CN109883839B - 一种材料样品的拉伸设备和用于红外光谱分析的系统 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种材料样品的拉伸设备,包括用于设置于红外光谱分析仪的测试光路中的拉伸装置;和拉伸装置通过数据连接线相连接的控制装置;其中,拉伸装置包括壳体;封装在壳体内部,用于对待拉伸的样品进行拉伸的拉伸台;封装在壳体内部的温控装置;壳体上具有贯穿壳体厚度的通孔;当样品设置在拉伸台上时,样品在壳体内部正对通孔,且红外光谱分析仪发射的红外光线可通过通孔照射样品并透射;控制装置用于控制拉伸台对样品的拉伸参数并通过温控装置控制壳体内部温度。本发明中的拉伸设备简化了获得红外光谱数据的检测过程,在很大程度上提高了样品的检测的工作效率。本发明中还提供了一种红外光谱分析系统,具有上述有益效果。
Description
技术领域
本发明涉及红外光谱分析领域,特别是涉及一种材料样品的拉伸设备和用于红外光谱分析的系统。
背景技术
红外光谱分析仪器能够用于测试样品中的特征基团,进而确定样品的结构及种类。在测试样品时需要对材料样品进行一定程度的拉伸在样品的拉伸动态变化过程中,通过红外光谱分析仪器检测和分析红外光谱数据。因此,在检测红外光谱数据时,需要将测试样品进行一定程度地拉伸,再将测试样品取下放置在红外光谱分析仪器的样品仓中,测试样品在静态下的红外光谱数据;为了在测试样品拉伸至不同程度的动态变化过程中,获得对应的动态拉伸状态下的红外光谱数据,需要反复通过拉伸设备对样品进行拉伸至一定程度、再将样品从拉伸设备取下并放入红外测试仪中测试红外光谱数据,再进行进一步拉伸、取下、测试对应红外光谱数据,如此反复直到获得测试样品多组不同拉伸程度的红外光谱数据。整个的测试过程需要反复将样品设置在拉伸设备上再拆卸,过程繁琐,测试效率低下。
发明内容
本发明的目的是提供一种材料样品的拉伸设备和红外光谱分析系统,解决了拉伸的材料样品的红外光谱数据检测过程繁琐,测试效率低下的问题。
为解决上述技术问题,本发明提供一种材料样品的拉伸设备,包括用于设置于红外光谱分析仪的测试光路中的拉伸装置;和所述拉伸装置通过数据连接线相连接的控制装置;
其中,所述拉伸装置包括壳体;封装在所述壳体内部,用于对待拉伸的样品进行拉伸的拉伸台;封装在所述壳体内部的温控装置;
所述壳体上具有贯穿所述壳体厚度的通孔;当所述样品设置在拉伸台上时,所述样品在所述壳体内部正对所述通孔,且所述红外光谱分析仪发射的红外光线可通过所述通孔照射所述样品并透射;
所述控制装置用于控制所述拉伸台对样品的拉伸参数并通过所述温控装置控制所述壳体内部温度。
其中,还包括设置在所述拉伸台上,用于检测所述样品厚度的红外测厚仪。
其中,还包括可拆卸地连接于所述壳体外表面的偏振器,其中所述偏振器的偏振片正对所述通孔。
其中,所述通孔上还设置有盐片。
其中,所述温控装置包括固定在所述壳体内部的加热部件和温度传感器。
其中,所述拉伸台包括:
两个相互平行设置的固定横梁;
两个相互平行设置且带有螺纹的螺杆,且每个所述螺杆的两端分别和两个所述固定横梁相连接;
设置在所述螺杆上,用于分别和所述样品两端固定连接的两个活动横梁,每个所述活动横梁的两端通过带有螺纹的螺纹孔分别套接在两个所述螺杆相连接,且所述螺纹孔的螺纹和所述螺杆的螺纹相互配合;
用于驱动两个所述螺杆旋转,两个所述活动横梁在所述螺杆上的距离发生变化,使得两个所述活动横梁对所述样品进行拉伸的驱动电机;
用于分别设置在两个所述活动横梁上,用于测量两个所述活动横梁对所述样品拉力大小的力传感器。
