一種測(cè)定與識(shí)別紡織材料拉伸破壞模式的裝置制造方法
【專(zhuān)利摘要】本發(fā)明公開(kāi)了一種測(cè)定與識(shí)別紡織材料拉伸破壞模式的裝置，其包括：聲發(fā)射探頭組件、信號(hào)放大器、數(shù)據(jù)采集卡和中央處理器，所述的聲發(fā)射探頭組件包括聲發(fā)射傳感器、上承壓墊片、下承壓墊片、穿心軸和軸套，所述的聲發(fā)射傳感器與萬(wàn)能拉伸試驗(yàn)機(jī)的力傳感器串聯(lián)連接，且同時(shí)與信號(hào)放大器串聯(lián)連接，所述的信號(hào)放大器與數(shù)據(jù)采集卡串聯(lián)連接，所述的數(shù)據(jù)采集卡與中央處理器串聯(lián)連接。將本發(fā)明所述裝置用于紡織材料拉伸破壞測(cè)試中，不僅能獲得基本力學(xué)指標(biāo)，而且能準(zhǔn)確識(shí)別與獲知各個(gè)破壞模式下的破壞源和其相應(yīng)的聲學(xué)特征量，可為深入研究紡織材料拉伸斷裂機(jī)理、確定紡織材料極限強(qiáng)力及優(yōu)化其制造工藝提供理論依據(jù)，具有顯著的應(yīng)用價(jià)值。
【專(zhuān)利說(shuō)明】一種測(cè)定與識(shí)別紡織材料拉伸破壞模式的裝置

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明是涉及一種測(cè)定與識(shí)別紡織材料拉伸破壞模式的裝置，屬于紡織材料測(cè)試【技術(shù)領(lǐng)域】。

【背景技術(shù)】
[0002]紡織材料的拉伸性能是衡量其物理機(jī)械性能的重要指標(biāo)?，F(xiàn)有的紡織材料拉伸試驗(yàn)機(jī)僅是從紡織試樣拉伸斷裂過(guò)程的應(yīng)力一應(yīng)變曲線(xiàn)中獲取斷裂強(qiáng)力、斷裂伸長(zhǎng)等基本力學(xué)指標(biāo)，對(duì)過(guò)程中不同破壞模式所呈現(xiàn)的各種物理數(shù)據(jù)無(wú)從得知，從而無(wú)法識(shí)別紡織材料的破壞模式，更無(wú)法依此推測(cè)該紡織材料可能潛在的力學(xué)性能，導(dǎo)致制造工藝的優(yōu)化手段單一，缺少相關(guān)制造工藝優(yōu)化調(diào)整的理論依據(jù)。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)存在的上述問(wèn)題，本發(fā)明的目的是提供一種測(cè)定與識(shí)別紡織材料拉伸破壞模式的裝置，通過(guò)聲發(fā)射技術(shù)準(zhǔn)確識(shí)別紡織材料拉伸破壞各模式的信號(hào)特征，切實(shí)了解紡織材料在加載時(shí)呈現(xiàn)出的微觀物理特性，為材料極限強(qiáng)力的確定及其制造工藝的優(yōu)化提供理論依據(jù)。
[0004]為實(shí)現(xiàn)上述發(fā)明目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案如下:
[0005]一種測(cè)定與識(shí)別紡織材料拉伸破壞模式的裝置，包括聲發(fā)射探頭組件、信號(hào)放大器、數(shù)據(jù)采集卡和中央處理器，所述的聲發(fā)射探頭組件包括聲發(fā)射傳感器、上承壓墊片、下承壓墊片、穿心軸和軸套，所述的聲發(fā)射傳感器設(shè)置在上承壓墊片與下承壓墊片之間，且上承壓墊片、聲發(fā)射傳感器和下承壓墊片均套設(shè)在穿心軸上，在上承壓墊片頂部的穿心軸上還設(shè)有預(yù)緊螺帽；固定有預(yù)緊螺帽、上承壓墊片、聲發(fā)射傳感器和下承壓墊片的穿心軸坐落在軸套內(nèi)；所述的聲發(fā)射傳感器與萬(wàn)能拉伸試驗(yàn)機(jī)的力傳感器串聯(lián)連接，且同時(shí)與信號(hào)放大器串聯(lián)連接，所述的信號(hào)放大器與數(shù)據(jù)采集卡串聯(lián)連接，所述的數(shù)據(jù)采集卡與中央處理器串聯(lián)連接。
