一種用于分離式Hopkinson桿實(shí)驗(yàn)測(cè)量的致冷裝置制造方法
【專利摘要】本發(fā)明公開(kāi)了一種用于分離式Hopkinson桿實(shí)驗(yàn)測(cè)量的致冷裝置，屬于致冷裝置制造【技術(shù)領(lǐng)域】，所述致冷裝置包括：低溫環(huán)境箱，液氮?dú)獍l(fā)生裝置和溫度控制裝置，包括：溫控儀，所述溫控儀包括信號(hào)輸入接口和信號(hào)輸出接口，所述信號(hào)輸出接口依次連接有反相器、固態(tài)繼電器，所述固態(tài)繼電器A與電熱絲A連接，所述信號(hào)輸入接口連接有測(cè)溫單元，所述測(cè)溫單元用于測(cè)量試樣的溫度，所述液氮?dú)獍l(fā)生裝置的導(dǎo)管上設(shè)有電熱絲B，該裝置通過(guò)電熱絲A和電熱絲B的聯(lián)合工作，達(dá)到同時(shí)控制液氮?dú)鈬姵鏊俣群鸵旱獨(dú)獬隹跍囟鹊哪康?，控制過(guò)程時(shí)間短、液氮用量小。
【專利說(shuō)明】—種用于分罔式Hopkinson桿實(shí)驗(yàn)測(cè)量的致冷裝置

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于致冷裝置制造【技術(shù)領(lǐng)域】，尤其涉及一種用于分離式Hopkinson桿實(shí)驗(yàn)測(cè)量的致冷裝置。

【背景技術(shù)】
[0002]分離式Hopkinson桿是測(cè)量材料在高應(yīng)變率下力學(xué)行為的實(shí)驗(yàn)裝置，分離式Hopkinson桿除了測(cè)量室溫下材料的力學(xué)性能外，更多地則是測(cè)量材料在不同溫度下力學(xué)性能的變化，如外太空的超低溫環(huán)境(約_150°C )，空間碎片對(duì)航天器防護(hù)結(jié)構(gòu)的撞擊，是典型的材料在低溫、高應(yīng)變率耦合情況下的力學(xué)問(wèn)題。因此，在測(cè)量材料力學(xué)性能的過(guò)程中，就需要一種致冷裝置。目前，分離式Hopkinson桿實(shí)驗(yàn)裝置還沒(méi)有標(biāo)準(zhǔn)化，一方面，很難購(gòu)買到適合自身研究特點(diǎn)的致冷裝置；另一方面，自行研制的裝置，低溫控制過(guò)程主要采用手動(dòng)方式，存在控制過(guò)程時(shí)間長(zhǎng)、液氮用量大、控制精度不高等缺點(diǎn)。不能確保材料力學(xué)性能的測(cè)量在規(guī)定的溫度條件下準(zhǔn)確及有效地進(jìn)行，同時(shí)現(xiàn)有的測(cè)量材料力學(xué)性能的致冷裝置沒(méi)有進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化，存在使用者很難購(gòu)買到適合自身研究特點(diǎn)的致冷裝置的問(wèn)題。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0003](一 )要解決的技術(shù)問(wèn)題
[0004]本發(fā)明要解決的技術(shù)問(wèn)題是提供一種用于分離式Hopkinson桿實(shí)驗(yàn)的致冷裝置，旨在解決現(xiàn)有技術(shù)提供的測(cè)量裝置控制過(guò)程時(shí)間長(zhǎng)、液氮用量大、控制精度不高的問(wèn)題。
[0005]( 二 )技術(shù)方案
[0006]為了解決上述問(wèn)題，本發(fā)明提供了一種用于分離式Hopkinson桿實(shí)驗(yàn)測(cè)量的致冷裝置，所述致冷裝置包括:
[0007]低溫環(huán)境箱，其內(nèi)部設(shè)有試樣，所述低溫環(huán)境箱連接有入射桿和透射桿；
[0008]液氮?dú)獍l(fā)生裝置，其包括:液氮罐、液氮罐內(nèi)部設(shè)有電熱絲A、所述液氮罐通過(guò)導(dǎo)管與所述低溫環(huán)境箱連接，所述導(dǎo)管上設(shè)有閥門；
