CN109933101A - 一种高精度均匀应力场薄膜双向张拉控制装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种高精度均匀应力场薄膜双向张拉控制装置，包括支撑模组、张拉控制模组和薄膜夹持模组；其中，所述张拉控制模组底部固定安装于所述支撑模组顶部，所述薄膜夹持模组底部固定安装于所述张拉控制模组顶部；所述支撑模组被配置为固定和支撑所述张拉控制模组，所述张拉控制模组被配置为张拉薄膜和检测薄膜的应力。本发明采用双层结构设计模式，减小整体装置尺寸，扩大薄膜试件在整体结构尺寸占比，以便放置于真空装置中进行模态测试，合理设计张拉控制装置并配置拉压传感器，可直接测量薄膜试件应力数值，提高模态测试精度。

Description

一种高精度均匀应力场薄膜双向张拉控制装置

技术领域

本发明涉及张拉控制装置设计领域，尤其涉及一种高精度均匀应力场薄膜双向张拉控制装置。

背景技术

薄膜张拉控制装置是张拉控制装置的一个分支，主要用于薄膜的模态测试，通过模态测试可得到薄膜在某一易受影响的频率范围内各阶主要模态的特性，进而预测薄膜在此频段内各种振源作用下产生的实际振动响应。

目前，现有的薄膜张拉控制装置难以满足上述薄膜的模态测试，主要存在以下三方面原因：一是现有薄膜张拉控制装置整体尺寸偏大，张拉控制装置完全放置于薄膜的外边沿，使得薄膜试件在整体结构中尺寸偏小；二是现有薄膜夹持装置设计不合理，难以得到理想的应力场；三是现有薄膜张拉控制装置未配备张力测量装置，无法直接获得薄膜内的应力数值。此外，空气环境对薄膜的振动特性也有显著影响，通常需要在真空环境下进行薄膜试件的模态测试，故薄膜张拉控制装置整体尺寸偏大不便于放置于真空装置中进行测试。

因此，本领域的技术人员致力于开发一种高精度均匀应力场薄膜双向张拉控制装置，采用双层结构设计模式，减小整体装置尺寸，扩大薄膜试件在整体结构尺寸占比，以便放置于真空装置中进行模态测试，合理设计张拉控制装置并配置拉压传感器，用于测量薄膜试件应力数值，提高模态测试精度。

发明内容

有鉴于现有技术的上述缺陷，本发明所要解决的技术问题是克服现有薄膜张拉控制装置整体尺寸偏大、薄膜试件在整体结构尺寸占比小、不便放置于真空装置中进行模态测试、不能直接获得薄膜试件应力数值、测试精度低的缺点。

为实现上述目的，本发明提供了一种高精度均匀应力场薄膜双向张拉控制装置，其特征在于，包括支撑模组、张拉控制模组和薄膜夹持模组；其中，所述张拉控制模组底部固定安装于所述支撑模组顶部，所述薄膜夹持模组底部固定安装于所述张拉控制模组顶部；所述支撑模组被配置为固定和支撑所述张拉控制模组，所述张拉控制模组被配置为张拉薄膜和检测薄膜的应力。

进一步地，所述支撑模组包括主平台、主支架、侧向支架、单向滑台支架；所述主平台被配置为由四条支撑边围成的矩形，所述四条支撑边通过角件两两固定，所述四条支撑边中点各设置有凹槽；所述主支架被配置为由两条竖直相交的支架组成，所述主支架与所述主平台上的凹槽相榫合；所述侧向支架与所述主平台一侧相邻两支撑边通过角件相连，所述侧向支架的高度可调节；所述单向滑台支架与所述主平台另一侧相邻两支撑边上的所述主支架通过螺栓固定。

进一步地，所述单向滑台支架的底部设置有长条形限位槽，所述长条形限位槽被配置为调节所述单向滑台支架的滑动位置。

进一步地，张拉控制模组包括单向滑台、横向支撑梁、拉压传感器、步进电机；所述单向滑台下表面与所述单向滑台支架上表面螺栓连接；所述横向支撑梁被配置为四条，两条横向支撑梁分别与所述侧向支架固定相连，另两条横向支撑梁分别与所述单向滑台的上表面螺栓连接；所述拉压传感器与所述横向支撑梁内侧螺栓连接；所述步进电机固定安装于所述单向滑台内侧。

进一步地，所述拉压传感器通过模数转换器与数字显示器相连。

进一步地，所述横向支撑梁各设置有2个所述拉压传感器。

进一步地，薄膜夹持模组包括长条棒、夹具；所述长条棒被配置为固定薄膜试件；所述夹具的内侧被配置为第一C形槽，所述第一C形槽夹持所述长条棒固定的薄膜试件，所述夹具的外侧被配置为第二C形槽，所述第二C形槽与所述拉压传感器螺栓连接。

