CN106124291B - 一种连续测量薄膜变形的装置及方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种测量装置及其具体的测量操作方法，具体是一种连续测量薄膜变形的装置及方法。一种连续测量薄膜变形的装置，包括万能材料试验机，所述万能材料试验机包括外接端、检测分析装置和显示屏，检测分析装置和显示屏电连接并由显示屏显示分析后的图像，还包括位移传感器，所述位移传感器固定在万能材料试验机的外接端，位移传感器与万能材料试验机的检测分析装置电连接，并为检测分析装置提供电信号；还包括放置在位移传感器正下方的测量夹具，所述测量夹具包括支撑底座和顶盖，在支撑底座的上方和顶盖的下方固定有相同直径的空心玻璃管。利用该装置的测量方法可以实现连续测量薄膜变形并且测量精度更高。

Description

一种连续测量薄膜变形的装置及方法
技术领域
本发明涉及一种测量装置及其具体的测量操作方法，具体是一种连续测量薄膜变形的装置及方法。
背景技术
薄膜结构在力的作用下的变形已经成为近些年来研究的重点内容，研究者们提出了很多不同的理论模型用于计算薄膜的变形，但是目前缺缺少相应的实验装置来进行验证理论的正确性，因此需要发明一套试验系统，用于给薄膜施加作用力并测量其变形数据。也有文献中提到采用质量一定的小球放置在薄膜上，记录其具体形变得到薄膜的弹性模量。这种方法存在以下缺点：1、不能连续测量。需要测定平均值时需要反复将小球放到薄膜上，当需要绘制弹性模量曲线时，需要准备不同质量的小球，并将这些小球都进行反复测量，测试方法繁琐；2、薄膜形变记录困难，由于薄膜形变很小，观察不易，需要配合多种器材测定；3、测量误差大。在该种测量方法中，小球的放置、数据的读取均是人工完成，存在很大的误差。
发明内容
本发明所要解决的问题是克服现有技术的不足，提供一种可以连续测量薄膜形变，并且测量精度高的测量装置及测量方法。
为解决上述问题，本发明采用的技术方案是：一种连续测量薄膜形变的装置，包括万能材料试验机，所述万能材料试验机包括外接端、检测分析装置和显示屏，检测分析装置和显示屏电连接并由显示屏显示分析后的图像，还包括位移传感器，所述位移传感器固定在万能材料试验机的外接端，位移传感器与万能材料试验机的检测分析装置电连接，并为检测分析装置提供电信号；还包括放置在位移传感器正下方的测量夹具，所述测量夹具包括支撑底座和顶盖，在支撑底座的上方和顶盖的下方固定有相同直径的空心玻璃管，支撑底座上方和顶盖下方的两个空心玻璃管相接触的位置上分别固定有极性不同的磁铁，所述两个空心玻璃管底端磁铁的底面分别涂覆不同颜色，所述位移传感器具有测量杆，所述位移传感器的测量杆顶端为半球形结构。
优选的，所述空心玻璃管的直径大于位移传感器的直径。
优选的，所述位移传感器具有测量杆，所述测量杆顶端半球形结构的直径与玻璃管内径的比值在1：3到1：8之间。
优选的，在支撑底座上还设置有支撑杆。
优选的，所述支撑杆顶端具有螺纹并通过螺母与顶盖连接。
一种连续测量薄膜形变的测量方法，其具体测量方法包括以下步骤：
(1)将位移传感器固定在万能材料试验机的外接端，将薄膜放置在支撑底座上方和顶盖下方的两个空心玻璃管之间，并调整两个空心玻璃管的位置使其能稳固的夹持住薄膜；
(2)将夹具整个放入水槽中，调整水面高度，使薄膜保持水平且紧贴水面；调整万能材料试验机使位移传感器穿进顶盖下方的空心玻璃管中，将位移传感器测量杆顶端接触到薄膜而又未施加作用力时的状态作为零点；(3)在薄膜弹性变形范围内调整万能材料试验机施加作用力，位移传感器在作用力的带动下向下发生位移，该位移量就是在该作用力下薄膜发生的变形量；
(4)位移传感器与万能材料试验机的检测分析装置电连接，检测分析装置对位移传感器提供的位移信号和万能材料试验机的本身提供的作用力进行分析，绘制薄膜的弹性模量曲线，并在万能材料试验机的显示屏上进行显示。
本发明的有益效果在于：
