CN212254887U - 一种涂层拉伸刚度和附着力测试装置 - Google Patents
一种涂层拉伸刚度和附着力测试装置 Download PDFInfo
- Publication number
- CN212254887U CN212254887U CN202021365107.3U CN202021365107U CN212254887U CN 212254887 U CN212254887 U CN 212254887U CN 202021365107 U CN202021365107 U CN 202021365107U CN 212254887 U CN212254887 U CN 212254887U
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- coating
- optical fiber
- fabry
- tensile
- stretching rod
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Active
Links
- 238000000576 coating method Methods 0.000 title claims abstract description 100
- 239000011248 coating agent Substances 0.000 title claims abstract description 98
- 238000012360 testing method Methods 0.000 title claims abstract description 35
- 239000000853 adhesive Substances 0.000 title claims abstract description 27
- 230000001070 adhesive effect Effects 0.000 title claims abstract description 27
- 239000013307 optical fiber Substances 0.000 claims abstract description 62
- 239000000835 fiber Substances 0.000 claims abstract description 19
- 239000000463 material Substances 0.000 claims abstract description 18
- 230000001681 protective effect Effects 0.000 claims abstract description 17
- 238000001228 spectrum Methods 0.000 claims description 18
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 claims description 7
- 238000012544 monitoring process Methods 0.000 claims description 6
- 238000005452 bending Methods 0.000 claims description 5
- 230000035945 sensitivity Effects 0.000 abstract description 3
- 239000003292 glue Substances 0.000 abstract 1
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 2
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 2
- 230000003287 optical effect Effects 0.000 description 2
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 1
- 238000010276 construction Methods 0.000 description 1
- 230000007797 corrosion Effects 0.000 description 1
