CN104655502B - 一种用于霍普金森杆的低温实验装置 - Google Patents
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Abstract
本发明的实施例公开一种用于霍普金森杆的低温实验装置。包括：箱体、顶盖、保温单元、冷媒单元、试件存放单元、入射杆、透射杆、可拆卸前盖、可拆卸后盖以及底盖，保温单元容置于箱体内，试件存放单元设置在箱体内中心处，保温单元与试件存放单元之间的箱体内密封空间形成冷媒单元，在箱体顶部以及底部，分别开设有尺寸大于试件存放单元内径的通孔，在冷媒单元上方的箱体顶部，开设有冷媒添加口，在冷媒单元下方的箱体底部，开设有排水孔，在箱体的中下部对称两侧开设有通孔，通孔内设置有用于容置入射杆及透射杆的密封管，可拆卸前盖及可拆卸后盖分别用于密封箱体的中下部两侧的通孔。应用本发明，可以提升低温实验效率、降低结构复杂度。
Description
技术领域
本发明涉及材料性能实验技术，尤其涉及一种用于霍普金森杆的低温实验装置。
背景技术
分离式霍普金森杆(霍普金森杆)是一种研究一维应力状态下工程材料动态力学性能的冲击实验装置，广泛应用于金属材料、岩石、混凝土、陶瓷、高聚物、含能材料、泡沫材料等多种材料的动态力学性能研究以及材料结构的动态响应与破坏研究。
工程材料的动态力学性能包括低温条件下工程材料的动态力学性能以及常温条件下工程材料的动态力学性能。在低温条件下进行分离式霍普金森杆冲击实验时，由于工程材料(试件)以及分离式霍普金森杆对温度敏感度高，因而，需要有效减少制冷时间，并尽可能减少实验对试件多余的扰动。但目前还没有专门针对分离式霍普金森杆冲击实验装置用的制冷系统，研究人员一般采用液氮制冷方式对试件以及分离式霍普金森杆进行制冷，并利用热电阻或热电偶测温，以便检测是否达到制冷所需的温度，使得利用该方式进行实验，需要连接液氮循环制冷系统并采用合适的温度控制方式，导致整个制冷系统需要较长的时间进行制冷及达到稳定状态，低温效率较低，制冷剂利用率不高；进一步地，液氮循环制冷系统基本上都是根据具体实验要求自行设计，其中多数采用附带液氮罐、杜瓦瓶、热电偶、导液(气)管、制冷盒及温度控制器的液态制冷剂外循环控温系统，结构复杂，成本较高；而且，由于分离式霍普金森杆冲击实验具有实验间断进行、单次实验时间短、实验次数多等特点，且在进行低温实验时，材料试件、实验杆对温度敏感度高，因而，如何有效地减少制冷需要的时间、减少实验对试件多余的扰动、方便快捷的进行实验是霍普金森杆低温实验需要解决的问题。
发明内容
有鉴于此，本发明实施例提供一种用于霍普金森杆的低温实验装置，提升低温实验效率、降低结构复杂度。
为达到上述目的，本发明的实施例采用如下技术方案：
一方面，本发明实施例提供一种用于霍普金森杆的低温实验装置，包括：箱体、顶盖、保温单元、冷媒单元、试件存放单元、入射杆、透射杆、可拆卸前盖、可拆卸后盖以及底盖，其中，
保温单元容置于箱体内，并与箱体内壁相接触；
试件存放单元为中空，设置在箱体内中心处，内置有多层存放试件的试件存放槽，所述试件存放槽可在所述箱体内上下滑移，以使所述试件存放槽上存放的试件与所述入射杆以及透射杆位于同一轴线上；
保温单元与试件存放单元之间的箱体内密封空间，形成用于填充冷媒的冷媒单元，所述保温单元、试件存放单元与所述箱体形成密封，以防所述冷媒渗入；
在设置试件存放单元的箱体顶部以及底部，分别开设有尺寸大于所述试件存放单元内径的通孔，所述通孔用于放置或取出试件，所述顶盖用于密封所述箱体顶部开设的通孔，所述底盖用于密封所述箱体底部开设的通孔；
在冷媒单元上方的箱体顶部，开设有用于将冷媒注入所述冷媒单元的冷媒添加口，在冷媒单元下方的箱体底部，开设有用于将所述冷媒单元中融化的冷媒排出的排水孔；