其中,每个所述螺杆上的具有两段旋转方向相反的螺纹;
同一个所述螺杆上分别连接两个所述活动横梁位置的螺纹的旋转方向相反;两个所述螺杆连接同一个所述活动横梁两端的位置的螺纹方向相同。
其中,所述固定横梁上还具有限位块,用于将两个所述活动横梁之间间距限制在预设距离范围内。
其中,所述壳体包括相互扣合连接的上壳体和下壳体;其中所述上壳体和所述下壳体上分别设置有磁体,且两个所述磁体磁性相吸。
本发明还提供了一种红外光谱分析的系统,包括红外光谱分析仪,以及如上任一项所述的材料样品的拉伸设备;
其中,所述拉伸设备的拉伸装置设置于所述红外光谱分析仪的样品仓内,所述拉伸设备的控制装置设置在所述红外光谱分析仪的样品仓之外。
本发明所提供的材料样品的拉伸设备,包括用于对样品进行拉伸的拉伸装置和通过数据连接线控制拉伸装置对样品拉伸参数的控制装置;拉伸装置可设置在红外光谱分析仪的测试光路上,那么当需要获得样品的动态拉伸对应地红外光谱数据时,即可以将带有样品的拉伸装置设置在测试光路中,在对样品进行拉伸的同时,检测获得样品的红外光谱数据,而无需将样品反复从拉伸设备上取下再安装,简化了获得红外光谱数据的检测过程,在很大程度上提高了样品的检测的工作效率。
本发明中的材料样品的拉伸设备中的拉伸装置和控制装置相互独立,拉伸装置可设置在红外光谱分析仪的测试光路中,使得样品测试时拉伸和红外光谱数据检测可同时进行,而无需反复安装拆卸样品,在很大程度上简化了样品测量的过程,提高了红外光谱数据的测试效率。
本发明中还提供了一种红外光谱分析系统,具有上述有益效果。
附图说明
为了更清楚的说明本发明实施例或现有技术的技术方案,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的介绍,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他的附图。
图1为本发明实施例提供的材料样品的拉伸设备的结构示意图;
图2为图1中拉伸装置的背面结构示意图;
图3为本发明实施例提供的拉伸台的结构示意图;
图4为图3中拉伸台的局部结构示意图;
图5为本发明实施例提供的红外光谱分析仪的光路原理图;
图6a为25℃样品拉伸且偏振方向为0°(A//)的红外光谱图;
图6b为25℃样品拉伸且偏振方向为90°(A⊥)的红外光谱图;
图7本发明实施例提供的室温下拉伸的真应力应变曲线;
图8a为65℃样品拉伸且偏振方向为0°(A//)的吸收红外光谱图;
图8b为65℃样品拉伸且偏振方向为90°(A⊥)的吸收红外光谱图;
图9为本发明实施例提供的65℃下拉伸的真应力应变曲线。
附图中1为壳体、2为控制装置、3为数据连接线、4为U型滑槽、5为偏振器、6为偏振片、7为通孔、8为样品、9为固定横梁、10为螺杆、11为力传感器、12为活动横梁、13为温度传感器、14为夹具、15为加热部件、16为红外测厚仪、17为驱动电机、18为限位块。
具体实施方式
为了使本技术领域的人员更好地理解本发明方案,下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步的详细说明。显然,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做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例,都属于本发明保护的范围。
如图1至图4所示,图1为本发明实施例提供的材料样品的拉伸设备的结构示意图;图2为图1中拉伸装置的背面结构示意图,图3为本发明实施例提供的拉伸台的结构示意图,图4为图3中拉伸台的局部结构示意图。该拉伸设备可以包括拉伸装置和控制装置2,该拉伸装置和控制装置2之间通过数据连接线3相连接;
