CN106053248A - 一种多试样高温弹性模量测试仪 - Google Patents

一种多试样高温弹性模量测试仪 Download PDF

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李永刚
刘克
宋艳艳
李晓睿
蔚晓敏
申西杰
邵昕
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Abstract

本发明公开了一种多试样高温弹性模量测试仪，包括高温试验炉、试样、及信息控制装置，高温试验炉设置在机架（1）上，在高温试验炉底上设置试验台，试验台上设置有至少两组试样支撑装置（6），试样（7）设置在试样支撑装置（6）上，在试验炉的下部设置有激振器，试验炉的上部设置有高温波导组件以及高温声波接收器。本发明的优点：实现了每炉次的多试样测试，在较高的水平上满足了固体材料的力学试验的多个平行试验的数据要求，提高了试验效率，降低了试验误差，降低了试验成本，改善了操作条件，提高了测试精度。

Description

一种多试样高温弹性模量测试仪
技术领域
本发明专利属于测试仪器类，涉及测试固体材料高温弹性模量的仪器设备，特别是一种多试样高温弹性模量测试仪。
背景技术
高温弹性模量是固体材料（金属材料、耐火材料、陶瓷、水泥制品、铸石、玻璃等）、特别是耐火材料的一种重要高温物理性能；它可以评价材料的高温烧结性、高温强度、高温热应力及高温相变化等重要特性；对材料的研究及应用均具有非常重要的意义。
因此，研究开发高温弹性模量测试仪是固体材料、特别是耐火材料测试领域内极为重要的课题。
高温弹性模量测试方法主要有声频法、（超）声速法及脉冲激振法等。
脉冲激振法的高温弹性模量测试，采用脉冲激振法无损检测试样的高温杨氏模量，其基本原理为：在高温环境下，由特定的脉冲激振装置以合适的外力和频率敲击试样，当激振信号在试样内部传输后，通过媒介传输，再由声波传感器接收，由计算机系统对接收到的信号进行分析处理，获得试样的共振频率，代入相关公式计算出试样的杨氏模量。
专利（US2007/O157698A1）和专利（CN201020552484.8）分别公开了各自的脉冲激振法高温弹性模量测试仪，该类测试仪包括声波发生器、试样、试样支撑装置、陶瓷导管、声波信号接收器及处理装置、高温试验炉，声波发生器、试样、试样支撑装置、陶瓷波导管等均在高温试验炉内。
现有上述方法的缺点：每炉次只做一个试样，效率低，成本高，不能满足多试样的测试需求。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术的单个试样的缺点，提供一种多试样高温弹性模量测试仪。
本发明的目的可以采取以下技术方案来实现：一种多试样高温弹性模量测试仪，包括高温试验炉、试样、及信息控制装置，高温试验炉设置在机架上，其特征是：在高温试验炉底上设置试验台，试验台上至少设置两个支撑装置，多个支撑装置上分别设置试样，试样上部至少设置二部高温声波接收器以及高温波导组件。
所述的试验台可以为在炉体内静止不动的固定式试验台，二个及以上支撑装置可环绕固定式试验台中心设置，也可以沿固定式试验台单列或多列设置；可以对每个试样一一对应各自设置二部固定高温声波接收器以及高温波导组件，也可以将二部旋转高温声波接收器或移动高温声波接收器设置在其驱动机构上，在驱动器的驱动下，从一个试样旋转或移动到另一个试样。
所述的试验台为可以围绕其立轴轴线在炉膛内旋转的旋转试验台，旋转试验台的下部通过旋转轴与设置在机架上的旋转电机相连，旋转轴上设置有角度控制器，旋转电机通过角度控制精确旋转旋转试验台，使其上的待测试样到达测试位置，在测试位置的试样非节点处上方，仅设置二部固定高温声波接收器以及高温波导组件；在旋转试验台上环绕其轴线设置多个支撑装置，每个支撑装置上设置有两个支撑刀头，其上放置试样，两个支撑刀头分别位于试样长度的两个0.224L的节点处。