(1)实现连续测量且测量精度更高。配合Instron万能材料试验机使用，该试验机可以给薄膜施加特定的力，并且对实验数据进行分析处理进而进行在显示屏上进行显示，使用更加便捷数据，数据显示更加明了；薄膜变形量通过位移传感器得出，更加精准。
(2)支撑底座上方和顶盖下方的两个空心玻璃管相接触的位置上分别固定有极性不同的磁铁，这是为了更好的固定薄膜，避免薄膜发生滑动，影响测试结果。因为在两个玻璃管接触面上设置极性不同的磁铁，由于磁铁的相吸作用，对薄膜实现良好的夹持作用。
(3)在两个空心玻璃管底端磁铁的底面分别涂覆不同颜色，是为了实现更好的对薄膜进行调平。当薄膜贴合在水平面上时，由于上下两个空心玻璃管接触处的颜色不同，能够更明晰的看出薄膜是否是水平状态。
(4)空心玻璃管的直径大于位移传感器的直径。这样可以保证位移传感器能够伸入到空心玻璃管中对薄膜的变形量进行测量。
(5)位移传感器的测量杆顶端为半球形结构，半球形设计是因为测量杆顶端必须保持圆滑表面，否则容易戳破薄膜。
(6)支撑底座上还设置有支撑杆，支撑杆顶端具有螺纹并通过螺母与顶盖连接。实现了夹具支撑底座和顶盖的固定，增加了夹具的稳定性，同时也加强了对薄膜固定。
附图标记
图1是该发明的结构示意图。
其中附图标记如下：
1、万能材料试验机；2、外接端；3、检测分析装置；4、显示屏；5、位移传感器；51、测量杆；6、测量夹具；61、支撑底座；62、顶盖；63、空心玻璃；64、磁铁；65、支撑杆。
具体实施方式
下面结合附图对本发明做进一步描述：
一种连续测量薄膜形变的装置，包括万能材料试验机1，所述万能材料试验机1包括外接端2、检测分析装置3和显示屏4，检测分析装置3和显示屏4电连接并由显示屏4显示分析后的图像，还包括位移传感器5，所述位移传感器5固定在万能材料试验机1的外接端2，位移传感器5与万能材料试验机1的检测分析装置3电连接，并为检测分析装置3提供电信号；还包括放置在位移传感器5正下方的测量夹具6，所述测量夹具6包括支撑底座61和顶盖62，在支撑底座61的上方和顶盖62的下方固定有相同直径的空心玻璃管63。
支撑底座61上方和顶盖62下方的两个空心玻璃管63相接触的位置上分别固定有极性不同的磁铁64，两个空心玻璃管63底端磁铁64的底面分别涂覆不同颜色。
空心玻璃管63的直径大于位移传感器5的直径，位移传感器5具有测量杆51，位移传感器5的测量杆51顶端为半球形结构，所述测量杆51顶端半球形结构的直径与玻璃管内径的比值在1：3到1：8之间，在支撑底座61上还设置有支撑杆65。
支撑杆65顶端具有螺纹并通过螺母与顶盖62连接。
在本发明中需要配合Instron万能材料试验机使用，在该万能材料试验机中具有外接端，可以连接外部的测量仪器，在该发明中是在Instron万能材料试验机的外接端连接位移传感器5；并且其数据检测分析装置具备外接端口，在该发明中，该端口与位移传感器5电连接，位移传感器5为检测分析装置提供信号。
同时利用该测量装置进行测量时，其具体测量方法包括以下步骤：
(1)将位移传感器5固定在万能材料试验机1的外接端2，将薄膜放置在支撑底座61上方和顶盖62下方的两个空心玻璃管63之间，并调整两个空心玻璃管63的位置使其能稳固的夹持住薄膜；
(2)将夹具整个放入水槽中，调整水面高度，使薄膜保持水平且紧贴水面；调整万能材料试验机1使位移传感器5穿进顶盖62下方的空心玻璃管63中，将位移传感器5测量杆51顶端接触到薄膜而又未施加作用力时的状态作为零点；
(3)在薄膜弹性变形范围内调整万能材料试验机1施加作用力，位移传感器5在作用力的带动下向下发生位移，该位移量就是在该作用力下薄膜发生的变形量；
(4)位移传感器5与万能材料试验机1的检测分析装置3电连接，检测分析装置3对位移传感器5提供的位移信号和万能材料试验机1的本身提供的作用力进行分析，绘制薄膜的弹性模量曲线，并在万能材料试验机1的显示屏4上进行显示。