- 238000005260 corrosion Methods 0.000 description 1
- 238000005034 decoration Methods 0.000 description 1
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 1
- 238000006073 displacement reaction Methods 0.000 description 1
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 1
- 238000009413 insulation Methods 0.000 description 1
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 1
- 239000007769 metal material Substances 0.000 description 1
- 229910052755 nonmetal Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000003595 spectral effect Effects 0.000 description 1
- 238000009864 tensile test Methods 0.000 description 1
Images
Landscapes
- Investigating Strength Of Materials By Application Of Mechanical Stress (AREA)
Abstract
本实用新型提供了一种涂层拉伸刚度和附着力测试装置，属于测量技术领域。该涂层拉伸刚度和附着力测试装置，包括螺杆、旋拧手柄、转槽、拉伸杆、保护壳、球型卡槽、涂层粘头、FBG光纤、法珀光纤、反光镜、可升降支架、光纤保护壳、固定螺栓、仪器外壳和连接件。该装置基于光纤传感原理，采用光纤传感器同时对涂层的拉伸刚度以及附着力进行精确测试，从而真实的反映涂层材料的性质。本实用新型灵敏度高，操作简单，实用性强，具有广阔的应用前景和推广市场。
Description
技术领域
本实用新型属于测量技术领域，尤其涉及一种涂层拉伸刚度和附着力测试装置。
背景技术
近年来，随着科学技术的不断成熟，涂层被广泛的运用到各行各业，主要用于金属及非金属材料的防护、绝缘和装饰。然而不同的涂层材料具有不同的性质，这些性质往往决定了涂层的预计效果、使用寿命以及耐久性，从而影响被涂敷材料的使用。因此，尽可能的了解涂层材料的性质，可以大大提高其使用效率，达到更好的防护效果。
在与涂层使用相关的性质中，拉伸刚度以及附着力尤为重要，其决定了涂层材料的抗外力破坏和抗脱落程度。所以，对涂层材料的拉伸刚度以及附着力进行测量，可以更好的了解该材料的力学性能和防护能力。目前很多商业涂层附着力测试仪只能单一的测量涂层附着力，无法测量涂层在拉力作用下的拉伸变形及拉伸刚度。
由于光纤传感器灵敏度高、适应性强和可数据化等优点，各种各样的光纤传感器被研发出来用于变形、温度、腐蚀的测量。法珀光纤传感器可以精确测量纳米形变，因此可以用于涂层在外力作用下的微小拉伸变形的测量。FBG光纤传感器可以精确测量应变，因此可以通过测量拉伸试验中受力部件的应变进而测量拉伸力。与其他测试方法相比，涂层拉伸刚度和附着力测试装置具有更高精度、操作方便简单、测试成本低以及得出数据清晰等优点，并且可以同时进行涂层拉伸刚度和附着力的测试，更好的适用于涂层材料的方面的应用。
实用新型内容
为解决上述技术问题，本实用新型提供了一种涂层拉伸刚度和附着力测试装置，该装置基于光纤传感原理，最大的特点是可以同时测量涂层的拉伸刚度和附着力，能够更精确、更全面的了解涂层材料的性质。
本实用新型的技术方案：
一种涂层拉伸刚度和附着力测试装置，所述的涂层拉伸刚度和附着力测试装置包括螺杆1、旋拧手柄2、转槽3、拉伸杆4、保护壳5、球型卡槽6、涂层粘头7、FBG光纤8、法珀光纤9、反光镜10、可升降支架11、光纤保护壳12、固定螺栓13、仪器外壳14和连接件15；
所述的仪器外壳14为“门”字型结构；
所述的法珀光纤9是涂层拉伸变形监测单元；FBG光纤8是涂层拉伸力监测单元；
