[發明專利]用于極端條件材料應變特性的測量裝置

有效

• 申請號: 201410554503.3
• 申請日: 2014-10-20
• 公開（公告）號: CN104267155A
• 公開（公告）日: 2015-01-07
• 發明（設計）人: 徐坤;李哲;張元磊;曹義明
• 申請（專利權）人: 曲靖師范學院
• 主分類號: G01N33/00
• 分類號: G01N33/00;G01B7/16
• 代理公司: 云南省曲靖市專利事務所 53104
• 代理人: 許永昌;郎正德

技術領域

本發明涉及一種用于極端條件材料應變特性的測量裝置；實現多物理場（如低溫，強磁場）下對材料的應變特性進行測試的裝置。

背景技術

眾所周知，在實驗凝聚態物理和材料學的研究中，對金屬材料、多功能合金以及復合材料等眾多材料的靜態應變特性，如磁致伸縮、熱致伸縮等物理機理進行測試和研究是材料物理學基礎研究的重要手段。利用這一手段還能夠進一步確定材料在實際工程應用中的價值。然而，在實際的材料靜態應變測試中通常需要測量材料在給定溫度以及給定磁場等特殊條件進行，這種特殊的測試條件致使單一的應變測量設備無法滿足測試需求，難于實現現代材料基礎研究的測試手段。此外，就目前最新物性測量系統而言，美國量子設計公司(Quantum?Design,?Inc.)研發的物理性能測量系統(PPMS)提供了能夠在變溫和強變磁場環境中對材料的電學、磁學、熱學、光電、形貌等各種物理性能測量的手段；英國Cryogenic公司研發和生產的無液氦低溫強磁場物性測量系統同樣也能在低溫和強磁場環境中對材料的電學、磁學、熱學等性能進行測量。然而，上述公司所報道的系列產品中并不包含多物理場下應變特性測量功能。因此，設計一臺用于極端條件材料應變特性的測量裝置來滿足材料在不同環境下應變特性研究具有重要意義。

發明內容

本發明的目的是提出一種用于極端條件材料應變特性的測量裝置；以實現低溫和強磁場條件下材料應變特性的測量，具有溫度環境穩定、結構簡單、實施過程容易、建設成本相對較低等優點。

技術方案：一種用于極端條件材料應變特性的測量裝置，包括微機終端1、TDS-150數據采集儀3、變溫變磁裝置及其內的杜瓦套8、低溫腔體24、樣品導管10、杜瓦蓋11、超導線圈22、樣品臺接頭21和樣品臺23；其中：

所述杜瓦蓋11通過第一法蘭19密封地安裝于杜瓦套8上端面從而形成一外腔體外腔體內裝有杜瓦瓶9，杜瓦蓋11中央開有一通孔，低溫腔體24下端嵌入杜瓦蓋11的通孔內并位于杜瓦瓶9內，一真空模塊13位于低溫腔體24上端，此真空模塊13與低溫腔體24之間通過密封環12連接，真空模塊13上設置了用于抽氣的真空泵接口16、用于沖入氦氣以清洗低溫腔24的氦氣供氣端接口17和控磁電路接口14，超導線圈22纏繞于低溫腔體24下部的外側面，沿著低溫腔24的內壁設有防護層保護下的超導線圈控制電路20，這些密封的超導線圈控制電路20緊貼腔體壁并連接至位于真空模塊13處的控磁線路接口14；

所述樣品導管10下端穿過真空模塊13與密封環12進入到低溫腔體24內，樣品導管10的上端設有屏蔽電纜接口15，屏蔽電纜接口15用于將樣品導管10內部的信號傳輸線路連接至溫度與磁場控制模塊6；

所述樣品臺23分為三層，第一層26包括樣品安裝區域、應變片感應模塊42、線路連接通道A和拓展線路連接通道B，第二層結構27中裝配有用于控制樣品的實驗溫度的發熱片32和用于測溫的熱電偶31，第三層結構為針腳孔34，應變片感應模塊42進一步包括測量應變片40、參考應變片41，測量應變片40與樣品38表面粘貼測量應變片40與參考應變片41上均設置有應變感應絲43，測量應變片40的感應絲43兩端通過導線分別連接到線路連接通道A中的負極端(V-)和連接通道A中的公共端(COM)，參考應變片41的應變感應絲43的兩端通過導線分別連接到線路連接通道A中的正極端(V+)和連接通道A中的公共端(COM)；

所述微機終端1通過GPIB轉換接口5與溫度磁場控制模塊6連接，溫度磁場控制模塊6連接到超導線圈22和熱電偶31，微機終端1通過RS232C連接線2與TDS-150數據采集儀3連接，TDS-150數據采集儀3通過三通屏蔽電纜4連接到線路連接通道A的負極端(V-)、正極端(V+)和公共端(COM)。

杜瓦瓶9內部裝有超過三分之二的液氦，這些液氦足以完全浸泡超導線圈22；密封環12與低溫腔和真空模塊之間的接觸區域涂抹有真空硅脂層。

變溫變磁裝置中還有一限位環18；此限位環18側面具有螺紋面，限位環18位于杜瓦蓋11和低溫腔體24之間，通過旋轉限位環18可以使低溫腔體24在豎直方向上下移動，并帶動超導線圈22移動從而調整超導線圈22浸入液氦的深度。

樣品臺接頭21兩端面間制作有引線針腳29；樣品臺接頭21上的安裝槽25內制作的限位齒30。