[0009]溫度控制裝置，其包括:溫控儀，所述溫控儀包括信號(hào)輸入接口和信號(hào)輸出接口，所述信號(hào)輸出接口依次連接有反相器、固態(tài)繼電器A，所述固態(tài)繼電器A與電熱絲A連接，所述信號(hào)輸入接口連接有測(cè)溫單元，所述測(cè)溫單元用于測(cè)量試樣的溫度，所述液氮?dú)獍l(fā)生裝置的導(dǎo)管上設(shè)有電熱絲B、所述電熱絲B連接有固態(tài)繼電器B，所述固態(tài)繼電器B與信號(hào)輸出接口連接。
[0010]其中，所述液氮罐上部設(shè)有隔熱泡沫塞。
[0011]其中，所述液氮罐設(shè)有泄壓閥。
[0012]其中，所述測(cè)溫單元為熱電偶。
[0013]其中，所述低溫環(huán)境箱由隔熱樹脂泡沫板制成。
[0014]其中，固態(tài)繼電器A、固態(tài)繼電器B，輸出受控端外接220V交流電源。
[0015]一種用于分離式Hopkinson桿實(shí)驗(yàn)測(cè)量的致冷裝置的制冷方法，所述制冷方法包括以下步驟:
[0016](I)打開(kāi)導(dǎo)管上的閥門；
[0017](2)在溫控儀設(shè)定實(shí)驗(yàn)溫度，由測(cè)溫單元測(cè)得的試樣初始溫度高于設(shè)定實(shí)驗(yàn)溫度，溫控儀的信號(hào)輸出接口無(wú)信號(hào)輸出，固態(tài)繼電器B處于阻斷狀態(tài)，電熱絲B不工作，反相器輸出高電平，固態(tài)繼電器A導(dǎo)通，電熱絲A工作，使液氮沸騰氣化，并從導(dǎo)管中排出，充滿低溫環(huán)境箱，使試樣降溫；
[0018](3)由于降溫慣性作用，當(dāng)測(cè)溫單元測(cè)得試樣溫度低于設(shè)定溫度時(shí)，溫控儀信號(hào)輸出接口輸出高電平，固態(tài)繼電器A關(guān)斷，電熱絲A停止工作，利用余熱保證液氮?dú)怏w繼續(xù)排出，固態(tài)繼電器B導(dǎo)通，電熱絲B開(kāi)始工作，加熱導(dǎo)管中的液氮?dú)怏w，以使試樣溫度回升；
[0019](4)在試樣溫度未達(dá)到設(shè)定的實(shí)驗(yàn)溫度之前，溫度控制裝置自動(dòng)重復(fù)(2)、(3)兩步，直至試樣溫度穩(wěn)定在設(shè)定實(shí)驗(yàn)溫度；
[0020](5)待試樣溫度穩(wěn)定在設(shè)定實(shí)驗(yàn)溫度后，快速將入射桿及透射桿與試樣接觸開(kāi)展實(shí)驗(yàn)。
[0021](三)有益效果
[0022]為了使被測(cè)量材料能快速達(dá)到實(shí)驗(yàn)要求的溫度，并滿足實(shí)驗(yàn)對(duì)其溫度的控制要求，本發(fā)明提供了一種分離式Hopkinson桿實(shí)驗(yàn)測(cè)量用致冷裝置，該裝置通過(guò)電熱絲A和電熱絲B的聯(lián)合工作，達(dá)到同時(shí)控制液氮?dú)鈬姵鏊俣群鸵旱獨(dú)獬隹跍囟鹊哪康?，控制過(guò)程時(shí)間短、液氮用量小。

【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0023]圖1是本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0024]圖中:1、溫控儀；2、信號(hào)輸入接口 ；3、信號(hào)輸出接口 ；4、反相器；5、固態(tài)繼電器A ；6、泄壓閥；7、隔熱泡沫塞；8、電熱絲A;9、閥門；10、液氮；11、液氮罐；12、固態(tài)繼電器B ;13、電熱絲B ;14、導(dǎo)管；15入射桿；16、測(cè)溫單兀；17、試樣；18、低溫環(huán)境箱；19、透射桿。

【具體實(shí)施方式】
[0025]下面結(jié)合附圖和實(shí)施例，對(duì)本發(fā)明的【具體實(shí)施方式】作進(jìn)一步詳細(xì)描述。以下實(shí)施例用于說(shuō)明本發(fā)明，但不用來(lái)限制本發(fā)明的范圍。
[0026]本發(fā)明提供了一種用于分離式Hopkinson桿實(shí)驗(yàn)測(cè)量的致冷裝置，所述致冷裝置包括:
[0027]低溫環(huán)境箱18，其內(nèi)部設(shè)有試樣17，所述低溫環(huán)境箱18連接有入射桿15和透射桿19 ；
[0028]液氮?dú)獍l(fā)生裝置，其包括:液氮罐11、液氮罐11內(nèi)部設(shè)有電熱絲AS、所述液氮罐11通過(guò)導(dǎo)管14與所述低溫環(huán)境箱18連接，所述導(dǎo)管14上設(shè)有閥門9 ；
[0029]溫度控制裝置，其包括:溫控儀1，所述溫控儀I包括信號(hào)輸入接口 2和信號(hào)輸出接口 3，所述信號(hào)輸出接口 3依次連接有反相器4、固態(tài)繼電器A5，所述固態(tài)繼電器A5與電熱絲AS連接，所述信號(hào)輸入接口 2連接有測(cè)溫單元16，所述測(cè)溫單元16用于測(cè)量試樣17的溫度，所述液氮?dú)獍l(fā)生裝置的導(dǎo)管14上設(shè)有電熱絲B13、所述電熱絲B13連接有固態(tài)繼電器B12，所述固態(tài)繼電器B12與信號(hào)輸出接口 3連接。
[0030]為了使所述液氮罐11的保溫效果，優(yōu)選地，所述液氮罐11設(shè)有隔熱泡沫塞7。
[0031]優(yōu)選地，所述液氮罐11設(shè)有泄壓閥6，起到安全保護(hù)的作用。
[0032]優(yōu)選地，所述測(cè)溫單元16為熱電偶，直接接觸被測(cè)物體測(cè)量準(zhǔn)確。
[0033]優(yōu)選地，所述低溫環(huán)境箱由隔熱樹脂泡沫板制成。
[0034]其中，固態(tài)繼電器A、固態(tài)繼電器B，輸出受控端外接220V交流電源。
[0035]下面以測(cè)溫單元16為熱電偶為例，對(duì)所述致冷裝置的制冷方法做進(jìn)一步的說(shuō)明，所述制冷方法包括以下步驟:
[0036](I)打開(kāi)導(dǎo)管14上的閥門9 ；
[0037](2)在溫控儀I設(shè)定實(shí)驗(yàn)溫度，由熱電偶16測(cè)得的試樣17初始溫度高于設(shè)定實(shí)驗(yàn)溫度，溫控儀I的信號(hào)輸出接口 3無(wú)信號(hào)輸出，固態(tài)繼電器B12處于阻斷狀態(tài)，電熱絲B13不工作，反相器4輸出高電平，固態(tài)繼電器A5導(dǎo)通，電熱絲A8工作，使液氮10沸騰氣化，并從導(dǎo)管14中排出，充滿低溫環(huán)境箱18,使試樣17降溫；
[0038](3)由于降溫慣性作用，當(dāng)熱電偶16測(cè)得試樣溫度低于設(shè)定溫度時(shí)，溫控儀I信號(hào)輸出接口 3輸出高電平，固態(tài)繼電器A5關(guān)斷，電熱絲A8停止工作，利用余熱保證液氮?dú)怏w繼續(xù)排出，固態(tài)繼電器B12導(dǎo)通，電熱絲B13開(kāi)始工作，加熱導(dǎo)管中的液氮?dú)怏w，以使試樣溫度回升；
[0039](4)在試樣溫度未達(dá)到設(shè)定的實(shí)驗(yàn)溫度之前，溫度控制裝置自動(dòng)重復(fù)(2)、(3)兩步，直至試樣溫度穩(wěn)定在設(shè)定實(shí)驗(yàn)溫度；
[0040](5)待試樣溫度穩(wěn)定在設(shè)定實(shí)驗(yàn)溫度后，快速將入射桿15及透射桿19與試樣接觸開(kāi)展實(shí)驗(yàn)。
[0041]該低溫致冷裝置既可用于材料在低溫、高應(yīng)變率下力學(xué)行為的測(cè)量。也可用于材料在低溫、準(zhǔn)靜態(tài)下力學(xué)行為的測(cè)量，以及為其他實(shí)驗(yàn)提供低溫環(huán)境，具有以下優(yōu)點(diǎn):
[0042]1、該裝置結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單實(shí)用性強(qiáng)，具有較強(qiáng)的推廣與應(yīng)用價(jià)值。
[0043]2、通過(guò)溫度控制裝置的控制過(guò)程，減少了手動(dòng)控制主觀因素的影響，控制精度較聞。