拉伸装置具体可以包括:
壳体1;封装在壳体1内部,用于对待拉伸的样品8进行拉伸的拉伸台;封装在壳体1内部的温控装置;
因为需要测定样品8在不同温度下的红外光谱,因此通过温控装置可以保持样品8所处环境温度和样品8温度更为近似,减少样品8和环境温度的热交换。
壳体1上具有贯穿壳体1厚度的通孔7;当样品8设置在拉伸台上时,样品8在壳体1内部正对通孔7,且红外光谱分析仪发射的红外光线可通过所述通孔7照射所述样品8并透射。
具体地,如图2所示,即为在壳体1正面和背面两个表面各设置一个相对的通孔7,以保证红外光线可以穿过这两个通孔7。
所述控制装置2用于控制所述拉伸台对样品8的拉伸参数并通过所述温控装置控制所述壳体1内部温度。
在对样品8进行红外光谱分析过程中,需要对样品8进行拉伸并通过红外光线照射,获得红外光谱数据。
万能材料试验机是用于拉伸材料样品以测试高分子材料的力学性能(如应力应变曲线,杨氏模量、屈服应力和断裂伸长率等等)最常用的拉伸仪器。因为不同温度的样品的拉伸产生效果是不相同的,因此需要将万能材试验机放置在恒温密闭的空间内对样品进行拉伸。
而在样品拉伸后还需要通过红外光谱分析仪获取样品的红外光谱数据,且需要获得同一样品不同拉伸状态下对应的红外光谱数据,综合来看,近似地看做样品在逐渐拉伸变化的过程中的变化的红外光谱数据。因此在实际检测过程中,需要先将样品安装在万能材料测试机上,将样品进行一定程度的拉伸后取下,并将样品放置在红外光谱分析仪的测试光路上,检测样品对应拉伸状态下的红外光谱数据,之后再将样品安装在万能材料测试机上进行进一步地拉伸,再通过红外光谱分析仪获得对应拉伸状态的红外光谱数据,如此反复,通过在万能材料测试机和红外光谱分析仪两个相互独立的设备中交替对样品进行拉伸和获取对应的红外光谱数据,整个过程操作繁琐,费时费力,对样品测试分析的工作效率低下。
为此,本发明中提供了一种拉伸设备,如图1至图3所示,该拉伸设备包括拉伸装置和控制装置2,相当于将万能材料试验机分割成相互独立的两部分,一部分是拉伸装置,仅用于拉伸样品8,且该拉伸装置的壳体1内部除了封装有拉伸台还封装有温控装置,也即是将对样品5的拉伸限制在一个较小的环境内,并根据样品温度控制该环境中的温度,避免测试环境对样品的红外光谱的影响。
同时将拉伸台所占用的空间面积减小到最小。因为拉伸装置的结构体积小易于移动,那么即可将该拉伸装置置于红外光谱分析仪的测试光路中,使得红外光谱分析仪的红外光线能够直接通过壳体1上的通孔7照射至样品8表面;在拉伸台对样品8进行拉伸的同时,还能够通过红外光谱分析仪获得样品的光谱数据,而无需将样品从拉伸台上反复拆卸安装,提高了测试效率。
另一部分则是控制装置2,因为拉伸台是拉伸样品的机械结构,其对样品8拉伸的程度和壳体1内部温度等等均需要控制装置2进行控制和检测,因此将该控制装置2和拉伸装置通过数据连接线3相连接,二者既可以独立移动又可以相互连通。
综上所述,本发明的实施例所提供的材料样品8的拉伸设备,包括结构体积小,可直接放置于红外光谱分析仪的测试光路中的拉伸装置和控制装置2,通过拉伸装置和控制装置2的配合使用,使得材料样品可以直接在红外光谱分析仪的测试光路中进行拉伸,实现了样品的拉伸和检测红外光谱数据同步进行,在很大程度上提高了样品的测试效率。
基于上述实施例,结合图3,下面对拉伸台的结构以具体实施例作详细说明,该拉伸台具体可以包括:
两个相互平行设置的固定横梁9;
两个相互平行设置且带有螺纹的螺杆10,且每个所述螺杆10的两端分别和两个所述固定横梁9相连接;
