本實(shí)用新型涉及一種用于測定微顆粒、微膠囊和微柱等試樣的力學(xué)性能參數(shù)的顯微壓縮測試系統(tǒng)，尤其是涉及一種具備3D觀測功能的顯微壓縮測試系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

微顆粒、微膠囊和微柱等試樣因尺寸微小，其力學(xué)性能測試需滿足如下兩個方面：(1)高分辨的加載驅(qū)動和數(shù)據(jù)測量。由于試樣尺寸微小(通常為10⁰～10²μm)，測試過程中所施加的載荷和產(chǎn)生的變形量微小，施加載荷的驅(qū)動部件和測量載荷和位移的傳感器都必須具有高分辨能力，才能保證測量數(shù)據(jù)準(zhǔn)確。(2)試樣變形情況和失效形貌的觀測。由于試樣尺寸微小，僅用肉眼或者普通相機(jī)，難以直接觀察和準(zhǔn)確測量試樣在壓縮過程中的變形情況和失效形貌，需要借助3D顯微觀測系統(tǒng)實(shí)時觀測和記錄微小試樣的變形情況，尤其是全方位多角度的觀察和測量，才能及時確定試樣的失效載荷和失效形貌?，F(xiàn)有的顯微壓縮測試系統(tǒng)，例如安捷倫T150 UTM納米力學(xué)測試系統(tǒng)，能夠?qū)崿F(xiàn)高分辨的載荷-位移數(shù)據(jù)測量，但不具備3D顯微觀測功能，從而無法確定試樣在測試過程中的3D變形情況和失效形貌。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

為了克服現(xiàn)有顯微測試壓縮裝置不能實(shí)時觀測缺陷，本實(shí)用新型提出一種具備3D觀測功能的顯微壓縮測試系統(tǒng)，能夠在微顆粒、微膠囊和微柱等微小試樣的壓縮測試過程中，得到精確的載荷-位移數(shù)據(jù)，并實(shí)時觀測和記錄試樣在相應(yīng)時刻的3D變形情況。

本實(shí)用新型解決其技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是：

一種具備3D觀測功能的顯微壓縮測試系統(tǒng)，包括放置在光學(xué)平臺上的試驗(yàn)臺、安裝在試驗(yàn)臺上的操作臺，通過試驗(yàn)臺上的懸臂支架固定的壓縮試驗(yàn)組件、顯微觀測系統(tǒng)、控制器和用于顯示微小試樣形態(tài)的顯示裝置；

所述壓縮試驗(yàn)組件包括用于載荷驅(qū)動和位移測量的音圈致動器、壓頭和用于承載微小試樣的透明載物臺，所述音圈致動器位于操作臺的上方并安裝在懸臂支架上，所述壓頭安裝在音圈致動器的輸出軸端，所述操作臺上開設(shè)有通孔，所述通孔與壓頭同軸設(shè)置，所述透明載物臺位于操作臺的通孔上并與通孔同軸設(shè)置；

所述顯微觀測系統(tǒng)包括用于觀測微小試樣底部的變形和破損情況的底部顯微觀測組件、用于觀測微小試樣在水平后部變形和破損情況的后置顯微觀測組件和用于觀測微小試樣在水平側(cè)向的變形和破損情況的側(cè)向顯微觀測組件，所述底部顯微觀測組件位于所述操作臺的下方并安裝在試驗(yàn)臺上且與操作臺上的通孔正對，所述后置顯微觀測組件位于微小試樣的后方并安裝操作臺上，所述側(cè)向顯微觀測組件位于微小試樣的水平側(cè)向的一側(cè)并安裝在操作臺上；

所述控制器與所述音圈致動器連接，所述底部顯微觀測組件、后置顯微觀測組件和側(cè)向顯微觀測組件分別與所述顯示裝置連接，所述顯示裝置與所述控制器連接。

進(jìn)一步，所述底部顯微觀測組件、后置顯微觀測組件和側(cè)向顯微觀測組件均為基于CCD芯片的工業(yè)相機(jī)。

再進(jìn)一步，所述音圈致動器的內(nèi)部設(shè)有用于測量位移的高精度的光柵尺位移傳感器。

更進(jìn)一步，所述控制器和顯示裝置均安裝在操作臺上。

本實(shí)用新型的有益效果主要表現(xiàn)在：利用高分辨力的音圈致動器施加的載荷激勵和測量位移，通過高精度和高分辨的顯微觀測系統(tǒng)對微小試樣壓縮測試變形情況和失效形貌進(jìn)行實(shí)時觀察和測量，實(shí)現(xiàn)對微小試樣力學(xué)性能和失效機(jī)理的精準(zhǔn)研究。

附圖說明

圖1是本實(shí)用新型的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖2是圖1的主視圖。

圖3是圖1的右視圖。

圖4是圖1的局部放大圖。

圖5是圖4的主視圖。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖對本實(shí)用新型作進(jìn)一步描述。

