[實用新型]一種電控形狀記憶合金絲靜動態驅動特性綜合測試儀

有效

• 申請號: 201920394060.4
• 申請日: 2019-03-26
• 公開（公告）號: CN209927946U
• 公開（公告）日: 2020-01-10
• 發明（設計）人: 裴永臣;關景晗;謝海量;夏崢嶸;徐龍
• 申請（專利權）人: 吉林大學
• 主分類號: G01R31/00
• 分類號: G01R31/00;G01M9/00;G01N3/00
• 代理公司: 32322 蘇州創策知識產權代理有限公司
• 代理人: 董學文

本實用新型提供了一種電控形狀記憶合金絲靜動態驅動特性綜合測試儀，主要由底板、龍門立板、龍門橫梁、電器件掛板系統、電動推桿、激光擋板、力傳感器、夾線器、風機、顯示屏、位移傳感器、風速儀組成。本測試裝置中，形狀記憶合金(以下簡稱SMA)絲固定在兩夾線器之間，電動推桿執行預緊命令，同時檢測SMA絲所受預緊力，安裝測試所需模塊后，SMA絲通電，各傳感器開始檢測裝置加載力、對流換熱時風速和SMA絲變形量、溫度、電流/電壓等數據。該裝置可研究靜動態下SMA絲預應力、熱循環頻率及持續時間、SMA線徑、驅動電流、加載力、對流換熱形式、加載特性、激勵頻率等因素對SMA絲驅動特性的耦合影響規律。

技術領域

本實用新型屬于形狀記憶合金性能測試領域，涉及一種用于電控形狀記憶合金絲靜動態驅動特性綜合測試的儀器裝置。

背景技術

形狀記憶合金(以下簡稱SMA)是一種具有形狀記憶效應的合金，由兩到三種主要金屬元素及其他少量元素組成。當溫度發生變化時，其內部結構發生相變，奧氏體與馬氏體之間相互轉變，而馬氏體的密度比奧氏體小，內部結構轉變導致SMA的宏觀尺寸變化，稱之為形狀記憶特性。SMA的另一種特性為超彈性，當施加的外力消失后，其變形恢復程度比一般金屬高，加載過程中的應變會隨著外力的消失而恢復。SMA絲通過電流使自身發熱的變形方式具有重要應用研究價值。電控SMA具有非常高的致動能量密度(每千克質量產生的能量)，被廣泛用于微機電系統，應用前景廣闊。

SMA絲具有低驅動頻率(驅動行程持續時間比冷卻回復時間短)特性，冷卻回復時間長短的影響因素有：線材種類、線徑、環境溫度、對流換熱形式。SMA 絲表現出高非線性和遲滯行為，這類現象與偏置力、加熱時間、環境溫度有關，在SMA驅動系統的開發中起著非常重要的影響作用。SMA執行器的應變和力特性高度依賴于驅動電流和偏置力。SMA絲通過調節電流輸出形式，可精確控制 SMA絲收縮量，可同時用作執行器、驅動器，省去位移傳感器的反饋環節。SMA 致動特性測試有助于開發更好的系統。以上所述的SMA表征：低驅動頻率特性、高非線性、遲滯行為，需要在靜動態驅動特性綜合測試中進行全面數據采集，分析處理，以便后續SMA驅動執行器定量預測、定義最佳設計、提高執行效率，充分利用其特征匹配特定潛在應用范圍。因此開展電控SMA絲靜動態實用化驅動特性綜合測試研究，對SMA驅動執行器的發展具有重要意義。

開展電控SMA絲靜動態實用化驅動特性綜合測試研究，需要制定多種測試方案，才能完整表征出不同影響因素耦合作用下的低驅動頻率特性、高非線性和遲滯行為，作出實用化的定量評估和預測。在實際應用場合中，SMA驅動執行器的影響因素主要有SMA預應力、熱循環頻率及持續時間、SMA線徑、驅動電流、加載力、對流換熱形式、加載特性、激勵頻率等等。但問題在于，現有SMA 絲測試儀的絲線變形測量精度低、系統結構剛度小、功能單一化、拆裝難度高，尚未實現測試的系統化、模塊化和自動化，無法針對上述影響因素開展完整的靜動態驅動特性實用化多因素耦合綜合測試。

綜上所述，電控SMA絲的驅動特性測試急需一種測量精度高、剛度大、受力變形量小、拆裝方便，可系統化、模塊化、自動化測試SMA絲在靜動態下的耦合驅動特性，包括：SMA預應力、熱循環頻率及持續時間、SMA線徑、驅動電流、加載力、對流換熱形式、加載特性、激勵頻率等等。設計開發出一套測試電控SMA絲靜動態驅動特性測試儀，具有重要研究意義和實際應用價值。

實用新型內容

本實用新型的目的在于提供一種測量精度高、剛度大、受力變形量小、拆裝方便的電控SMA絲靜動態驅動特性綜合測試儀，可系統性、模塊化測試SMA 絲在靜動態下的驅動特性，包括：SMA預應力、熱循環頻率及持續時間、SMA 線徑、驅動電流、加載力、對流換熱形式、加載特性、激勵頻率。其中，對流換熱形式分為不同風速下的軸向風冷、不同風速下的徑向風冷和自然冷卻。

為實現上述目的，本實用新型采用的技術方案是：