设置在所述螺杆10上,用于分别和所述样品8两端固定连接的两个活动横梁12,每个所述活动横梁12的两端通过带有螺纹的螺纹孔分别套接在两个所述螺杆12相连接,且所述螺纹孔的螺纹和所述螺杆12的螺纹相互配合;
用于驱动两个所述螺杆10旋转,两个所述活动横梁12在所述螺杆10上的距离发生变化,使得两个所述活动横梁12对所述样品8进行拉伸;
用于分别设置在两个所述活动横梁12上,用于测量两个所述活动横梁12对所述样品8拉力大小的力传感器11。
具体地,如图3和图4所示,两个固定横梁9和两个螺杆10相互连接,形成一个矩形框架,两个螺杆10上还搭载有两个活动横梁12,且在固定横梁9上还设置有驱动电机17,该驱动电机17和螺杆10的端部之间连接有驱动杆,图3中该驱动杆设置在固定横梁9内,在图中不可视,驱动电机17通过该驱动杆驱动螺杆10旋转,而螺杆10和活动横梁12相互搭载的部位有相互配合的螺纹,当螺杆10旋转时,活动横梁12即可沿着螺杆10移动,且随着两个螺杆10同时转动,两个活动横梁12的移动方向相反,也即是说活动横梁12相互靠近或相互远离。
当需要对样品8进行拉伸测量时,如图3和图4所示,通过两个活动横梁12上的夹具14夹紧样品8的两端,再通过驱动电机17驱动两个螺杆10旋转,使得两个活动横梁12之间间距增大,从而实现对样品8的拉伸。
当然,本实施例中的驱动电机17与力传感器11均和控制装置2相连通,控制装置2通过控制驱动电机17驱动螺杆10转动,并通过两个螺杆10旋转的圈数、速度等参数确定样品8的拉伸长度、拉伸速度及位移等等参数;另外,该控制装置2还可以通过力传感器11测量活动横梁12对样品8施加的拉力大小从而确定样品8的拉伸程度和状态,并可以将拉伸的数据在控制装置2的显示屏上显示出来,以便用户获得相关数据以及获得样品8拉伸的应力应变曲线。
可选地,为了实现螺杆10旋转时,两个活动横梁12向两个相反方向移动,在本发明的另一实施例中提供了具体实施例,具体可以包括:
每个螺杆10上的具有两段旋转方向相反的螺纹;
同一个螺杆10上分别连接两个活动横梁12位置的螺纹的旋转方向相反;两个螺杆10连接同一个活动横梁12两端的位置的螺纹方向相同。
图3中两个螺杆10的左侧的螺纹方向均相同且和同一个活动横梁12通过螺孔相连接,右侧的螺纹方向和左侧的螺纹方向均相反,且均和另一个活动横梁12相连接。当驱动电机17驱动两个螺杆10向同一方向旋转时,两个活动横梁12即可向相反方向移动。
可选地,固定横梁9上还具有限位块18,用于将两个所述活动横梁12之间间距限制在预设距离范围内。
如图3和图4所示,当活动横梁12对样品8拉伸的强度越大,活动横梁12距离固定横梁9就越近,为了避免样品8的过度拉伸,可以在固定横梁9上设置限位块18,限制两个活动横梁12能够拉伸的最大距离。
基于上述任意实施例,在本发明的另一具体实施例中,还可以包括:
设置在所述拉伸台上,用于检测所述样品8厚度的红外测厚仪16。
需要说明的是,在拉伸过程中,样品8的厚度、宽度会发生改变,当采用万能材料试验机对样品8拉伸时,可以获得的应力应变曲线为工程应力应变曲线,即忽略了拉伸过程中样品厚度、宽度的变化,而探究拉伸过程中样品8的结构变化以及应变机理往往需要真应力应变曲线,需要将厚度和宽度的变化考虑其中。一般情况下,人们通过理想假设,认为拉伸过程中厚度不变,通过公式计算宽度的变化,进而利用工程应力应变曲线计算出真应力应变曲线。而红外测厚仪技术能够获得样品8准确的厚度变化和宽度变化,将红外测厚仪技术和样品8拉伸的工程应力应变曲线结合运算,即可获得准确的真应力应变曲线。