[0006]作為優(yōu)選方案，在軸套的上部設(shè)有用于與萬(wàn)能拉伸試驗(yàn)機(jī)固定連接的銷(xiāo)釘孔A，在軸套的下部設(shè)有出線(xiàn)孔。
[0007]作為優(yōu)選方案，在穿出軸套的穿心軸上設(shè)有用于與萬(wàn)能拉伸試驗(yàn)機(jī)固定連接的銷(xiāo)釘孔B。
[0008]作為進(jìn)一步優(yōu)選方案，所述銷(xiāo)釘孔A與銷(xiāo)釘孔B設(shè)在同一軸線(xiàn)上。
[0009]作為優(yōu)選方案，所述的聲發(fā)射傳感器選用PVDF壓電薄膜傳感器。
[0010]本發(fā)明所述裝置的工作原理如下:
[0011]聲發(fā)射傳感器和力傳感器對(duì)受拉伸紡織材料試樣的整個(gè)拉伸斷裂過(guò)程進(jìn)行實(shí)時(shí)信號(hào)采樣；采樣信號(hào)經(jīng)信號(hào)放大器放大或預(yù)處理后，送達(dá)數(shù)據(jù)采集卡，由數(shù)據(jù)采集卡進(jìn)行模數(shù)轉(zhuǎn)換后傳輸給中央處理器，中央處理器根據(jù)信號(hào)處理算法進(jìn)行頻譜分析，從而得到各個(gè)破壞模式下破壞源的聲學(xué)特征參量，獲知受拉伸紡織材料在加載時(shí)呈現(xiàn)出的微觀物理特性。
[0012]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有如下有益效果:
[0013]將本發(fā)明所述裝置用于紡織材料拉伸破壞測(cè)試中，不僅能從試樣拉伸斷裂過(guò)程的應(yīng)力一應(yīng)變曲線(xiàn)中獲取斷裂強(qiáng)力、斷裂伸長(zhǎng)等基本力學(xué)指標(biāo)，而且能準(zhǔn)確識(shí)別與獲知各個(gè)破壞模式下的破壞源，包括:頻率、強(qiáng)度、發(fā)生時(shí)間及持續(xù)時(shí)間在內(nèi)聲學(xué)特征量，可為深入研究紡織材料拉伸斷裂機(jī)理、確定紡織材料極限強(qiáng)力及優(yōu)化其制造工藝提供理論依據(jù)，具有顯著的應(yīng)用價(jià)值。

【專(zhuān)利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0014]圖1為本發(fā)明提供的一種測(cè)定與識(shí)別紡織材料拉伸破壞模式的裝置的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0015]圖2為本發(fā)明提供的一種聲發(fā)射探頭組件的剖面結(jié)構(gòu)示意圖；
[0016]圖3為本發(fā)明提供的一種聲發(fā)射探頭組件的立體結(jié)構(gòu)分解示意圖；
[0017]圖4為應(yīng)用例中采集獲得的純滌綸環(huán)錠紗織物拉伸斷裂聲發(fā)射信號(hào)和力信號(hào)；
[0018]圖5為應(yīng)用例中采集獲得的滌綸環(huán)錠紗拉伸斷裂聲發(fā)射信號(hào)中纖維斷裂信號(hào)進(jìn)行頻譜分析后得到的二維時(shí)頻圖。
[0019]圖中:1、聲發(fā)射探頭組件；11、聲發(fā)射傳感器；12、上承壓墊片；13、下承壓墊片；14、穿心軸；15、軸套；16、預(yù)緊螺帽；17、銷(xiāo)釘孔A;18、出線(xiàn)孔；19、銷(xiāo)釘孔B ;2、萬(wàn)能拉伸試驗(yàn)機(jī)；21、力傳感器；22、試驗(yàn)機(jī)夾頭；3、測(cè)試紡織材料試樣；4、信號(hào)放大器；5、數(shù)據(jù)采集卡；6、中央處理器。

【具體實(shí)施方式】
[0020]下面結(jié)合具體實(shí)施例和附圖，進(jìn)一步闡述本發(fā)明。
[0021]實(shí)施例