本发明的有益效果在于：(1)实现连续测量且测量精度更高。配合Instron万能材料试验机1使用，该试验机可以给薄膜施加特定的力，并且对实验数据进行分析处理进而进行在显示屏4上进行显示，使用更加便捷数据，数据显示更加明了；薄膜变形量通过位移传感器5得出，更加精准。(2)支撑底座61上方和顶盖62下方的两个空心玻璃管63相接触的位置上分别固定有极性不同的磁铁64，这是为了更好的固定薄膜，避免薄膜发生滑动，影响测试结果。因为在两个玻璃管接触面上设置极性不同的磁铁64，由于磁铁64的相吸作用，对薄膜实现良好的夹持作用。(3)在两个空心玻璃管63底端磁铁64的底面分别涂覆不同颜色，是为了实现更好的对薄膜进行调平。当薄膜贴合在水平面上时，由于上下两个空心玻璃管63接触处的颜色不同，能够更明晰的看出薄膜是否是水平状态。(4)空心玻璃管63的直径大于位移传感器5的直径。这样可以保证位移传感器5能够伸入到空心玻璃管63中对薄膜的变形量进行测量。(5)位移传感器5的测量杆51顶端为半球形结构，半球形设计是因为测量杆51顶端必须保持圆滑表面，否则容易戳破薄膜。(6)支撑底座61上还设置有支撑杆65，支撑杆65顶端具有螺纹并通过螺母与顶盖62连接。实现了夹具支撑底座61和顶盖62的固定，增加了夹具的稳定性，同时也加强了对薄膜固定。
以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非是对本发明作其它形式的限制。任何熟悉本专业的技术人员可能利用上述揭示的技术内容加以变更或改型为等同变化的等效实施例。但是凡是未脱离本发明技术方案内容，依据本发明的构造及工作原理对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与改型，仍属于本发明技术方案的保护范围。

Claims (6)

1.一种连续测量薄膜形变的装置，包括万能材料试验机，所述万能材料试验机包括外接端、检测分析装置和显示屏，检测分析装置和显示屏电连接并由显示屏显示分析后的图像，其特征在于：还包括位移传感器，所述位移传感器固定在万能材料试验机的外接端，位移传感器与万能材料试验机的检测分析装置电连接，并为检测分析装置提供电信号；还包括放置在位移传感器正下方的测量夹具，所述测量夹具包括支撑底座和顶盖，在支撑底座的上方和顶盖的下方固定有相同直径的空心玻璃管,支撑底座上方和顶盖下方的两个空心玻璃管相接触的位置上分别固定有极性不同的磁铁，所述两个空心玻璃管底端磁铁的底面分别涂覆不同颜色，所述位移传感器具有测量杆，所述测量杆顶端为半球形结构。
2.根据权利要求1所述的一种连续测量薄膜形变的装置，其特征在于：所述空心玻璃管的直径大于位移传感器的直径。
3.根据权利要求2所述的一种连续测量薄膜形变的装置，其特征在于：所述位移传感器测量杆顶端半球形结构的直径与玻璃管内径的比值在1：3到1：8之间。
4.根据权利要求3所述的一种连续测量薄膜形变的装置，其特征在于：在支撑底座上还设置有支撑杆。
5.根据权利要求4所述的一种连续测量薄膜形变的装置，其特征在于：所述支撑杆顶端具有螺纹并通过螺母与顶盖连接。
6.一种使用权利要求1所述的装置来连续测量薄膜形变的方法，其特征在于包括以下步骤：
(1)将位移传感器固定在万能材料试验机的外接端，将薄膜放置在支撑底座上方和顶盖下方的两个空心玻璃管之间，并调整两个空心玻璃管的位置使其能稳固的夹持住薄膜；
(2)将夹具整个放入水槽中，调整水面高度，使薄膜保持水平且紧贴水面；调整万能材料试验机使位移传感器穿进顶盖下方的空心玻璃管中，将位移传感器测量杆顶端接触到薄膜而又未施加作用力时的状态作为零点；
(3)在薄膜弹性变形范围内调整万能材料试验机施加作用力，位移传感器在作用力的带动下向下发生位移，该位移量就是在该作用力下薄膜发生的变形量；
(4)位移传感器与万能材料试验机的检测分析装置电连接，检测分析装置对位移传感器提供的位移信号和万能材料试验机的本身提供的作用力进行分析，绘制薄膜的弹性模量曲线，并在万能材料试验机的显示屏上进行显示。
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