为此,本实施例中为了进一步获得样品8更为全面准确的数据,将红外测厚仪16也设置在壳体1内部。具体地,如图3和图4所示,在两个螺杆10的中间段,均有一段不存在螺纹的平滑段,红外测厚仪16的支架两端机分别和两段平滑段相连接,且安装样品8时,样品8穿过红外测厚仪16的通孔,以实时样品8厚度变化数据的检测;且当螺杆10旋转时,红外测厚仪16的位置并不发生变化。
可选地,在本发明的另一具体实施例中,还可以进一步地包括:
可拆卸地连接在所述壳体1外表面的偏振器5,其中所述偏振器5的偏振片6正对所述通孔7。
如图1所示,在壳体1的表面具有U型滑槽4,偏振器5滑动卡口在该U型滑槽4内,并且偏振器5的偏振片6正对着该壳体4上的通孔,使得红外光线先经过偏振片6形成红外偏振光后再到达壳体1内的样品8。
需要说明的是,红外分析中还存在一种基于红外偏振光对样品进行取向度测试的红外二向色性法,在测试红外光谱的过程中,如果红外光谱的电矢量方向与样品中某一基团的简正振动偶极矩变化方向平行时,那么该基团对应振动模式的谱带则具有最大的吸收强度,而如果红外光谱的电矢量方向与样品中基团的简正振动偶极矩变化方向垂直时,那么该基团对应振动模式的谱带则不会产生吸收。因此样品中特征基团偶极矩变化方向与偏振光方向平行时的峰高用A//,垂直时用A⊥符号表示,两者的比值称为二向色性比R,即可以通过取向函数的计算获得样品的取向度f。
本实施例中考虑到在对样品8进行检测的不同需求,在壳体1上设置可拆卸的偏振器5,偏振器5和壳体1之间通过U型滑槽4可拆卸的连接。在需要获取样品8的偏振红外光谱数据时,通过U型滑槽4卡接上该偏振器5;不需要获得偏振红外光谱数据时,从U型滑槽4中滑出该偏振器5即可。
可选地,在本发明的另一具体实施例中,还可以包括:设置在通孔7上的盐片。
因为要保证壳体1内部温度恒定,那么当壳体1处于封闭状态时,能够在最大程度上减少和外部空气的热交换。为此可以在壳体1的通孔7上设置盐片,既不会对红外光线的通过产生影响,又能够保持壳体7的密封性,具体地,该盐片为KBr盐片。
可选地,还可以在壳体1的表面涂上一层硅胶,进一步地减小壳体1和外界环境产生热交换。
可选地,如上所述,在获得样品8的红外光谱数据时,需要使样品8处于各种不同的温度状态,并在测试过程中保证壳体1内部温度和样品8温度相同且恒定,以避免样品8温度发生变化影响测得的红外光谱数据的准确性,本实施例中的温控装置具体可以包括固定在壳体1内部的加热部件15和温度传感器13。
具体地,如图3和图4所示,加热部件15具体可以是设置在样品8一侧的加热电偶,而温度传感器13设置在样品8的另一侧,二者共同配合控制壳体1内部温度近似和样品8测试温度相同。
可选地,在本发明的另一具体实施例中,还可以进一步地所述壳体1可以进一步地包括:
相互扣合连接的上壳体和下壳体;其中,上壳体和下壳体上分别设置有磁体,且两个磁体磁性相吸。
该壳体1具体可以采用钢材壳体。因为对不同的样品8材料的进行光谱分析时,需要将壳体1打开对样品8进行更换。在上壳体和下壳体上设置两个磁性相吸的磁体,可以更便于两个壳体1扣合。
在本发明的另一具体实施例中,还提供了一种红外光谱分析系统,具体地,如图5所示,图5为本发明实施例提供的红外光谱分析仪的光路原理图。该红外光谱分析系统可以包括:
红外光谱分析仪,以及如上任意实施例所述的拉伸设备;
其中,拉伸设备的拉伸装置设置于红外光谱分析仪的样品仓内,拉伸设备的控制装置2设置在红外光谱分析仪的样品仓之外。
