CN205027615U - 一种测试材料冲击应力波的装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种测试材料冲击应力波的装置，其包括冲击载荷系统、阵列传感器、信号采集分析组件和信号传输通道，所述冲击载荷系统包括冲击落锤、加速度传感器和压力传感器，所述冲击落锤设于待测试材料的上方，所述加速度传感器设于冲击落锤的顶部，所述压力传感器设于待测试材料的背面，所述阵列传感器设于待测试材料的正面，所述加速度传感器、压力传感器和阵列传感器均通过所述信号传输通道连接于所述信号采集分析组件。本实用新型提供的测试装置，可以同时获知复合材料在低速冲击载荷下的应力波平面传递和吸收能量的情况。

Description

一种测试材料冲击应力波的装置

技术领域

本实用新型是涉及一种测试材料冲击应力波的装置，属于材料分析技术领域。

背景技术

应力波无损检测技术在工程中应用广泛，具有很好的应用前景。现有的应力波测试仪是通过测定传感器间应力波传递时间，计算应力波传递速度进而判断材料破损位置和程度。但是，目前传统的测试仪仅针对材料应力波中横波和瑞利表面波两种传播形式即应力波平面传递进行测定，不能准确反映材料的能量吸收情况——纵波传播。而对材料的耐冲击性能进行评价时需要同时关注材料的能量扩散传递和能量吸收两项指标，因此，为了更准确地对材料的耐冲击性能进行评定，就需要应力波测试仪能够同时测定出材料的应力波平面传递和吸收能量情况，而现有的测试仪无法同时测定，因此也就对材料的耐冲击性能不能进行准确的评定。

实用新型内容

针对现有技术存在的上述问题，本实用新型的目的是提供一种可以同时获知待测试材料在低速冲击载荷下的应力波平面传递和吸收能量情况的测试材料冲击应力波的装置。

为实现上述目的，本实用新型采用如下技术方案：

一种测试材料冲击应力波的装置，包括冲击载荷系统、阵列传感器、信号采集分析组件和信号传输通道，所述冲击载荷系统包括冲击落锤、加速度传感器和压力传感器，所述冲击落锤设于待测试材料的上方，所述加速度传感器设于冲击落锤的顶部，所述压力传感器设于待测试材料的背面，所述阵列传感器设于待测试材料的正面，所述加速度传感器、压力传感器和阵列传感器均通过所述信号传输通道连接于所述信号采集分析组件。

作为一种实施方案，所述信号采集分析组件包括通过所述信号传输通道依次串联连接的信号放大器、信号采集卡和中央处理器。

作为一种实施方案，所述加速度传感器、压力传感器、阵列传感器分别与所述信号放大器通过信号传输通道相连接。

作为一种优选方案，所述信号传输通道为低噪声信号传输电缆。

作为一种优选方案，所述加速度传感器通过螺纹固定设于冲击落锤的顶部。所述加速度传感器用于测试冲击落锤在冲击试样时获得的连续加速度值。

作为一种优选方案，所述加速度传感器为压电加速度传感器。

作为一种优选方案，所述冲击落锤下落释放的位置与压力传感器所固定的待测试材料的冲击点位置处于同一垂直线。

作为一种优选方案，所述压力传感器粘附固定于待测试材料的背面。所述压力传感器用于测试低速冲击过程中，冲击能量经待测试材料吸收扩散以及其他损耗后传递到待测试材料背面接收的剩余冲击力，冲击行为发生后，压力传感器将接收到的电压信号，转化为力的值。

作为一种优选方案，所述阵列传感器等距或者辐射状平铺于待测试材料的正面，采用粘附固定。

作为一种优选方案，所述阵列传感器为PVDF压电薄膜传感器。

作为一种优选方案，所述阵列传感器的数量至少为三个。

本实用新型提供的测试材料冲击应力波的装置，适用于柔性材料的冲击应力波测试，特别适用于纺织复合材料低速冲击应力波的测试。

本实用新型中所述的待测试材料，其形状不限，可以为方形、长方形、圆形或其他各种形状。

相较于现有技术，本实用新型的有益技术效果在于：

由于本实用新型提供的装置同时设有压力传感器和阵列传感器，因此，在对待测材料进行冲击应力波测试时，不仅可获取传递速度、传递率等应力波平面传递的特征参数，同时还能准确获得应力波纵向传递情况即能量吸收参量，可为深入研究复合材料能量吸收与扩散的传递机理、防护产品的开发设计提供精准的理论依据，具有显著的应用价值。

附图说明

图1为本实用新型实施例提供的一种测试材料冲击应力波的装置的结构示意图；

图2为本实用新型所述装置的工作原理框图。

图中标号示意如下：1、冲击载荷系统；11、冲击落锤；12、压电加速度传感器；13、压力传感器；2、阵列传感器；3、信号采集分析组件；31、信号放大器；32、信号采集卡；33、中央处理器；4、信号传输通道；5、待测试材料。