[0022]如圖1至圖3所示:本發(fā)明提供的一種測(cè)定與識(shí)別紡織材料拉伸破壞模式的裝置，包括:聲發(fā)射探頭組件1、信號(hào)放大器4、數(shù)據(jù)采集卡5和中央處理器6，所述的聲發(fā)射探頭組件I包括:聲發(fā)射傳感器11、上承壓墊片12、下承壓墊片13、穿心軸14和軸套15，所述的聲發(fā)射傳感器11設(shè)置在上承壓墊片12與下承壓墊片13之間，且上承壓墊片12、聲發(fā)射傳感器11和下承壓墊片13均套設(shè)在穿心軸14上，在上承壓墊片12頂部的穿心軸14上還設(shè)有預(yù)緊螺帽16 ;固定有預(yù)緊螺帽16、上承壓墊片12、聲發(fā)射傳感器11和下承壓墊片13的穿心軸14坐落在軸套15內(nèi)；所述的聲發(fā)射傳感器11與萬(wàn)能拉伸試驗(yàn)機(jī)2的力傳感器21串聯(lián)連接，且同時(shí)與信號(hào)放大器4串聯(lián)連接，所述的信號(hào)放大器4與數(shù)據(jù)采集卡5串聯(lián)連接，所述的數(shù)據(jù)采集卡5與中央處理器6串聯(lián)連接。
[0023]在軸套15的上部設(shè)有用于與萬(wàn)能拉伸試驗(yàn)機(jī)2固定連接的銷(xiāo)釘孔A 17，在穿出軸套15的穿心軸14上設(shè)有用于與萬(wàn)能拉伸試驗(yàn)機(jī)2固定連接的銷(xiāo)釘孔B 19，所述銷(xiāo)釘孔A 17與銷(xiāo)釘孔B 19設(shè)在同一軸線(xiàn)上，通過(guò)銷(xiāo)釘孔A 17和銷(xiāo)釘孔B 19使軸套15和穿心軸14固定在萬(wàn)能拉伸試驗(yàn)機(jī)2上。
[0024]在軸套15的下部還設(shè)有出線(xiàn)孔18，用于連接線(xiàn)的引出。
[0025]本發(fā)明所述裝置的工作原理如下:
[0026]聲發(fā)射傳感器11和力傳感器21對(duì)受拉伸紡織材料試樣3的整個(gè)拉伸斷裂過(guò)程進(jìn)行實(shí)時(shí)信號(hào)采樣；采樣信號(hào)經(jīng)信號(hào)放大器4放大或預(yù)處理后，送達(dá)數(shù)據(jù)采集卡5，由數(shù)據(jù)采集卡5進(jìn)行模數(shù)轉(zhuǎn)換后傳輸給中央處理器6，中央處理器6根據(jù)信號(hào)處理算法(如:HHT算法)進(jìn)行頻譜分析，從而得到各個(gè)破壞模式下破壞源的聲學(xué)特征參量，得知受拉伸紡織材料在加載時(shí)呈現(xiàn)出的微觀物理特性。
[0027]本發(fā)明中所述的聲發(fā)射傳感器I優(yōu)選PVDF壓電薄膜傳感器，因該類(lèi)傳感器具有高靈敏度，有助準(zhǔn)確識(shí)別紡織材料拉伸破壞各模式的信號(hào)特征。
[0028]應(yīng)用例
[0029]采用本發(fā)明裝置在萬(wàn)能拉伸試驗(yàn)機(jī)上進(jìn)行純滌綸環(huán)錠紗織物和滌綸環(huán)錠紗的拉伸破壞試驗(yàn):啟動(dòng)萬(wàn)能拉伸試驗(yàn)機(jī)2，同時(shí)數(shù)據(jù)采集卡5的采樣信號(hào)被觸發(fā)，聲發(fā)射傳感器11和萬(wàn)能拉伸試驗(yàn)機(jī)原有力傳感器21開(kāi)始對(duì)紡織試樣整個(gè)拉伸斷裂過(guò)程進(jìn)行檢測(cè)，采樣信號(hào)通過(guò)信號(hào)傳輸通道輸送到信號(hào)放大器4進(jìn)行信號(hào)放大，經(jīng)數(shù)據(jù)采集卡5模數(shù)轉(zhuǎn)換處理后再送至中央處理器6，經(jīng)中央處理器6按HHT算法對(duì)采樣信號(hào)進(jìn)行頻譜分析。
[0030]圖4為采集獲得的純滌綸環(huán)錠紗織物拉伸斷裂聲發(fā)射信號(hào)和力信號(hào)，圖5為采集獲得的滌綸環(huán)錠紗拉伸斷裂聲發(fā)射信號(hào)中纖維斷裂信號(hào)進(jìn)行頻譜分析后得到的二維時(shí)頻圖。