如图5所示,红外光谱分析仪中红外光源发出的红外光经椭圆反射镜收集和反射,反射光通过光阑后到达准直镜,从准直镜反射出来的平行反射光射向干涉仪(干涉仪一般有分束器定镜、动镜组成,干涉仪的作用时产生一束干涉光),从干涉仪出来的平行干涉光经过准直镜反射后射向样品仓,红外光透过样品仓中进行拉伸的样品,经聚光镜聚焦后到达检测器,从而完成了样品在拉伸形变过程中的红外光谱数据的采集和分析。
为了更好的对本实施例的技术方案进行说明,下面以两组具体地测试实验组进行举例说明。
实验组一:
测试样品为聚乙烯(PE)薄膜,尺寸为20×10×0.020mm,在室温下(25℃)拉伸,拉伸速度50mm/min,拉伸应变由0%至100%。偏振红外谱图(1600cm-1~600cm-1)如图6a和6b所示,图6a为25℃样品拉伸且偏振方向为0°(A//)的红外光谱图,图6b为25℃样品拉伸且偏振方向为90°(A⊥)的红外光谱图。对于聚乙烯而言,730cm-1归结为结晶相的吸收峰,以及结晶相的取向因子fc因此能够确定下来,室温拉伸过程中结晶相的取向因子结果如表1所示:
表1:
应变 | fc |
0% | 0.15 |
2% | 0.22 |
5% | 0.33 |
10% | 0.35 |
20% | 0.37 |
40% | 0.39 |
60% | 0.49 |
80% | 0.50 |
100% | 0.52 |
在室温的拉伸状态下同时获得样品的偏振红外光谱和实时的力值及位移,最后通过控制装置2导出参数数据,计算获得应力应变曲线。如图7所示,图7为本发明实施例提供的室温下样品拉伸的正应力真应力应变曲线。图7中,25℃-1为采用万能材料实验机进行拉伸样品,并忽略样品厚度变化计算获得的真应力应变曲线,25℃-2为采用本发明实施例提供的红外光谱分析系统获得的真引力应变曲线,对照两条不同的真应力应变曲线,可知,本发明实施例的提供的红外光谱分析系统能够获得更为准确的真应力应变曲线。
实验组二:
测试样品为聚乙烯(PE)薄膜,尺寸为20×10×0.020mm,在25℃拉伸,拉伸速度50mm/min,拉伸应变由0%至100%。
偏振红外谱图(1600cm-1~600cm-1)如图8a和8b所示,图8a为65℃样品拉伸且偏振方向为0°(A//)的吸收红外光谱图,图8b为65℃样品拉伸且偏振方向为90°(A⊥)的吸收红外光谱图。对于聚乙烯而言,730cm-1归结为结晶相的吸收峰,以及结晶相的取向因子fc因此能够确定下来,室温拉伸过程中结晶相的取向因子结果如表2所示:
表2:
应变 | fc |
0% | 0.15 |
2% | 0.22 |
5% | 0.33 |
10% | 0.35 |
20% | 0.37 |
40% | 0.39 |
60% | 0.49 |
80% | 0.50 |
100% | 0.52 |
在65℃下进行测试,同时获得样品的偏振红外光谱和实时的力值及位移,最后通过计算获得应力应变曲线,如图9所示,图9为本发明实施例提供的65℃下拉伸的真应力应变曲线。图9中,65℃-1为采用万能材料实验机进行拉伸样品,并忽略样品厚度变化计算获得的真应力应变曲线,65℃-2为采用本发明实施例提供的红外光谱分析系统获得的真引力应变曲线。
本说明书中各个实施例采用递进的方式描述,每个实施例重点说明的都是与其它实施例的不同之处,各个实施例之间相同或相似部分互相参见即可。对于实施例公开的系统而言,由于其与实施例公开的设备相对应,所以描述的比较简单,相关之处参见设备部分说明即可。
Claims (4)
1.一种材料样品的拉伸设备,其特征在于,包括用于设置于红外光谱分析仪的测试光路中的拉伸装置;和拉伸装置通过数据连接线相连接的控制装置;