所述的试验台为可以在试验炉内移动的移动式试样，所述的移动式试验台下表面设凹形导槽，在试验炉炉底底板设置有凸起的底板导轨，所述的移动式试样台上的凹形导槽与凸起的底板导轨相匹配；所述的移动式试验台上能容纳至少两个支撑装置，试样设置在支撑装置上，调节支撑装置的两个支撑刀头的间距，使支撑刀头在试样长度方向的两个节点处；通过驱动机构的驱动，移动式试样台沿炉底底板上的底板导轨线性运动，将放置在支撑装置之支撑刀头上的待测试样精确移动到测试位置，在试样测试位置的试样非节点处上方，设置有二部固定高温声波接收器和高温声波组件。
所述的支撑装置及其上的支撑刀头由耐高温低噪音的耐火材料制成；支撑刀头与试样接触处的支撑刀头曲率半径R至少为2mm，但不大于25mm。
所述的高温波导组件，是内壁结构光滑的喇叭形状的耐高温声波接收器的部件，镶嵌在炉顶部，其接近试样的一端端口的口径大于炉体外端口的口径。
本发明的优点：实现了每炉次的多试样测试，在较高的水平上满足了固体材料的力学试验的多个平行试验的数据要求，提高了试验效率，降低了试验误差，降低了试验成本，改善了操作条件，提高了测试精度。
附图说明
附图 1为一种旋转试验台三试样高温弹性模量测试仪的正视剖面示意图。
附图2为图1的俯视剖面示意图。
附图3为一种移动试验台五试样高温弹性模量测试仪的正视剖面示意图。
附图4为图3的俯视剖面示意图。
附图5为每个试样设置一套激振器和高温声波接收器的一种固定试验台五试样高温弹性模量测试仪俯视剖面示意图。
附图6为设置一套移动式激振器和移动式高温声波接收器的一种固定试验台五试样高温弹性模量测试仪的俯视剖面示意图。
图中，1、机架， 2.1、旋转电机，2.2、移动电机，3、角度控制器，4、旋转轴，4.1、移动推杆， 5、固定式试验台，5.1、旋转试验台，5.2、移动试验台，6、支撑装置，6.1、支撑刀头，7、试样，8、高温波导组件，9、固定高温声波接收器，9.1、旋转高温声波接收器，9.2、移动高温声波接收器，10、固定式激振器， 10.1、旋转式激振器、10.2、移动式激振器、11、测温元件，12、信息控制装置，13、加热元件，14、炉膛，15、底板，15.1、底板导轨，16、敲击杆。
具体实施方式
结合附图，说明本发明的具体实施方式。
实施例1 一种旋转试验台三试样高温弹性模量测试仪。
如图1、图2所示，一种旋转试验台三试样高温弹性模量测试仪，在高温试验炉底上设置旋转试验台5.1，旋转试验台5.1以其下方的中心轴轴线旋转。旋转试验台5.1上设置三对支撑装置6，三个试样7分别设置在支撑装置6上，三对支撑装置6环绕旋转试验台5.1轴线规律设置，调节支撑装置6的一对支撑刀头6.1的间距，使两个支撑刀头6.1分别在试样7的长度方向两个0.224L的节点处。对应于一个试样7测试位置，设置一套式激振器10.1和两个高温波导组件8、高温声波接收器9.1；旋转试验台5.1的下部通过旋转轴4与旋转电机2.1相连，旋转轴4上安装角度控制器3，旋转电机2.1通过角度控制器3精确旋转试验台5.1，使其上的待测试样7到达测试位置。
所述的支撑装置6及支撑刀头6.1，可由耐高温低噪音的耐火材料制成，如耐高温轻质材料。支撑刀头6.1与试样7接触时，不得与试样7发生高温反应而致其结构损伤或污染试样，支撑刀头6.1曲率半径R至少为2mm，但不大于25mm。
所述的旋转激振器10.1，位于试样7的中部下方，可调整其敲击杆16伸缩和敲击力度，使其恰好击中试样7下表面中心处；敲击杆16为耐高温耐火材料，其敲击试样7端曲率半径R至少为2mm，但不大于25mm。