所述的螺杆1穿过仪器外壳14，其位于仪器外壳14外的部分通过转槽3卡固；螺杆1下端通过连接件15与拉伸杆4相连；拉伸杆4外部套装有保护壳5，其下端与球型卡槽6连接，连接件15卡在门架内，只可上下移动，负责连接螺杆1和拉伸杆4，当螺杆1发生轻微旋转时，不会对下部拉伸杆4造成影响，用于传递螺杆1与拉伸杆4之间的拉伸力；
所述的转槽3固定在仪器外壳14中，其上的内螺纹与螺杆1配合，用于卡住螺杆1，转槽3下部与仪器外壳14中放置球状滚轮以减小转槽3在仪器外壳14中的转动阻力；
所述的涂层粘头7置于球型卡槽6内；
所述的FBG光纤8的一端粘贴于拉伸杆4上，测量拉伸杆4的应变；
所述的法珀光纤9的一端置于光纤保护壳12内，固定于可升降支架11上；法珀光纤9下端与固定在涂层粘头7上的反光镜10对正，构成F-P光纤干涉仪；
所述的可升降支架11安装在仪器外壳14的支腿上，其上安装固定螺栓13。
所述的旋拧手柄2安装在转槽3上，带动转槽3一同转动，使螺杆1因为槽纹转动而上升，从而带动连接件15、拉伸杆4以及球型卡槽6和涂层粘头7上升，以至粘接涂层脱落。
所述的拉伸杆4为拉伸刚度已知材料，受到拉伸时，会产生微小变形，使其表面粘附的FBG光纤8感受到应变，FBG光纤8除工作端外的另一端与光谱解调仪相连接，通过光谱仪得出光谱变化，并进行相应计算得出涂层附着力数值。
所述的涂层粘头7受到拉力上升时，带动反光镜10，从而使反光镜10和法珀光纤9之间距离发生微小变化，对法珀光纤9内光线传播产生干涉，法珀光纤9除工作端外的另一端与光谱解调仪相连接，通过光谱仪得出光谱变化，并进行相应计算得出涂层拉伸变形数值。
所述的可升降支架11可沿竖直方向自由移动，用以调整法珀光纤9位置，并且可以用固定螺栓13来固定可升降支架11位置。
所述的涂层粘头7上端为球型，避免拉伸时弯矩的传递，使拉伸力垂直于涂层表面。
本实用新型工作原理：
本实用新型核心原理是将法-珀光纤传感器和布拉格光纤光栅传感器的工作原理进行结合。
涂层材料的附着力测试应用布拉格光纤光栅传感器的工作原理。当光源向FBG光纤8发射激光时，通过光纤光栅的光因为折射率变化折射，除了满足布拉格条件的光的光形成反射外，其余的光被透射。被反射的光线必须具有满足布拉格条件的波长，即
λ＝2neffΛ (1)
其中λ是布拉格波长，neff是有效折射率，Λ是光栅周期。通过测量光栅周期Λ的变化，可以得到布拉格波长λ的变化量Δλ，则可以得出FBG光纤8应变，即
其中ε为FBG光纤8应变。故当转动旋拧手柄2时，通过连接件15拉动拉伸杆4，同时涂层的附着力通过涂层粘头7提供反作用力，使得拉伸杆4受到拉伸产生应变，使得光栅周期Λ变大，在光谱仪上得到相应布拉格波长λ的变化，并由此光谱变化可反推出其产生的应变。由于拉伸杆4是弹性模量E和横截面面积A已知材料，故根据得出的应变可得出其所受拉力，即涂层的附着力:
F＝εEA (3)
涂层材料的拉伸变形测试应用外部法布里-珀罗干涉仪单模光纤传感器的工作原理。当入射光在法珀光纤9芯内传播时，会遇到第一反射面(法珀光纤9下端)和反射镜10即第二反射面，光会从这两个界面反射回来。第一反射面反射的光与第二反射面反射的光相互干扰，干扰信号I可表示为：
其中I1和I2分别为第一反射面与第二反射面反射的光强；n为两个界面(对于空气，n＝1.0)之间介质的折射率，
为初始相位差，δ为法珀干涉腔腔长，即法珀光纤9下端至反射镜10之间的距离。干涉光谱近似为一个正弦波，带有离散极小值，两个连续极小值之间的距离为自由光谱范围(FSR)，即
其中λ是波长。
法珀干涉腔长度δ可由式(2)确定，随着法珀干涉腔长度δ的变化，会引起干涉光谱的偏移。因此，腔体的变化可以根据FSR的位移进行反演计算，
其中FSR1、FSR2分别为腔体变化前后的FSR值。
激光经过法珀光纤9入射至法珀干涉腔，并不断在第一反射面和第二反射面之间直接进行反射，形成多束光干涉。随着转动旋拧手柄2，带动连接件15、拉伸杆4以及涂层粘头7上升，从而使得反射镜10上升，改变法珀干涉腔长度δ的大小，影响光信号的传播，形成变化的光谱图像，根据上述公式关系可推导出法珀干涉腔长度δ变化量，即涂层受拉伸变形大小，进而可推知涂层材料的拉伸刚度K:
本实用新型的有益效果：
1、本实用新型可以同时测试涂层的拉伸刚度以及附着力，更加全面的测试涂层材料的性质；
2、本实用新型采用光纤传感技术，具有高灵敏度，可达到纳米精度，实现更加精确的测量；
3、本实用新型涂层粘头采用球型连接，避免拉伸时弯矩的传递，使测量的数据更加准确；
4、本实用新型体积小、轻便，操作简单，容易上手，不受地理因素限制，测试方便。