其中,所述拉伸装置包括壳体;封装在所述壳体内部,用于对待拉伸的样品进行拉伸的拉伸台;封装在所述壳体内部的温控装置;所述壳体包括相互扣合连接的上壳体和下壳体;其中所述上壳体和所述下壳体上分别设置有磁体,且两个所述磁体磁性相吸;
所述壳体上具有贯穿所述壳体厚度的通孔;当所述样品设置在所述拉伸台上时,所述样品在所述壳体内部正对所述通孔,且所述红外光谱分析仪发射的红外光线可通过所述通孔照射所述样品并透射;
所述控制装置用于控制所述拉伸台对样品的拉伸参数并通过所述温控装置控制所述壳体内部温度;
所述材料样品的拉伸设备,还包括设置在所述拉伸台上,用于检
测所述样品厚度的红外测厚仪;以及包括可拆卸地连接于所述壳体外表面的偏振器,其中所述偏振器的偏振片正对所述通孔;所述拉伸台包括:
两个相互平行设置的固定横梁;
两个相互平行设置且带有螺纹的螺杆,且每个所述螺杆的两端分别和两个所述固定横梁相连接;每个所述螺杆上的具有两段旋转方向相反的螺纹;同一个所述螺杆上分别连接两个活动横梁位置的螺纹的旋转方向相反;两个所述螺杆连接同一个所述活动横梁两端的位置的螺纹方向相同;
设置在所述螺杆上,用于分别和所述样品两端固定连接的两个活动横梁,每个所述活动横梁的两端通过带有螺纹的螺纹孔分别套接在两个所述螺杆上,且所述螺纹孔的螺纹和所述螺杆的螺纹相互配合;
用于驱动两个所述螺杆旋转,两个所述活动横梁在所述螺杆上的距离发生变化,使得两个所述活动横梁对所述样品进行拉伸的驱动电机;
用于分别设置在两个所述活动横梁上,用于测量两个所述活动横梁对所述样品拉力大小的力传感器;所述固定横梁上还具有限位块,用于将两个所述活动横梁之间间距限制在预设距离范围内。
2.如权利要求1所述的材料样品的拉伸设备,其特征在于,所述通孔上还设置有盐片。
3.如权利要求2所述的材料样品的拉伸设备,其特征在于,所述温控装置包括固定在所述壳体内部的加热部件和温度传感器。
4.一种红外光谱分析的系统,其特征在于,包括红外光谱分析仪,以及如权利要求1至3任一项所述的材料样品的拉伸设备;
其中,所述拉伸设备的拉伸装置设置于所述红外光谱分析仪的样品仓内,所述拉伸设备的控制装置设置在所述红外光谱分析仪的样品仓之外。
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CN113432982A (zh) * | 2021-07-16 | 2021-09-24 | 广东宝大宣力科技有限公司 | 高温应变光强度试验机 |
Citations (11)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH0231128A (ja) * | 1988-07-20 | 1990-02-01 | Nec Corp | 薄膜用引っ張り試験機 |
CN1740769A (zh) * | 2005-09-23 | 2006-03-01 | 东华大学 | 一种用于显微镜上的微测量方法、装置及用途 |
CN101241071A (zh) * | 2007-02-08 | 2008-08-13 | 中国科学院化学研究所 | 用在红外光谱仪上的微型拉伸仪 |
CN203551409U (zh) * | 2013-10-28 | 2014-04-16 | 吉林大学 | 超高应变速率精密拉伸原位测试平台 |
CN104390850A (zh) * | 2014-10-09 | 2015-03-04 | 深圳市瑞格尔仪器有限公司 | 一种可用于固定直流海缆的夹具 |