具体实施方式

以下将结合附图和具体实施例对本实用新型的技术方案做进一步清楚、详细地描述。

实施例

如图1所示：本实用新型提供的一种测试材料冲击应力波的装置，包括冲击载荷系统1、阵列传感器2、信号采集分析组件3和信号传输通道4，所述冲击载荷系统1包括冲击落锤11、加速度传感器12和压力传感器13，所述冲击落锤11设于待测试材料5的上方，所述加速度传感器12设于冲击落锤11的顶部，所述压力传感器13设于待测试材料5的背面，所述阵列传感器2设于待测试材料5的正面，所述加速度传感器12、压力传感器13和阵列传感器2均通过所述信号传输通道4连接于所述信号采集分析组件3。所述信号采集分析组件3包括通过所述信号传输通道4依次串联连接的信号放大器31、信号采集卡32和中央处理器33，所述加速度传感器12、压力传感器13和阵列传感器2分别与所述信号放大器31通过信号传输通道4相连接。

作为优选方案：

所述冲击落锤11下落释放的位置与压力传感器13所固定的待测试材料5的冲击点位置处于同一垂直线，以使待测试材料受冲击面可以有效、及时的将冲击应力进行扩散。

所述加速度传感器12采用压电加速度传感器(例如IEPE压电加速度传感器)，因压电加速度传感器具有很强的耐冲击性能和较大的量程，可以满足冲击测试过程中、瞬间冲击时对传感器的耐冲击性要求；所述加速度传感器12通过螺纹以螺旋方式固定设于冲击落锤11的顶部，以提高安装面的接触刚度，改善传感器的高频响应的性能。

所述阵列传感器2采用高灵敏度的PVDF压电薄膜传感器，等距或者辐射状平铺于待测试材5的正面，采用粘附固定，数量可根据测试情况，设置为3-5个，以利于低速冲击载荷下应力波的信号采集。

所述信号传输通道4采用低噪声信号传输电缆，以提高采集信号的信噪比。

如图2所示，本实用新型所述装置的工作原理如下：

冲击载荷系统1中的加速度传感器12采集冲击落锤11作用于待测试材料5正面冲击点处的冲击加速度信号，阵列传感器2和冲击载荷系统1中的压力传感器13分别采集在冲击载荷下待测试材料5的正面距冲击点不同距离处接收的信号和垂直于冲击点处背面接收的信号；加速度传感器12、压力传感器13和阵列传感器2接收的信号均经过信号传输通道4传输给信号放大器31，经过信号放大器31放大或预处理后，通过信号传输通道4传输给信号采集卡32，由信号采集卡32进行模数转换后通过信号传输通道4传输给中央处理器33，中央处理器33根据信号处理算法进行应力波平面传递和能量吸收情况分析，从而获知待测试材料5在低速冲击载荷下应力波传播参量，如：应力波传递速度、应力波传递率、能量吸收率等，具体算法为已知技术，在此不再赘述。

在此需要指出的是：与本装置相配合的软件部分不是本实用新型的改进内容，实现本实用新型所述技术效果的关键在于所述装置的结构改进。

最后有必要在此指出的是：以上所述仅为本实用新型较佳的具体实施方式，但本实用新型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实用新型揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本实用新型的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种测试材料冲击应力波的装置，其特征在于：包括冲击载荷系统、阵列传感器、信号采集分析组件和信号传输通道，所述冲击载荷系统包括冲击落锤、加速度传感器和压力传感器，所述冲击落锤设于待测试材料的上方，所述加速度传感器设于冲击落锤的顶部，所述压力传感器设于待测试材料的背面，所述阵列传感器设于待测试材料的正面，所述加速度传感器、压力传感器和阵列传感器均通过所述信号传输通道连接于所述信号采集分析组件。

2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于：所述信号采集分析组件包括通过所述信号传输通道依次串联连接的信号放大器、信号采集卡和中央处理器。

3.根据权利要求2所述的装置，其特征在于：所述信号放大器通过信号传输通道分别与加速度传感器、压力传感器和阵列传感器相连接。

4.根据权利要求1所述的装置，其特征在于：所述信号传输通道为信号传输电缆。

5.根据权利要求1所述的装置，其特征在于：所述加速度传感器为压电加速度传感器。

6.根据权利要求1所述的装置，其特征在于：所述冲击落锤下落释放的位置与压力传感器所固定的待测试材料的冲击点位置处于同一垂直线。

7.根据权利要求1所述的装置，其特征在于：所述阵列传感器等距或者辐射状平铺于待测试材料的正面。

8.根据权利要求7所述的装置，其特征在于：所述阵列传感器为PVDF压电薄膜传感器。

9.根据权利要求8所述的装置，其特征在于：所述阵列传感器的数量至少为三个。