在所述箱体的中下部对称两侧，开设有通孔，所述通孔内设置有用于容置入射杆以及透射杆的密封管，所述密封管贯穿所述箱体中下部对称两侧，并与所述试件存放单元相交，相交部分形成防止所述冷媒渗入的密封；
可拆卸前盖用于密封所述箱体的中下部一侧的通孔，可拆卸后盖用于密封所述箱体的中下部另一侧的通孔。
本发明实施例提供的用于霍普金森杆的低温实验装置，利用冷媒单元进行制冷，取消了额外的制冷液循环系统，同时可实现同种试件在同一温度下的多次重复性实验，保证了多次实验的变量可控，并分离了冷媒与试件的直接接触，从而可以有效提升低温实验效率、降低结构复杂度。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图。
图1为本发明实施例用于霍普金森杆的低温实验装置主视结构示意图；
图2为本发明实施例用于霍普金森杆的低温实验装置左视结构示意图；
图3为本发明实施例用于霍普金森杆的低温实验装置内部立体结构示意图；
图4为本发明实施例用于霍普金森杆的低温实验装置内部主视结构示意图；
图5为本发明实施例霍普金森杆实验系统结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明实施例进行详细描述。
应当明确，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。
图1为本发明实施例用于霍普金森杆的低温实验装置主视结构示意图；
图2为本发明实施例用于霍普金森杆的低温实验装置左视结构示意图；
图3为本发明实施例用于霍普金森杆的低温实验装置内部立体结构示意图；
图4为本发明实施例用于霍普金森杆的低温实验装置内部主视结构示意图。
参见图1至图4，本发明实施例中，上下方向为装置的顶部方向以及底部方向，左右方向为装置的水平方向，垂直于纸面的方向为装置的前后方向，该装置包括：箱体、顶盖、保温单元、冷媒单元、试件存放单元、入射杆、透射杆、可拆卸前盖、可拆卸后盖以及底盖，其中
保温单元容置于箱体内，并与箱体内壁相接触；
试件存放单元为中空，设置在箱体内中心处，内置有多层存放试件的试件存放槽，所述试件存放槽可在所述箱体内上下滑移，以使所述试件存放槽上存放的试件与所述入射杆以及透射杆位于同一轴线上；
保温单元与试件存放单元之间的箱体内密封空间，形成用于填充冷媒的冷媒单元，所述保温单元、试件存放单元与所述箱体形成密封，以防所述冷媒渗入；
在设置试件存放单元的箱体顶部以及底部，分别开设有尺寸大于所述试件存放单元内径的通孔，所述通孔用于放置或取出试件，所述顶盖用于密封所述箱体顶部开设的通孔，所述底盖用于密封所述箱体底部开设的通孔；
在冷媒单元上方的箱体顶部，开设有用于将冷媒注入所述冷媒单元的冷媒添加口，在冷媒单元下方的箱体底部，开设有用于将所述冷媒单元中融化的冷媒排出的排水孔；
在所述箱体的中下部对称两侧，开设有通孔，所述通孔内设置有用于容置入射杆以及透射杆的密封管，所述密封管贯穿所述箱体中下部对称两侧，并与所述试件存放单元相交，相交部分形成防止所述冷媒渗入的密封；
可拆卸前盖用于密封所述箱体的中下部一侧的通孔，可拆卸后盖用于密封所述箱体的中下部另一侧的通孔。
本发明实施例中，作为可选实施例，箱体为一圆口腔体，实际应用中，圆口腔体可为方形圆口腔体、圆形圆口腔体等。本发明实施例中，箱体设置为方形圆口腔体。
保温单元利用保温材料进行填充，其中，保温材料包括但不限于：挤塑型聚苯乙烯泡沫塑料、模压型聚苯乙烯泡沫塑料、现喷硬泡聚氨酯、硬泡聚氨酯保温板、泡沫玻璃、泡沫混凝土、轻骨料保温混凝土、无机保温砂浆、聚苯颗粒保温砂浆、矿棉、酚醛树脂板、膨胀珍珠岩保温砂浆等。