进一步地，所述长条棒的材质为橡胶；所述夹具的材质为铝合金。

进一步地，所述侧向支架的连接角件被配置为可自由调节高度的角件。

进一步地，所述侧向支架的数量大于等于2。

与现有技术相比，通过本发明的实施，至少具有以下有益的技术效果：

(1)本发明提供的高精度均匀应力场薄膜双向张拉控制装置，采用双层结构设计，且张拉控制装置合理地置于薄膜试件外侧，步进电机安装于张拉控制装置内侧，有效地减少了装置的整体尺寸，扩大了薄膜试件在整体结构尺寸的占比，便于放置在真空装置中进行模态测试；

(2)本发明提供的高精度均匀应力场薄膜双向张拉控制装置，通过在张拉控制装置上配置拉压传感器，可以直接获得薄膜试件的应力数值，方便模态测试的执行，提高测试数值精度。

以下将结合附图对本发明的构思、具体结构及产生的技术效果作进一步说明，以充分地了解本发明的目的、特征和效果。

附图说明

图1是本发明的一个较佳实施例的整体三维结构示例图；

图2是本发明的一个较佳实施例的立体装配示例图；

图3是本发明的一个较佳实施例的支撑模组三维结构示例图；

图4是本发明的一个较佳实施例的张拉控制模组的局部三维结构示例图；

图5是本发明的一个较佳实施例的薄膜夹持模组的局部三维结构示例图。

其中，1-支撑模组，2-张拉控制模组，3-薄膜夹持模组，101-主支架，102-侧向支架，103-单向滑台支架，104-主平台，201-单向滑台，202-横向支撑梁，203-拉压传感器，204-步进电机，301-矩形薄膜试件，302-长条棒，303-夹具。

具体实施方式

以下参考说明书附图介绍本发明的多个优选实施例，使其技术内容更加清楚和便于理解。本发明可以通过许多不同形式的实施例来得以体现，本发明的保护范围并非仅限于文中提到的实施例。

在附图中，结构相同的部件以相同数字标号表示，各处结构或功能相似的组件以相似数字标号表示。附图所示的每一组件的尺寸和厚度是任意示出的，本发明并没有限定每个组件的尺寸和厚度。为了使图示更清晰，附图中有些地方适当夸大了部件的厚度。

实施例1：

如图1、图2所示，本发明提供的一种高精度均匀应力场薄膜双向张拉控制装置，包括支撑模组1、张拉控制模组2、薄膜夹持模组3，张拉控制模组2底部固定安装于支撑模组1顶部，薄膜夹持模组3底部固定安装于张拉控制模组2顶部。

如图3所示，支撑模组1包括主平台104、主支架101、侧向支架102、单向滑台支架103；主平台104由四条支撑边围成的矩形构成，四条支撑边通过直角连接件两两固定，每条支撑边的中点设有凹槽；主支架101由两条竖直相交的支架组成，主支架101与主平台104四条支撑边上的凹槽相榫合，并在榫合处向外侧延伸，凹槽的宽度和高度与支架的宽度和高度相等；侧向支架102与主平台104一侧相邻两支撑边通过角件连接，本实施例优选为四个侧向支架102，两个侧向支架102为一对分别设置在所述相邻两支撑边凹槽处两侧，连接侧向支架102与主平台104的角件为可自由调节高度的角件；单向滑台支架103与主平台104另一侧相邻两支撑边和主支架101凹槽榫合处通过螺栓固定连接，单向滑台支架103底部设有长条形限位槽，所述长条形限位槽设置为调节单向滑台支架103的滑动位置。

如图4所示，张拉控制模组2包括单向滑台201、横向支撑梁202、拉压传感器203、步进电机204；单向滑台201配置有两个，单向滑台201下表面通过螺栓分别与单向滑台支架103固定连接，单向滑台201内设有导轨，可沿主支架101长度方向往复滑动；横向支撑梁202配置有四条，两条横向支撑梁202分别与侧向支架102固定连接，另两条横向支撑梁202分别与单向滑台201螺栓连接，横向支撑梁202与单向滑台201相互垂直；每条横向支撑梁202内侧各设有两个拉压传感器203，两个拉压传感器203分别设置在横向支撑梁202首端和尾端，拉压传感器203与横向支撑梁202螺栓连接，通过调节螺栓，可使横向支撑梁202上的拉压传感器203读数相同，以保证测试过程中均匀的应力场；步进电机204固定安装于单向滑台201的步进电机轴内，步进电机轴设置于步进电机204的内侧，目的在于不增大整体尺寸；步进电机204根据计算机的指令进行动作。

