請(qǐng)日期2012年12月10日 優(yōu)先權(quán)日2012年12月10日
發(fā)明者陳乃超, 朱鳳林, 何平 申請(qǐng)人:上海電力學(xué)院