本发明实施例中，冷媒用于对试件进行冷却并使之维持恒定的低温。冷媒通过热交换失去制冷作用后，通过装置底层的排水孔排出并收集。为使整个低温实验装置能够在不同的低温环境下进行实验，本装置区别于常规的液氮制冷或低温盐水循环制冷的机理，采用化学药品的物理性质制冷。这样，可以使得本发明实施例的用于霍普金森杆的低温实验装置，可以根据实验需要，选择合适冷媒并计算维持预定低温需要的充填体积。
作为可选实施例，本发明实施例列出部分冷媒及可实现的低温如下：
利用碎冰与乙醇进行混合作为冷媒，可获得-5℃--35℃低温；
利用碎冰与结晶氯化钙混合作为冷媒，可获得-20℃--50℃低温；以及，
利用干冰作为冷媒，可获得-78℃低温等。
本发明实施例中，冷媒为固态或半固态、粉末状混合物。其多在化学反应中充当冷浴液作用，可根据实验需要，通过计算剂量的配比以达到不同的低温，从而满足不同实验需求。
较佳地，箱体包括：顶盖通孔、底盖通孔、前盖通孔、后盖通孔、前盖通孔管、后盖通孔管、冷媒添加口以及排水孔(图中未示出)；试件存放单元包括：上部中空管、下部中空管以及试件存放槽(图中未示出)，其中，
顶盖通孔开设在箱体顶部中心区域，底盖通孔开设在箱体底部中心区域，冷媒添加口为通孔，开设在箱体顶部保温单元与顶盖通孔之间的区域，排水孔开设在箱体底部保温单元与底盖通孔之间的区域，前盖通孔和后盖通孔开设在箱体的中下部对称两侧，前盖通孔管容置在所述前盖通孔内并与箱体密封，所述入射杆可在所述前盖通孔管内滑移，后盖通孔管容置在所述后盖通孔内并与箱体密封，所述透射杆可在所述后盖通孔管内滑移；
上部中空管上端容置于所述顶盖通孔内，下端分别与所述前盖通孔管以及后盖通孔管在箱体内的末端相接触并密封；
下部中空管下端容置于所述底盖通孔内，上端分别与所述前盖通孔管以及后盖通孔管在箱体内的末端相接触并密封，所述上部中空管、下部中空管、前盖通孔管以及后盖通孔管相接处的内侧形成中空区域；
试件存放槽可在所述上部中空管以及下部中空管内上下滑移，以放入或取出试件，并使实验的试件与所述入射杆以及透射杆位于同一轴线上。
本发明实施例中，冷媒添加口可以设置为一个或多个，对称或不对称布设在箱体顶部保温单元与顶盖通孔之间的区域。同样地，排水孔也可以设置为一个或多个，对称或不对称布设在箱体底部保温单元与顶盖通孔之间的区域。
本发明实施例中，作为可选实施例，顶盖通孔、底盖通孔以及排水孔为螺纹通孔，顶盖以及底盖开设有与螺纹通孔对应的螺纹，以通过螺纹进行密封，当然，实际应用中，本发明实施例中的密封也可根据实际情况，采用不同的密封方式，例如，密封胶密封、焊接密封等。前盖通孔、后盖通孔以及冷媒添加口为直通孔。
较佳地，上部中空管与下部中空管为梯形槽结构。
本发明实施例中，作为可选实施例，所述箱体开设前盖通孔以及后盖通孔的两侧，进一步设置有密封凸台，用于容置所述可拆卸前盖以及可拆卸后盖，并与所述可拆卸前盖以及可拆卸后盖密封。
作为一可选实施例，试件存放槽包括：可滑移齿条支架、定位硬质泡沫、驱动齿轮定位模块、被动齿轮定位模块(图中未示出)，其中，
定位硬质泡沫为多个，分别平放于可滑移齿条支架，并固定在所述可滑移齿条支架上，将所述可滑移齿条支架隔开为多层，每一层均用于存放试件；
驱动齿轮定位模块用于驱动被动齿轮定位模块，以及，驱动可滑移齿条支架在所述上部中空管以及下部中空管内上下滑移，并对可滑移齿条支架进行定位；
被动齿轮定位模块，用于在驱动齿轮定位模块的驱动下，共同驱动驱动可滑移齿条支架在所述上部中空管以及下部中空管内上下滑移，并对可滑移齿条支架进行定位。
本发明实施例中，作为一可选实施例，驱动齿轮定位模块包括：驱动齿轮、限位槽、固定轴承以及驱动手柄，其中，
驱动齿轮容置在限位槽内，与所述固定轴承相连，在上下方向上，与所述限位槽间隙配合；
固定轴承用以支撑定位硬质泡沫，并与驱动手柄相连，以将驱动手柄的转动运动传递给所述驱动齿轮；
驱动手柄设置在所述箱体外侧。