如图5所示，薄膜夹持模组3包括长条棒302、夹具303；长条棒302配置为固定薄膜试件；夹具303的内侧配置为第一C形槽，第一C形槽夹持长条棒302固定的薄膜试件；夹具303的外侧配置为第二C形槽，第二C形槽与拉压传感器203螺栓连接；本实施例优选长条棒302的材质为橡胶，夹具303的材质为铝合金。

进行薄膜的模态测试前，将长条棒302插入矩形薄膜试件301四边配置的圆形套管中，再将套有矩形薄膜试件301的长条棒302插入夹具303的内侧小开口C形槽中，调节连接侧向支架102的角件高度，从而调节侧向支架102的高度，以确保矩形薄膜试件301的四条边在同一水平面内。当计算机发出启动指令时，步进电机204接收指令后开始旋转，使得两个单向滑台201向外侧匀速滑动。与夹具303相连的拉压传感器203实时检测矩形薄膜试件301的应力数值，并将数值传输至计算机进行分析计算，得出测试结果。

实施例2：

在实施例1的基础上，将拉压传感器203配置为通过模数转换器与数字显示器相连，当计算机发出启动指令时，步进电机204开始旋转推动单向滑台201匀速滑动，拉压传感器203检测到矩形薄膜试件301的应力数值，通过模数转换器将拉压传感器203的模拟信号转化为数字信号，测试人员可直接在数字显示器上读出数值。

以上详细描述了本发明的较佳具体实施例。应当理解，本领域的普通技术无需创造性劳动就可以根据本发明的构思作出诸多修改和变化。因此，凡本技术领域中技术人员依本发明的构思在现有技术的基础上通过逻辑分析、推理或者有限的实验可以得到的技术方案，皆应在由权利要求书所确定的保护范围内。

Claims (10)

1.一种高精度均匀应力场薄膜双向张拉控制装置，其特征在于，包括支撑模组、张拉控制模组和薄膜夹持模组；其中，所述张拉控制模组底部固定安装于所述支撑模组顶部，所述薄膜夹持模组底部固定安装于所述张拉控制模组顶部；所述支撑模组被配置为固定和支撑所述张拉控制模组，所述张拉控制模组被配置为张拉薄膜和检测薄膜的应力。

2.如权利要求1所述的高精度均匀应力场薄膜双向张拉控制装置，其特征在于，所述支撑模组包括主平台、主支架、侧向支架、单向滑台支架；所述主平台被配置为由四条支撑边围成的矩形，所述四条支撑边通过角件两两固定，所述四条支撑边中点各设置有凹槽；所述主支架被配置为由两条竖直相交的支架组成，所述主支架与所述主平台上的凹槽相榫合；所述侧向支架与所述主平台一侧相邻两支撑边通过角件相连，所述侧向支架的高度可调节；所述单向滑台支架与所述主平台另一侧相邻两支撑边上的所述主支架通过螺栓固定。

3.如权利要求2所述的高精度均匀应力场薄膜双向张拉控制装置，其特征在于，所述单向滑台支架的底部设置有长条形限位槽，所述长条形限位槽被配置为调节所述单向滑台支架的滑动位置。

4.如权利要求2所述的高精度均匀应力场薄膜双向张拉控制装置，其特征在于，张拉控制模组包括单向滑台、横向支撑梁、拉压传感器、步进电机；所述单向滑台下表面与所述单向滑台支架上表面螺栓连接；所述横向支撑梁被配置为四条，两条横向支撑梁分别与所述侧向支架固定相连，另两条横向支撑梁分别与所述单向滑台的上表面螺栓连接；所述拉压传感器与所述横向支撑梁内侧螺栓连接；所述步进电机固定安装于所述单向滑台内侧。

5.如权利要求4所述的高精度均匀应力场薄膜双向张拉控制装置，其特征在于，所述拉压传感器通过模数转换器与数字显示器相连。

6.如权利要求4所述的高精度均匀应力场薄膜双向张拉控制装置，其特征在于，所述横向支撑梁各设置有2个所述拉压传感器。

7.如权利要求4所述的高精度均匀应力场薄膜双向张拉控制装置，其特征在于，薄膜夹持模组包括长条棒、夹具；所述长条棒被配置为固定薄膜试件；所述夹具的内侧被配置为第一C形槽，所述第一C形槽夹持所述长条棒固定的薄膜试件，所述夹具的外侧被配置为第二C形槽，所述第二C形槽与所述拉压传感器螺栓连接。

8.如权利要求7所述的高精度均匀应力场薄膜双向张拉控制装置，其特征在于，所述长条棒的材质为橡胶；所述夹具的材质为铝合金。

9.如权利要求2所述的高精度均匀应力场薄膜双向张拉控制装置，其特征在于，所述侧向支架的连接角件被配置为可自由调节高度的角件。

10.如权利要求2所述的高精度均匀应力场薄膜双向张拉控制装置，其特征在于，所述侧向支架的数量大于等于2。