附图说明
图1为涂层拉伸刚度和附着力测试装置的三维构造图；
图2为涂层拉伸刚度和附着力测试装置的正面构造图；
图3为涂层拉伸刚度和附着力测试装置的正面剖视图；
图4为涂层拉伸刚度和附着力测试装置的粘头示意图；
图5为涂层拉伸刚度和附着力测试装置的A-A剖面图；
图6为涂层拉伸刚度和附着力测试装置的B-B剖面图；
图中：1螺杆；2旋拧手柄；3转槽；4拉伸杆；5保护壳；6球型卡槽；7涂层粘头；8FBG光纤；9法珀光纤；10反光镜；11可升降支架；12光纤保护壳；13固定螺栓；14仪器外壳；15连接件。
具体实施方式
以下将结合附图，对涂层拉伸刚度和附着力测试装置具体实施方式进行说明。
如图所示，本实用新型提供一种涂层拉伸刚度和附着力测试装置，包括螺杆1、旋拧手柄2、转槽3、拉伸杆4、保护壳5、球型卡槽6、涂层粘头7、FBG光纤8、法珀光纤9、反光镜10、可升降支架11、光纤保护壳12、固定螺栓13、仪器外壳14和连接件15；
所述的法珀光纤9是涂层拉伸变形监测单元；FBG光纤8是涂层拉伸力监测单元；
所述的螺杆1下部通过连接件15与拉伸杆4相连，置于转槽3中，拉伸杆4下端与球型卡槽6连接；
所述的转槽3下部安装与仪器外壳14中，内有槽纹卡住螺杆1，并在其下部装置滚轮以便转动；
所述的涂层粘头7置于球型卡槽6内；
所述的FBG光纤8一端粘贴于拉伸杆4上，测量拉伸杆4的应变；
所述的法珀光纤9一端置于光纤保护壳12内，固定于可升降支架11上；法珀光纤9下端与固定在涂层粘头7上的反光镜10对正，构成F-P光纤干涉仪；
所述的可升降支架11安装在仪器外壳3的支腿上，其上安装固定螺栓13。
所述的旋拧手柄2可带动转槽3一同转动，使螺杆1因为槽纹转动而上升，从而带动连接件15、拉伸杆4以及球型卡槽6和涂层粘头7上升，以至粘接涂层脱落。
所述的拉伸杆4为拉伸刚度已知材料，受到拉伸时，会产生微小变形，使其表面粘附的FBG光纤8感受到应变，FBG光纤8除工作端外的另一端与光谱解调仪相连接，通过光谱仪得出光谱变化，并进行相应计算得出涂层附着力数值。
所述的涂层粘头7受到拉力上升时，带动反光镜10，从而使反光镜10和法珀光纤9之间距离发生微小变化，对法珀光纤9内光线传播产生干涉，法珀光纤9除工作端外的另一端与光谱解调仪相连接，通过光谱仪得出光谱变化，并进行相应计算得出涂层拉伸变形数值。
所述的可升降支架11可沿竖直方向自由移动，用以调整法珀光纤9位置，并且可以用固定螺栓13来固定可升降支架11位置。
所述的涂层粘头7上端为球型，避免拉伸时弯矩的传递，使拉伸力垂直于涂层表面。
使用该仪器，首先将附着于其他材料的涂层与涂层粘头7粘接牢固，稳定仪器后，将光纤连接光谱仪与计算机，慢速旋转旋拧手柄2，此时计算机将根据计算程序显示出拉伸刚度的数值大小，直至涂层脱落，计算机将显示涂层附着力的大小。
Claims (10)
1.一种涂层拉伸刚度和附着力测试装置，其特征在于，所述的涂层拉伸刚度和附着力测试装置包括螺杆(1)、旋拧手柄(2)、转槽(3)、拉伸杆(4)、保护壳(5)、球型卡槽(6)、涂层粘头(7)、FBG光纤(8)、法珀光纤(9)、反光镜(10)、可升降支架(11)、光纤保护壳(12)、固定螺栓(13)、仪器外壳(14)和连接件(15)；
所述的仪器外壳(14)为“门”字型结构；
所述的法珀光纤(9)是涂层拉伸变形监测单元；FBG光纤(8)是涂层拉伸力监测单元；
所述的螺杆(1)穿过仪器外壳(14)，其位于仪器外壳(14)外的部分通过转槽(3)卡固；螺杆(1)下端通过连接件(15)与拉伸杆(4)相连；拉伸杆(4)外部套装有保护壳(5)，其下端与球型卡槽(6)连接，连接件(15)卡在门架内，只可上下移动，负责连接螺杆(1)和拉伸杆(4)，当螺杆(1)发生轻微旋转时，不会对下部拉伸杆(4)造成影响，用于传递螺杆(1)与拉伸杆(4)之间的拉伸力；
所述的转槽(3)固定在仪器外壳(14)中，其上的内螺纹与螺杆(1)配合，用于卡住螺杆(1)，转槽(3)下部与仪器外壳(14)中放置球状滚轮以减小转槽(3)在仪器外壳(14)中的转动阻力；
所述的涂层粘头(7)置于球型卡槽(6)内；
所述的FBG光纤(8)的一端粘贴于拉伸杆(4)上，测量拉伸杆(4)的应变；
所述的法珀光纤(9)的一端置于光纤保护壳(12)内，固定于可升降支架(11)上；法珀光纤(9)下端与固定在涂层粘头(7)上的反光镜(10)对正，构成F-P光纤干涉仪；
所述的可升降支架(11)安装在仪器外壳(14)的支腿上，其上安装固定螺栓(13)。