作为一可选实施例，被动齿轮定位模块包括：被动齿轮、限位槽以及固定轴承，其中，
被动齿轮容置在限位槽内，与所述固定轴承相连，在上下方向上，与所述限位槽间隙配合；
固定轴承用以支撑定位硬质泡沫，并与驱动齿轮相连。
作为一可选实施例，本发明实施例中的限位槽为多个，沿上下方向排列，包括：上凸台部、下凸台部以及连接部，其中，
上凸台部一端与所述上部中空管外壁接触并密封，另一端向保温单元方向延伸；
下凸台部与上凸台部位于上部中空管外壁同一侧，一端与所述上部中空管外壁接触并密封，另一端向保温单元方向延伸；
连接部连接所述上凸台部的另一端与所述下凸台部的另一端，所述上凸台部、下凸台部以及连接部形成用于容置驱动齿轮的空间。
较佳地，该装置还可以进一步包括：固定在所述试件存放单元上且用于感测试件温度的温度传感器。
较佳地，所述入射杆以及透射杆上粘贴有应变片。
本发明实施例中，提出了一种用于分离式霍普金森杆低温条件下进行实验的装置和实验方法。本发明实施例的装置和方法原理简单，通过可控的操作能实现低温试件的多次重复性冲击实验。
本发明实施例中，作为可选实施例，方形圆口腔体从外侧到内侧依次为保温层(保温单元)、制冷腔体(冷媒单元)、试件存放槽及齿轮装置(试件存放单元)；上部为顶盖及冷媒添加口，下部为底盖及排水孔；中部与可拆卸前盖以及可拆卸后盖相连，其中，
试件存放槽为方形竖向隔间，每个存放槽内部有与霍普金森杆弧形尺寸相同的托板(定位硬质泡沫)，确保在加载时试件与两杆(入射杆以及透射杆)同轴；设置在两侧的试件存放槽内的驱动齿轮可使试件依次通过试件加载点(上部中空管内的空间与下部中空管内的空间)进行实验，同时保证试件在试件存放槽中的稳定；驱动齿轮下端通过固定轴承与安置在外部的驱动手柄相连。实验中，通过对驱动手柄定向定角度的旋转，可以驱动驱动齿轮以及被动齿轮，从而驱动可滑移齿条支架，使可滑移齿条支架上放置的试件到达实验指定位置进行实验。
本发明实施例中，入射杆以及透射杆两侧的可拆卸前盖、可拆卸后盖与箱体可拆卸，方便对装置内部的清理和观察，实验中则保持可拆卸前盖、可拆卸后盖与箱体的封闭；在试件通过齿轮传动依次向下并需要取出试件时，需暂时取掉底盖，实验完毕后再旋紧底盖，使之恢复原位。
图5为本发明实施例霍普金森杆实验系统结构示意图。参见图5，该系统包括：子弹、测速电路、入射杆、透射杆、超动态应变采集仪、波形存储仪、数据处理系统以及用于霍普金森杆的低温实验装置，其中，
用于霍普金森杆的低温实验装置置于入射杆与透射杆之间，入射杆以及透射杆上粘贴有应变片，超动态应变采集仪与入射杆以及透射杆上的应变片相连，波形存储仪分别与超动态应变采集仪以及数据处理系统相连，测速电路位于入射杆前端，用于测量子弹速度。
子弹向右发射，撞击入射杆，在入射杆中产生应力波，应力波作用于试件，子弹的速度由测速电路进行测速得到，试件上的应力波状态由入射杆上粘贴的应变片以及透射杆上粘贴的应变片测量得到，即超动态应变采集仪采集入射杆上粘贴的应变片以及透射杆上粘贴的应变片上的应变，输入至波形存储仪进行存储，再通过数据处理系统进行处理得到。
本发明实施例的操作流程如下：
实验前，通过冷媒添加口，使冷媒充满装置内部的制冷空腔(冷媒单元)，打开排水孔，实验中因冷媒物理变化产生的液体将由排水孔自由流出。将装置密闭保持一段时间，待温度稳定后添加试件于试件存放槽中。
本发明实施例中，各试件需要提前在低温的恒温箱中制冷到实验温度，取出后迅速放置在对应试件存放槽的正中位置，将试件存放槽整体放入装置中，固定并保温，经过温度传感器的测试，低温环境稳定后可以进行实验。
试件存放单元整体采用齿轮驱动，实验时根据实验试件的大小准确转动驱动手柄，该装置的底盖和顶盖可取下，顶盖用于将试件放入试件存放单元，底盖用于将实验完毕后的试件从试件存放单元中取出，在进行重复实验时，可通过底盖出口将试件存放槽中的废弃试件取出，并继续进行下一次实验。