所述的两个旋转高温声波接收器，固定设置在与其匹配的高温波导组件8的末端，高温波导组件8的声波接收入口位于试样7上表面端部的非节点处，与试样7的间距可调节。
所述的高温波导组件8，是个内壁结构光滑的喇叭形状的耐高温声波接收器的部件，镶嵌在炉顶部，其接近试样的一端端口的口径大于炉体外端口的口径。
所述的旋转电机2.1、角度控制器3、旋转高温声波接收器9.1、旋转式激振器10.1以及加热元件13、测温元件11都与信息控制系统12相连，受控于信息控制装置12。
实施例2 一种移动试验台五试样高温弹性模量测试仪。
如图3、图4所示，一种移动试验台五试样高温弹性模量测试仪，包括脉冲激振声波信号的发生、传输与接收装置、试样、高温试验炉及测控装置，在高温试验炉底上设置移动试验台5.2，移动试验台5.2上沿其长度方向垂直设置五组支撑装置6，五个试样7分别设置在支撑装置6上，对应于五个试样7设置一个移动式激振器10.2和两个高温波导组件8、移动式高温声波接收器9.2；移动式试验台5.2是沿炉膛长度方向平移的；移动式试验台5.2具有足够的尺寸，可以设置五组支撑装置6。所述的移动式试样台5.2，其下表面设凹形导槽，移动式试样台5.2其凹形导槽与炉底底板15上的凸起底板导轨15.1相匹配，移动式试验台5.2通过推动杆4.1与移动电机2.2相连，移动电机2.2驱动移动式试验台5.2沿炉底底板15上的底盘导轨15.1做线性运动，将待测试样7精确移动到测试位置。试样7设置在支撑装置6上，调节支撑装置6的一对支撑刀头6.1的间距，使支撑刀头6.1在试样7长度方向上、长度0.224L的两个节点处；一个固定的移动式激振器10.2位于试样7下方中央，两个高温波导组件8和移动式高温声波接收器9.2位于试样7上方的。
所述的支撑装置6及支撑刀头6.1，为耐高温低噪音的耐火材料制成，如耐高温轻质材料。支撑刀头6.1与试样7接触时，不得与试样7发生高温反应而致其结构损伤或污染试样，支撑刀头6.1曲率半径R至少为2mm，但不大于25mm。
所述的移动式激振器10.2，可调整其敲击杆16伸缩和敲击力度，使其恰好击中试样7下表面中心处；敲击杆16为耐高温耐火材料，其敲击试样7端曲率半径R至少为2mm，但不大于25mm。
设置两个高温波导组件8和两个移动高温声波接收器9.2，高温波导组件8声波接收入口位于试样7上表面端部的非节点处，与试样7的间距可调节。
所述的高温波导组件8，是内壁结构光滑的喇叭形状的耐高温声波接收器的部件，镶嵌在炉顶部，其接近试样7的一端端口的口径大于炉体外端口的口径。
移动电机2.2（与其定位装置）、移动高温声波接收器9.2、移动式激振器10.2以及加热元件13、测温元件11都与信息控制系统12相连，受控于信息控制系统12。
实施例3 一种固定试验台五试样高温弹性模量测试仪，每个一试样分别设置一套激振器和高温声波接收器。
如图5所示，在实施例2的基础上，不设置移动电机2.2、推动杆4.1，炉底底板15上无凸起的底板导轨15.1，试验台5的下表面无凹形导槽，试验台5为固定的，其上沿长度方向并列设置五组支撑装置6，支撑装置6上放置试样7，每个试样7的下方中央设置一个固定激振器10，每个试样7的上方两端非节点处设置一个高温波导组件8和一个高温声波接收器9。
实施例4 一种固定试验台五试样高温弹性模量测试仪，设置可旋转或平移的一套激振器和高温声波接收器。
如图6所示，在实施例3的基础上，仅设置一套旋转激振器10.1或移动激振器10.2和旋转高温声波接收器9.1或移动高温声波接收器9.2，在其驱动机构驱动下，使其旋转或平移到待测试样7的位置。