2.根据权利要求1所述的涂层拉伸刚度和附着力测试装置，其特征在于，所述的旋拧手柄(2)安装在转槽(3)上，带动转槽(3)一同转动，使螺杆(1)因为槽纹转动而上升，从而带动连接件(15)、拉伸杆(4)以及球型卡槽(6)和涂层粘头(7)上升，以至粘接涂层脱落。
3.根据权利要求1或2所述的涂层拉伸刚度和附着力测试装置，其特征在于，所述的拉伸杆(4)为拉伸刚度已知材料，受到拉伸时，产生微小变形，使其表面粘附的FBG光纤(8)感受到应变，FBG光纤(8)除工作端外的另一端与光谱解调仪相连接，通过光谱仪得出光谱变化，并进行相应计算得出涂层附着力数值。
4.根据权利要求1或2所述的涂层拉伸刚度和附着力测试装置，其特征在于，所述的涂层粘头(7)受到拉力上升时，带动反光镜(10)，从而使反光镜(10)和法珀光纤(9)之间距离发生微小变化，对法珀光纤(9)内光线传播产生干涉，法珀光纤(9)除工作端外的另一端与光谱解调仪相连接，通过光谱仪得出光谱变化，并进行相应计算得出涂层拉伸变形数值。
5.根据权利要求3所述的涂层拉伸刚度和附着力测试装置，其特征在于，所述的涂层粘头(7)受到拉力上升时，带动反光镜(10)，从而使反光镜(10)和法珀光纤(9)之间距离发生微小变化，对法珀光纤(9)内光线传播产生干涉，法珀光纤(9)除工作端外的另一端与光谱解调仪相连接，通过光谱仪得出光谱变化，并进行相应计算得出涂层拉伸变形数值。
6.根据权利要求1、2或5所述的涂层拉伸刚度和附着力测试装置，其特征在于，所述的可升降支架(11)可沿竖直方向自由移动，用以调整法珀光纤(9)位置，并且用固定螺栓(13)来固定可升降支架(11)位置。
7.根据权利要求3所述的涂层拉伸刚度和附着力测试装置，其特征在于，所述的可升降支架(11)可沿竖直方向自由移动，用以调整法珀光纤(9)位置，并且用固定螺栓(13)来固定可升降支架(11)位置。
8.根据权利要求4所述的涂层拉伸刚度和附着力测试装置，其特征在于，所述的可升降支架(11)可沿竖直方向自由移动，用以调整法珀光纤(9)位置，并且用固定螺栓(13)来固定可升降支架(11)位置。
9.根据权利要求1、2、5、7或8所述的涂层拉伸刚度和附着力测试装置，其特征在于，所述的涂层粘头(7)上端为球型，避免拉伸时弯矩的传递，使拉伸力垂直于涂层表面。
10.根据权利要求6所述的涂层拉伸刚度和附着力测试装置，其特征在于，所述的涂层粘头(7)上端为球型，避免拉伸时弯矩的传递，使拉伸力垂直于涂层表面。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202021365107.3U CN212254887U (zh) | 2020-07-13 | 2020-07-13 | 一种涂层拉伸刚度和附着力测试装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202021365107.3U CN212254887U (zh) | 2020-07-13 | 2020-07-13 | 一种涂层拉伸刚度和附着力测试装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN212254887U true CN212254887U (zh) | 2020-12-29 |
Family
ID=73980629
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN202021365107.3U Active CN212254887U (zh) | 2020-07-13 | 2020-07-13 | 一种涂层拉伸刚度和附着力测试装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN212254887U (zh) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN111751213A (zh) * | 2020-07-13 | 2020-10-09 | 大连理工大学 | 一种涂层拉伸刚度和附着力测试装置 |
| CN116165137A (zh) * | 2023-04-26 | 2023-05-26 | 吉林建筑大学 | 桥梁钢构件无铬锌铝漆涂层附着力测试装置 |
-
2020