[0044]3、該裝置通過(guò)電熱絲A和電熱絲B的聯(lián)合工作，達(dá)到同時(shí)控制液氮?dú)鈬姵鏊俣群鸵旱獨(dú)獬隹跍囟鹊哪康模刂七^(guò)程時(shí)間短、液氮用量小。
[0045]以上實(shí)施方式僅用于說(shuō)明本發(fā)明，而并非對(duì)本發(fā)明的限制，有關(guān)【技術(shù)領(lǐng)域】的普通技術(shù)人員，在不脫離本發(fā)明的精神和范圍的情況下，還可以做出各種變化和變型，因此所有等同的技術(shù)方案也屬于本發(fā)明的范疇，本發(fā)明的專利保護(hù)范圍應(yīng)由權(quán)利要求限定。
【權(quán)利要求】
1.一種用于分離式00^1118011桿實(shí)驗(yàn)測(cè)量的致冷裝置，其特征在于，所述致冷裝置包括: 低溫環(huán)境箱，其內(nèi)部設(shè)有試樣，所述低溫環(huán)境箱連接有入射桿和透射桿； 液氮?dú)獍l(fā)生裝置，其包括:液氮罐、液氮罐內(nèi)部設(shè)有電熱絲八、所述液氮罐通過(guò)導(dǎo)管與所述低溫環(huán)境箱連接，所述導(dǎo)管上設(shè)有閥門； 溫度控制裝置，其包括:溫控儀，所述溫控儀包括信號(hào)輸入接口和信號(hào)輸出接口，所述信號(hào)輸出接口依次連接有反相器、固態(tài)繼電器八，所述固態(tài)繼電器4與電熱絲八連接，所述信號(hào)輸入接口連接有測(cè)溫單元，所述測(cè)溫單元用于測(cè)量試樣的溫度，所述液氮?dú)獍l(fā)生裝置的導(dǎo)管上設(shè)有電熱絲8、所述電熱絲8連接有固態(tài)繼電器8，所述固態(tài)繼電器8與信號(hào)輸出接口連接。
2.如權(quán)利要求1所述的致冷裝置，其特征在于，所述液氮罐上部設(shè)有隔熱泡沫塞。
3.如權(quán)利要求1或2所述的致冷裝置，其特征在于，所述液氮罐設(shè)有泄壓閥。
4.如權(quán)利要求1或2所述的致冷裝置，其特征在于，所述測(cè)溫單元為熱電偶。
5.如權(quán)利要求1所述的致冷裝置，其特征在于，低溫環(huán)境箱由隔熱樹脂泡沫板制成。
6.如權(quán)利要求1所述的致冷裝置，其特征在于，固態(tài)繼電器八、固態(tài)繼電器8，輸出受控端外接2207交流電源。
7.一種用于分離式00^1118011桿實(shí)驗(yàn)測(cè)量的致冷裝置的制冷方法，所述制冷方法包括以下步驟: (1)打開(kāi)導(dǎo)管上的閥門； (2)在溫控儀設(shè)定實(shí)驗(yàn)溫度，由測(cè)溫單元測(cè)得的試樣初始溫度高于設(shè)定實(shí)驗(yàn)溫度，溫控儀的信號(hào)輸出接口無(wú)信號(hào)輸出，固態(tài)繼電器8處于阻斷狀態(tài)，電熱絲8不工作，反相器輸出高電平，固態(tài)繼電器八導(dǎo)通，電熱絲八工作，使液氮沸騰氣化，并從導(dǎo)管中排出，充滿低溫環(huán)境箱，使試樣降溫； (3)由于降溫慣性作用，當(dāng)測(cè)溫單元測(cè)得試樣溫度低于設(shè)定溫度時(shí)，溫控儀信號(hào)輸出接口輸出高電平，固態(tài)繼電器4關(guān)斷，電熱絲4停止工作，利用余熱保證液氮?dú)怏w繼續(xù)排出，固態(tài)繼電器8導(dǎo)通，電熱絲8開(kāi)始工作，加熱導(dǎo)管中的液氮?dú)怏w，以使試樣溫度回升； (4)在試樣溫度未達(dá)到設(shè)定的實(shí)驗(yàn)溫度之前，溫度控制裝置自動(dòng)重復(fù)(2).(3)兩步，直至試樣溫度穩(wěn)定在設(shè)定實(shí)驗(yàn)溫度； (5)待試樣溫度穩(wěn)定在設(shè)定實(shí)驗(yàn)溫度后，快速將入射桿及透射桿與試樣接觸開(kāi)展實(shí)驗(yàn)。
【文檔編號(hào)】G05D23/22GK104390847SQ201410698221
【公開(kāi)日】2015年3月4日 申請(qǐng)日期:2014年11月26日 優(yōu)先權(quán)日:2014年11月26日
【發(fā)明者】張永康, 楊洪 申請(qǐng)人:蘇州市職業(yè)大學(xué)