[0031]由圖4可以看出，純滌綸環(huán)錠紗拉伸斷裂過(guò)程包括結(jié)構(gòu)相變化、紗線(xiàn)形變和紗線(xiàn)斷裂三種破壞模式，并可明顯區(qū)分開(kāi)來(lái)；由圖5可以看出，滌綸環(huán)錠紗拉伸斷裂聲發(fā)射信號(hào)中纖維斷裂信號(hào)的二維時(shí)頻圖定量地描述了時(shí)間與瞬時(shí)頻率的變化關(guān)系，同時(shí)還可獲知纖維開(kāi)始斷裂的發(fā)生時(shí)間為0.0153s和0.0156s,以及纖維斷裂持續(xù)時(shí)間0.1ms0
[0032]而現(xiàn)有的紡織材料拉伸試驗(yàn)機(jī)僅是從試樣拉伸斷裂過(guò)程的應(yīng)力一應(yīng)變曲線(xiàn)中獲取斷裂強(qiáng)力、斷裂伸長(zhǎng)等基本力學(xué)指標(biāo)，對(duì)過(guò)程中不同破壞模式所呈現(xiàn)的上述物理特性無(wú)從得知。
[0033]綜上所述可見(jiàn):采用本發(fā)明裝置可對(duì)整個(gè)拉伸斷裂過(guò)程進(jìn)行實(shí)時(shí)檢測(cè)，不僅能從試樣拉伸斷裂過(guò)程的應(yīng)力一應(yīng)變曲線(xiàn)中獲取斷裂強(qiáng)力、斷裂伸長(zhǎng)等基本力學(xué)指標(biāo)，而且能準(zhǔn)確識(shí)別與獲知各個(gè)破壞模式下的破壞源，包括:頻率、強(qiáng)度、發(fā)生時(shí)間及持續(xù)時(shí)間在內(nèi)聲學(xué)特征量，可為深入研究紡織材料拉伸斷裂機(jī)理、確定紡織材料極限強(qiáng)力及優(yōu)化其制造工藝提供理論依據(jù)，具有顯著的應(yīng)用價(jià)值。
[0034]最后有必要在此說(shuō)明的是:以上實(shí)施例只用于對(duì)本發(fā)明的技術(shù)方案作進(jìn)一步詳細(xì)地說(shuō)明，不能理解為對(duì)本發(fā)明保護(hù)范圍的限制，本領(lǐng)域的技術(shù)人員根據(jù)本發(fā)明的上述內(nèi)容作出的一些非本質(zhì)的改進(jìn)和調(diào)整均屬于本發(fā)明的保護(hù)范圍。
【權(quán)利要求】
1.一種測(cè)定與識(shí)別紡織材料拉伸破壞模式的裝置，其特征在于，包括:聲發(fā)射探頭組件、信號(hào)放大器、數(shù)據(jù)采集卡和中央處理器，所述的聲發(fā)射探頭組件包括聲發(fā)射傳感器、上承壓墊片、下承壓墊片、穿心軸和軸套，所述的聲發(fā)射傳感器設(shè)置在上承壓墊片與下承壓墊片之間，且上承壓墊片、聲發(fā)射傳感器和下承壓墊片均套設(shè)在穿心軸上，在上承壓墊片頂部的穿心軸上還設(shè)有預(yù)緊螺帽；固定有預(yù)緊螺帽、上承壓墊片、聲發(fā)射傳感器和下承壓墊片的穿心軸坐落在軸套內(nèi)；所述的聲發(fā)射傳感器與萬(wàn)能拉伸試驗(yàn)機(jī)的力傳感器串聯(lián)連接，且同時(shí)與信號(hào)放大器串聯(lián)連接，所述的信號(hào)放大器與數(shù)據(jù)采集卡串聯(lián)連接，所述的數(shù)據(jù)采集卡與中央處理器串聯(lián)連接。
2.如權(quán)利要求1所述的裝置，其特征在于:在軸套的上部設(shè)有用于與萬(wàn)能拉伸試驗(yàn)機(jī)固定連接的銷(xiāo)釘孔A，在軸套的下部設(shè)有出線(xiàn)孔。
3.如權(quán)利要求1所述的裝置，其特征在于:在穿出軸套的穿心軸上設(shè)有用于與萬(wàn)能拉伸試驗(yàn)機(jī)固定連接的銷(xiāo)釘孔B。
4.如權(quán)利要求1所述的裝置，其特征在于:所述的聲發(fā)射傳感器選用PVDF壓電薄膜傳感器。
【文檔編號(hào)】G01H11/08GK104297061SQ201410544838
【公開(kāi)日】2015年1月21日 申請(qǐng)日期:2014年10月15日 優(yōu)先權(quán)日:2014年10月15日
【發(fā)明者】林蘭天, 薛亞靜, 高琮, 張福樂(lè), 辛斌杰, 劉曉霞, 劉書(shū)華, 王瑾, 蔣瑾, 孫波 申請(qǐng)人:上海工程技術(shù)大學(xué), 高琮