Claims (6)

1.一种多试样高温弹性模量测试仪，包括高温试验炉、试样（7）、及信息控制装置（12），高温试验炉设置在机架（1）上，其特征是：在高温试验炉底上设置试验台，试验台上至少设置两个支撑装置（6），多个支撑装置（6）上分别设置试样（7），试样（7）上部至少设置二部高温声波接收器以及高温波导组件（8）。
2.根据权利要求1所述的多试样高温弹性模量测试仪， 其特征是：所述的试验台为在炉体内静止不动的固定式试验台（5），二个及以上支撑装置（6）可环绕固定式试验台（5）中心设置，也可以沿固定式试验台（5）单列或多列设置；可以对每个试样（7）一一对应各自设置二部固定高温声波接收器（9）以及高温波导组件（8），也可以将二部旋转高温声波接收器（9.1）或移动高温声波接收器（9.2）设置在其驱动机构上，在驱动器的驱动下，从一个试样（7）旋转或移动到另一个试样（7）。
3.根据权利要求1所述的多试样高温弹性模量测试仪， 其特征是：所述的试验台为可以围绕其立轴轴线在炉膛内旋转的旋转试验台（5.1），旋转试验台（5.1）的下部通过旋转轴（4）与设置在机架（1）上的旋转电机（2.1）相连，旋转轴（4）上设置有角度控制器（3），旋转电机（2.1）通过角度控制器（3）精确旋转旋转试验台（5.1），使其上的待测试样（7）到达测试位置；在测试位置的试样（7）非节点处上方，设置二部固定高温声波接收器（9）以及高温波导组件（8）；在旋转试验台上环绕其轴线设置多个支撑装置（6），每个支撑装置（6）上分别设置有两个支撑刀头（6.1），其上放置试样（7），两个支撑刀头（6.1）分别位于试样（7）长度的两个0.224L的节点处。
4.根据权利要求1所述的多试样高温弹性模量测试仪，其特征是：所述的试验台为可在试验炉内移动的移动式试样台(5.2)，所述的移动式试验台(5.2)下表面设凹形导槽，在试验炉炉底底板（15）设置有凸起的底板导轨（15.1），所述移动式试样台（5.2）上的凹形导槽与凸起的底板导轨（15.1）相匹配；所述的移动式试验台（5.2）上能容纳至少两个支撑装置（6），试样（7）设置在支撑装置（6）上，调节支撑装置（6）的两个支撑刀头（6.1）的间距，使支撑刀头（6.1）在试样（7）长度方向0.224L的两个节点处；通过驱动机构的驱动，移动式试样台（5.2）沿炉底底板上的底板导轨（15.1）线性运动，将放置在支撑装置（6）之支撑刀头（6.1）上的待测试样（7）精确移动到测试位置，在试样（7）测试位置的试样（7）非节点处上方，设置有二部固定高温声波接收器（9）以及高温声波组件（8）。
5.根据权利要求1或2或3或4所述的多试样高温弹性模量测试仪，其特征是：所述的支撑装置（6）及其上的支撑刀头（6.1）由耐高温低噪音的耐火材料制成；支撑刀头（6.1）与试样（7）接触时，支撑刀头（6.1）曲率半径R至少为2mm，但不大于25mm。
6. 根据权利要求1所述的多试样高温弹性模量测试仪， 其特征为，所述的高温波导组件（8），是内壁结构光滑的喇叭形状的耐高温声波接收器的部件，镶嵌在炉顶部，其接近试样（7）的一端端口的口径大于炉体外端口的口径。
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