- 2020-07-13 CN CN202021365107.3U patent/CN212254887U/zh active Active
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN111751213A (zh) * | 2020-07-13 | 2020-10-09 | 大连理工大学 | 一种涂层拉伸刚度和附着力测试装置 |
| CN116165137A (zh) * | 2023-04-26 | 2023-05-26 | 吉林建筑大学 | 桥梁钢构件无铬锌铝漆涂层附着力测试装置 |
| CN116165137B (zh) * | 2023-04-26 | 2023-07-04 | 吉林建筑大学 | 桥梁钢构件无铬锌铝漆涂层附着力辅助测试装置 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN212254887U (zh) | 一种涂层拉伸刚度和附着力测试装置 | |
| CN101943568B (zh) | 用于检测大的反复形变的纤维应变传感器以及测量系统 | |
| CN101545791A (zh) | 光纤传感器及其在折射率及应变测量中的应用 | |
| CN101191751A (zh) | 一种扭矩光纤传感器 | |
| Yang et al. | Optical fiber sensing of salinity and liquid level | |
| Bremer et al. | Fibre optic pressure and temperature sensor for geothermal wells | |
| CN110987832A (zh) | 宏弯曲侧抛塑料光纤表面等离子体共振传感器及制备方法 | |
| CN111380634A (zh) | 一种光纤光栅扭矩实时测量系统及测量方法 | |
| CN102410850A (zh) | 一种反射式光纤传感器装置 | |
| CN108801156A (zh) | 一种塑料光纤位移传感器及其制备方法 | |
| CN111751213A (zh) | 一种涂层拉伸刚度和附着力测试装置 | |
| CN202433123U (zh) | 一种采用长周期光纤光栅实时测试温度和折射率的装置 | |
| CN211825681U (zh) | 一种基于锥形扁平单模光纤内刻写fbg的氢气传感器 | |
| Xin et al. | Refractive index sensor based on a step index multimode polymer optical fiber with a micro-hole created by a miniature numerical control machine | |
| CN201828277U (zh) | 一种反射式光纤传感器装置 | |
| CN113960328B (zh) | 感测装置及其感测二维流速、二维加速度的方法 | |
| CN200972732Y (zh) | 光纤和光纤光栅实验仪 | |
| CN106323501A (zh) | 基于光纤光栅的旋转机械的温度测量方法及装置 | |
| CN110455748A (zh) | 基于马赫曾德干涉的光纤湿度传感器 | |
| CN210665500U (zh) | 基于马赫曾德干涉的光纤湿度传感器 | |
| CN211927692U (zh) | 基于法珀光纤探针的纳米精度钢筋表面腐蚀深度测试装置 | |
| Liyun et al. | Optical fiber sensor determination of the water salinity based on surface plasmon resonance | |
| CN2599557Y (zh) | 双向扭转光纤传感器 | |
| Du et al. | A Compact and Selective Plasmonic Fiber Probe for Temperature Detection | |
| CN203083918U (zh) | 基于弹簧辅助支持的光纤布拉格光栅湿度传感装置 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| GR01 | Patent grant | ||
| GR01 | Patent grant |