[發明專利]碳纖維構件零變形的測試裝置

無效

• 申請號: 201010102536.6
• 申請日: 2010-01-29
• 公開（公告）號: CN102141394A
• 公開（公告）日: 2011-08-03
• 發明（設計）人: 顧志悅;宋東平
• 申請（專利權）人: 上海衛星工程研究所
• 主分類號: G01B21/32
• 分類號: G01B21/32;G01B11/02;G01K7/18
• 代理公司: 上海航天局專利中心 31107
• 代理人: 金家山

技術領域

本發明涉及變形檢測裝置，具體涉及針對溫度變化較大的碳纖維構件在工作溫度場下零變形狀況進行檢測的測試裝置。

背景技術

在地球同步軌道運行的衛星，由于沒有大氣層的保護，其環境溫度變化很大，受陽面溫度可高達上百度，但是背陽面溫度卻在零下幾十攝氏度。因此，衛星運行在這種環境中，由于材料的熱膨脹，會引起衛星結構的尺寸變化。但是從衛星的某些部件和儀器的技術要求考慮，希望衛星結構的穩定性好，因此，此類構件都會選擇零變形碳纖維材料來制造。然而，傳統的檢測熱膨脹系數精度不高，因此，給衛星結構設計以及材料研制、加工制造帶來極大難度。

為適應衛星制造的要求，材料熱膨脹系數的精度需要更加準確。碳纖維構件零變形的測試裝置是一種基于溫度控制技術、精密測試技術的熱變形測量裝置。該裝置適用于工作環境溫度變化甚大的碳纖維材料構件的熱膨脹系數的測試，為設計師在工程應用中提供可靠的材料設計依據。

目前沒有發現同本發明類似技術的說明或報道，也尚未收集到國內外類似的資料。

發明內容

為了解決現有檢測碳纖維構件熱膨脹系數精度不高的問題，本發明的目的在于提供碳纖維構件零變形的測試裝置。利用本發明，可以解決在溫差變化較大的工作環境下碳纖維材料構件零變形性能的檢測問題。

為了達到上述發明目的，本發明技術方案如下：提供碳纖維構件零變形的測試裝置，該裝置包括：

高低溫控制柜[1]、高低溫試驗箱[2]、測控系統控制箱[3]、溫度傳感器[4]、MTI2000光纖位移傳感器[5]、計算機控制與分析系統[6]和碳纖維構件[7]；所述的碳纖維構件[7]放入高低溫試驗箱[2]內，通過高低溫控制柜[1]控制高低溫試驗箱[2]內溫度，用溫度傳感器[4]進行監測，從而滿足溫度范圍和溫度控制要求；用MTI2000光纖位移傳感器[5]測試碳纖維構件[7]的變形量；計算機控制與分析系統[6]通過測控系統控制箱[3]分別將高低溫控制柜[1]、高低溫試驗箱[2]、溫度傳感器[4]和MTI2000光纖位移傳感器[5]連接，主要用于控制整個測試過程，實現測試數據的自動采集、分析、存貯與測試結果的顯示。

所述的高低溫控制柜[1]和高低溫試驗箱[2]可按要求的程序升溫，升溫程序可調，并能實時控制；溫度范圍再-70℃到+100℃之間，溫度波動度不大于1℃。

所述的溫度傳感器[4]采用鉑電阻溫度傳感器。具有精度高，穩定性好，可靠性強，產品壽命長等優點。

所述的MTI2000光纖位移傳感器[5]為非接觸式，通過接收反射光的大小來確定位移，最大量程為2mm，分辨率為0.25μm。

所述的被測構件[7]安裝方式是一端固定，另一端活動，通過活動端的延伸量測得該構件在溫度范圍內的熱變形量。

本發明根據熱變形檢測數據，利用碳纖維材料線膨脹系數小的特點和它的可設計性，即通過對碳纖維材料構件的鋪層設計和纏繞角度的改變，以達到檢測該構件碳纖維零變形的目的。

附圖說明

附圖為本發明碳纖維構件零變形測試裝置的結構示意圖。

具體實施方式

下面結合附圖說明本發明的優選實施例。

附圖為本發明碳纖維構件零變形測試裝置的結構示意圖，如附圖的實施例所示，該裝置包括：高低溫控制柜[1]、高低溫試驗箱[2]、測控系統控制箱[3]、溫度傳感器[4]、MTI2000光纖位移傳感器[5]、計算機控制與分析系統[6]和碳纖維構件[7]。

上述碳纖維構件[7]放入高低溫試驗箱[2]，一端固定，另一端活動，通過MTI2000光纖位移傳感器[5]測得活動端的延伸量。光纖位移傳感器[5]為非接觸式，通過接收反射光的大小來確定位移，最大量程為2mm，分辨率為0.25μm。

上述高低溫控制柜[1]控制高低溫試驗箱[2]內的溫度，通過溫度傳感器[4]進行監測。高低溫控制柜[1]可按要求的程序升溫，升溫程序可調，并能實時控制。溫度范圍再-70℃到+100℃之間，溫度波動度不大于1℃。溫度傳感器[4]采用鉑電阻溫度傳感器。

上述計算機控制與分析系統[6]是通過測控系統控制箱[3]分別將高低溫控制柜[1]、高低溫試驗箱[2]、溫度傳感器[4]和MTI2000光纖位移傳感器[5]連接，主要用于控制整個測試過程，實現測試數據的自動采集、分析、存貯與測試結果的顯示。

由上所述，本發明是為解決在溫差變化較大的工作環境下碳纖維材料構件零變形性能的檢測，彌補了現有檢測碳纖維構件熱膨脹系數精度不高的問題。可根據熱變形檢測數據，調整碳纖維材料構件的鋪層設計和纏繞角度而達到該構件碳纖維零變形。為設計師在工程應用中提供可靠的材料設計依據。保證了在溫差變化較大的工作環境下，碳纖維構件的可靠穩定。