CN204831943U (zh) * | 2015-08-07 | 2015-12-02 | 赣州西维尔金属材料科技有限公司 | 一种线材伸长率试验机 |
CN206330835U (zh) * | 2016-11-29 | 2017-07-14 | 大连海事大学 | 一种适配于光学显微镜上的显微镜拉伸仪 |
CN206504936U (zh) * | 2017-01-24 | 2017-09-19 | 广州研华机械技术有限公司 | 一种橡胶微尺度原位双向同速拉伸装置 |
CN107687991A (zh) * | 2017-09-07 | 2018-02-13 | 国家纳米科学中心 | 一种模拟小肠蠕动的装置及纳米药物扩散的试验方法 |
CN107782699A (zh) * | 2017-11-09 | 2018-03-09 | 上海凯历迪新材料科技股份有限公司 | 一种纤维拉伸热台和使用其的小角激光散射仪 |
CN108844981A (zh) * | 2018-09-19 | 2018-11-20 | 中国工程物理研究院核物理与化学研究所 | 一种用于小角中子散射谱仪的时间分辨拉伸装置 |
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Patent Citations (11)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH0231128A (ja) * | 1988-07-20 | 1990-02-01 | Nec Corp | 薄膜用引っ張り試験機 |
CN1740769A (zh) * | 2005-09-23 | 2006-03-01 | 东华大学 | 一种用于显微镜上的微测量方法、装置及用途 |
CN101241071A (zh) * | 2007-02-08 | 2008-08-13 | 中国科学院化学研究所 | 用在红外光谱仪上的微型拉伸仪 |
CN203551409U (zh) * | 2013-10-28 | 2014-04-16 | 吉林大学 | 超高应变速率精密拉伸原位测试平台 |
CN104390850A (zh) * | 2014-10-09 | 2015-03-04 | 深圳市瑞格尔仪器有限公司 | 一种可用于固定直流海缆的夹具 |
CN204831943U (zh) * | 2015-08-07 | 2015-12-02 | 赣州西维尔金属材料科技有限公司 | 一种线材伸长率试验机 |
CN206330835U (zh) * | 2016-11-29 | 2017-07-14 | 大连海事大学 | 一种适配于光学显微镜上的显微镜拉伸仪 |
CN206504936U (zh) * | 2017-01-24 | 2017-09-19 | 广州研华机械技术有限公司 | 一种橡胶微尺度原位双向同速拉伸装置 |
CN107687991A (zh) * | 2017-09-07 | 2018-02-13 | 国家纳米科学中心 | 一种模拟小肠蠕动的装置及纳米药物扩散的试验方法 |
CN107782699A (zh) * | 2017-11-09 | 2018-03-09 | 上海凯历迪新材料科技股份有限公司 | 一种纤维拉伸热台和使用其的小角激光散射仪 |
CN108844981A (zh) * | 2018-09-19 | 2018-11-20 | 中国工程物理研究院核物理与化学研究所 | 一种用于小角中子散射谱仪的时间分辨拉伸装置 |
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