在一次实验进行时，为保证试件与入射杆、透射杆同轴，可采用如下调整方案：旋转驱动手柄驱动试件存放单元，使试件存放单元中的第一块试件进入到加载区(入射杆与透射杆之间的区域)，继续旋转手柄使试件位置略低于两杆，缓慢推送两杆，使两杆轻靠在试件两侧；然后，反向旋转手柄，使试件存放槽底端与两杆接触贴合，最后，将两杆与试件夹紧，此时，试件与两杆(入射杆、透射杆)同轴。
最后，进行冲击实验获取冲击实验数据。
由上述可见，本发明实施例用于霍普金森杆的低温实验装置，与现有技术相比，具有以下有益效果：
1、本发明实施例用于霍普金森杆的低温实验装置，取消了额外的制冷液循环系统，提高了实验效率，降低了装置的结构复杂度；实验所用的冷媒(固态制冷剂)，其更多作为冷浴液应用于需要控制温度的化学反应中，因而，本发明实施例的方法是化学实验领域与工程实验领域的交叉，对霍普金森杆的广泛应用起到一定的推动作用。
2、本发明实施例用于霍普金森杆的低温实验装置，实现了同种试件在同一温度下的多次重复性实验，保证了多次实验的变量可控，将实验误差尽可能的降低到最小，有效提升了实验效率，提高了实验结果的准确性，使得实验结果数据可靠性较高。
3、本发明实施例用于霍普金森杆的低温实验装置，分离了制冷液(冷媒)与试件的直接接触，满足了对材料密度、含水率和有其他特殊要求的试件试验的条件缺陷。
4、本发明实施例用于霍普金森杆的低温实验装置实现了试件与霍普金森杆系统的快速组装，并有效阻止了试件碎片的飞溅。
5、本发明实施例用于霍普金森杆的低温实验装置，实验需要等待的制冷时间更短，制冷范围更大，且实验完成后能继续对破碎试件低温保护，试件搬运和移动方便，便于后续实验进行。
本领域普通技术人员可以理解实现上述实施例方法中的全部或部分流程，是可以通过计算机程序来指令相关的硬件来完成，所述的程序可存储于一计算机可读取存储介质中，该程序在执行时，可包括如上述各方法的实施例的流程。其中，所述的存储介质可为磁碟、光盘、只读存储记忆体(Read-Only Memory，ROM)或随机存储记忆体(RandomAccessMemory，RAM)等。
以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以权利要求的保护范围为准。
Claims (7)
1.一种用于霍普金森杆的低温实验装置，其特征在于，该装置包括：箱体、顶盖、保温单元、冷媒单元、试件存放单元、入射杆、透射杆、可拆卸前盖、可拆卸后盖以及底盖，其中，
保温单元容置于箱体内，并与箱体内壁相接触；
试件存放单元为中空，设置在箱体内中心处，内置有多层存放试件的试件存放槽，所述试件存放槽可在所述箱体内上下滑移，以使所述试件存放槽上存放的试件与所述入射杆以及透射杆位于同一轴线上；
保温单元与试件存放单元之间的箱体内密封空间，形成用于填充冷媒的冷媒单元，所述保温单元、试件存放单元与所述箱体形成密封，以防所述冷媒渗入；
在设置试件存放单元的箱体顶部以及底部，分别开设有尺寸大于所述试件存放单元内径的通孔，所述通孔用于放置或取出试件，所述顶盖用于密封所述箱体顶部开设的通孔，所述底盖用于密封所述箱体底部开设的通孔；
在冷媒单元上方的箱体顶部，开设有用于将冷媒注入所述冷媒单元的冷媒添加口，在冷媒单元下方的箱体底部，开设有用于将所述冷媒单元中融化的冷媒排出的排水孔；
在所述箱体的中下部对称两侧，开设有通孔，所述通孔内设置有用于容置入射杆以及透射杆的密封管，所述密封管贯穿所述箱体中下部对称两侧，并与所述试件存放单元相交，相交部分形成防止所述冷媒渗入的密封；
可拆卸前盖用于密封所述箱体的中下部一侧的通孔，可拆卸后盖用于密封所述箱体的中下部另一侧的通孔；
所述箱体包括：顶盖通孔、底盖通孔、前盖通孔、后盖通孔、前盖通孔管、后盖通孔管、冷媒添加口以及排水孔；试件存放单元包括：上部中空管、下部中空管以及试件存放槽，其中，