參照圖1～圖5，一種具備3D觀測功能的顯微壓縮測試系統(tǒng)，包括放置在光學(xué)平臺上的試驗(yàn)臺7、安裝在試驗(yàn)臺7上的操作臺6，通過試驗(yàn)臺7上的懸臂支架1固定的壓縮試驗(yàn)組件、顯微觀測系統(tǒng)、控制器4和用于顯示微小試樣12形態(tài)的顯示裝置10；

所述壓縮試驗(yàn)組件包括用于載荷驅(qū)動和位移測量的音圈致動器2、壓頭11和用于承載微小試樣的透明載物臺9，所述音圈致動器2位于操作臺6的上方并安裝在懸臂支架1上，所述壓頭11安裝在音圈致動器2的輸出軸端，所述操作臺6上開設(shè)有通孔13，所述通孔13與壓頭11同軸設(shè)置，所述透明載物臺9位于操作臺6的通孔上并與通孔13同軸設(shè)置；

所述顯微觀測系統(tǒng)包括用于觀測微小試樣底部的變形和破損情況的底部顯微觀測組件8、用于觀測微小試樣在水平后部變形和破損情況的后置顯微觀測組件3和用于觀測微小試樣在水平側(cè)向的變形和破損情況的側(cè)向顯微觀測組件5，所述底部顯微觀測組件8位于所述操作臺6的下方并安裝在試驗(yàn)臺7上且與操作臺6上的通孔正對，所述后置顯微觀測組件3位于微小試樣的后方并安裝操作臺6上，所述側(cè)向顯微觀測組件5位于微小試樣的水平側(cè)向的一側(cè)并安裝在操作臺6上；

所述控制器4與所述音圈致動器2連接，所述底部顯微觀測組件8、后置顯微觀測組件3和側(cè)向顯微觀測組件分別5與所述顯示裝置10連接，所述顯示裝置10與所述控制器4連接。

進(jìn)一步，所述底部顯微觀測組件8、后置顯微觀測組件3和側(cè)向顯微觀測組件5均為基于CCD芯片的工業(yè)相機(jī)。

再進(jìn)一步，所述音圈致動器2的內(nèi)部設(shè)有用于測量位移的高精度的光柵尺位移傳感器。更進(jìn)一步，所述控制器4和顯示裝置均安裝在操作臺6上。

本實(shí)施例中，所述底部顯微觀測組件8、后置顯微觀測組件3和側(cè)向顯微觀測組件5分別與顯示裝置10連接，將微小試樣的三個方向變形和破損情況通過顯示裝置10實(shí)時進(jìn)行顯示和記錄，顯微觀測組件均是采用基于CCD芯片的工業(yè)相機(jī)，具有高的圖像穩(wěn)定性、高傳輸能力和高抗干擾能力，能夠?qū)⑽⒃嚇訅嚎s試驗(yàn)的形貌變化精確地顯示在顯示裝置上；所述音圈致動器2內(nèi)部的光柵尺位移傳感器，利用電磁驅(qū)動能夠通過控制電流的大小精準(zhǔn)地控制施加的載荷激勵，保證了壓縮試驗(yàn)載荷和位移數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性和高分辨能力；載荷是通過控制器4設(shè)定好加載方式傳遞信號給音圈致動器2，位移是音圈致動器2自身的位移傳感器測量，然后音圈致動器2將載荷-位移數(shù)據(jù)傳回給控制器4，控制器4將數(shù)據(jù)傳到顯示裝置10；所述壓縮試驗(yàn)組件與控制器連接，通過控制器對音圈致動器施加相應(yīng)的加載激勵，驅(qū)動壓頭完成壓縮試驗(yàn)。

本實(shí)用新型的測試流程為：

(1)試樣安裝：將微小試樣12放置在透明載物臺9上；

(2)壓縮測試：通過操作臺6上的控制器4對音圈致動器2施加載荷激勵信號，音圈制動器2驅(qū)動壓頭11對微小試樣12進(jìn)行壓縮試驗(yàn)，同時音圈致動器利用內(nèi)置的位移傳感器記錄位移，從而獲得壓縮試驗(yàn)中的載荷-位移數(shù)據(jù)；

(3)顯微觀測：在壓縮試驗(yàn)中，顯微觀測系統(tǒng)通過放置在操作臺6上的顯微觀測組件將微小試樣12在各個不同方向上實(shí)時發(fā)生的變形和破損情況，傳輸?shù)斤@示裝置10上顯示；

(4)數(shù)據(jù)分析：分析載荷-位移數(shù)據(jù)，并結(jié)合對應(yīng)時刻試樣的變形和破損情況，得出微小試樣12在壓縮試驗(yàn)中，在不同變形和破損情況對應(yīng)的的外部載荷和試樣的變形量。