顶盖通孔开设在箱体顶部中心区域，底盖通孔开设在箱体底部中心区域，冷媒添加口为通孔，开设在箱体顶部保温单元与顶盖通孔之间的区域，排水孔开设在箱体底部保温单元与底盖通孔之间的区域，前盖通孔和后盖通孔开设在箱体的中下部对称两侧，前盖通孔管容置在所述前盖通孔内并与箱体密封，所述入射杆可在所述前盖通孔管内滑移，后盖通孔管容置在所述后盖通孔内并与箱体密封，所述透射杆可在所述后盖通孔管内滑移；
上部中空管上端容置于所述顶盖通孔内，下端分别与所述前盖通孔管以及后盖通孔管在箱体内的末端相接触并密封；
下部中空管下端容置于所述底盖通孔内，上端分别与所述前盖通孔管以及后盖通孔管在箱体内的末端相接触并密封，所述上部中空管、下部中空管、前盖通孔管以及后盖通孔管相接处的内侧形成中空区域；
试件存放槽可在所述上部中空管以及下部中空管内上下滑移，以放入或取出试件，并使实验的试件与所述入射杆以及透射杆位于同一轴线上；
所述试件存放槽包括：可滑移齿条支架、定位硬质泡沫、驱动齿轮定位模块、被动齿轮定位模块，其中，
定位硬质泡沫为多个，分别平放于可滑移齿条支架，并固定在所述可滑移齿条支架上，将所述可滑移齿条支架隔开为多层，每一层均用于存放试件；
驱动齿轮定位模块用于驱动被动齿轮定位模块，以及，驱动可滑移齿条支架在所述上部中空管以及下部中空管内上下滑移，并对可滑移齿条支架进行定位；
被动齿轮定位模块，用于在驱动齿轮定位模块的驱动下，共同驱动驱动可滑移齿条支架在所述上部中空管以及下部中空管内上下滑移，并对可滑移齿条支架进行定位。
2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述驱动齿轮定位模块包括：驱动齿轮、限位槽、固定轴承以及驱动手柄，其中，
驱动齿轮容置在限位槽内，与所述固定轴承相连，在上下方向上，与所述限位槽间隙配合；
固定轴承用以支撑定位硬质泡沫，并与驱动手柄相连，以将驱动手柄的转动运动传递给所述驱动齿轮；
驱动手柄设置在所述箱体外侧。
3.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述被动齿轮定位模块包括：被动齿轮、限位槽以及固定轴承，其中，
被动齿轮容置在限位槽内，与所述固定轴承相连，在上下方向上，与所述限位槽间隙配合；
固定轴承用以支撑定位硬质泡沫，并与驱动齿轮相连。
4.根据权利要求2或3所述的装置，其特征在于，所述限位槽为多个，沿上下方向排列，包括：上凸台部、下凸台部以及连接部，其中，
上凸台部一端与所述上部中空管外壁接触并密封，另一端向保温单元方向延伸；
下凸台部与上凸台部位于上部中空管外壁同一侧，一端与所述上部中空管外壁接触并密封，另一端向保温单元方向延伸；
连接部连接所述上凸台部的另一端与所述下凸台部的另一端，所述上凸台部、下凸台部以及连接部形成用于容置驱动齿轮的空间。
5.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述箱体开设前盖通孔以及后盖通孔的两侧，进一步设置有密封凸台，用于容置所述可拆卸前盖以及可拆卸后盖，并与所述可拆卸前盖以及可拆卸后盖密封。
6.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述上部中空管与下部中空管为梯形槽结构。
7.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述入射杆以及透射杆上粘贴有应变片，所述该装置进一步包括固定在所述试件存放单元上且用于感测试件温度的温度传感器。
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