CN220380884U - 一种用于x射线实验的原位拉伸装置及系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供了一种用于X射线实验的原位拉伸装置及系统。该装置包括：基座；驱动部；固定部，用于固定待检测材料，包括沿着基座长度方向间隔设置的两个固定组件；力传感器，力传感器的第一端与固定组件连接，第二端通过固定件与基座连接，用于检测两个所述固定组件相对移动时产生的力；通讯模块，设置在基座上，通讯模块分别与驱动部、力传感器电连接，且通讯模块用于与X射线检测装置无线连接。本实用新型可以利用通讯模块与X射线检测装置之间的无线传输方式，完成原位拉伸装置与X射线检测系统之间的适配，提高了原位拉伸装置的适用性。

Description

一种用于X射线实验的原位拉伸装置及系统

技术领域

本实用新型涉及材料微观结构与力学性能测试技术领域，具体而言，涉及一种用于X射线实验的原位拉伸装置及系统。

背景技术

材料的微观组织决定了其宏观性能，因此，通常采用X射线对材料进行性能表征以评价材料的宏观性能。为进一步研究材料的性能与结构之间的关系，通常需要对材料进行原位拉伸测试。对材料进行原位拉伸测试时，通常采用原位拉伸装置对材料进行拉伸，并通过X射线测试材料处于不同拉伸状态时微观组织的变化，以找到微观组织与宏观拉伸变形之间的内在关系，解决材料使用瓶颈的机理问题。

目前已有一些基于X射线成像的原位力学测试装置，但与原位力学测试装置对应的X射线检测装置的有线接口数量通常是根据所使用的原位力学测试装置的有线接口数量进行设计的，即X射线检测装置的有线接口数量与原位力学测试装置的有线接口数量相同。在需要更换原位力学测试装置，且新的原位力学测试装置的有线接口数量与X射线检测装置的有线接口数量不匹配时，会出现X射线检测装置无法与新的原位力学测试装置相适配的问题，进而出现原位力学测试装置与X射线检测装置之间无法传输数据的情况，从而导致原位力学测试装置与X射线检测装置之间的适配性较低。

实用新型内容

为解决上述问题，本实用新型提供一种用于X射线实验的原位拉伸装置及系统。

根据本实用新型的第一方面，本实用新型提供一种用于X射线实验的原位拉伸装置，所述用于X射线实验的原位拉伸装置包括：

基座；

驱动部，设置在所述基座中；

固定部，用于固定待检测材料，所述固定部包括沿着所述基座长度方向间隔设置的两个固定组件，两个所述固定组件用于固定所述待检测材料的两端，所述驱动部与所述固定部驱动连接，用于驱动两个所述固定组件相对移动；

力传感器，所述力传感器的第一端与所述固定组件连接，第二端通过固定件与所述基座连接，用于检测两个所述固定组件相对移动时产生的力；

通讯模块，设置在所述基座上，所述通讯模块分别与所述驱动部和所述力传感器点，且所述通讯模块用于与X射线检测装置无线连接。

可选地，所述固定组件包括：

支撑块，与所述驱动部驱动连接；

固定块，设置在所述支撑块上，所述固定块用于将所述待检测材料固定在所述支撑块上。

可选地，所述支撑块上设置有所述固定块适配的放置槽，所述放置槽中设置有安装孔，所述固定块上设置有与所述安装孔相对应的通孔，所述固定部还包括紧固件，所述紧固件穿过所述通孔并安装在所述安装孔中，以固定所述待检测材料。

可选地，所述紧固件为螺栓。

可选地，所述驱动部包括：

驱动电机；

两个丝杠，每个所述丝杠与两个所述固定组件连接，用于驱动两个所述固定组件相对移动，所述丝杠的第一端与所述驱动电机驱动连接，第二端与所述基座转动连接。

可选地，所述丝杠包括螺纹段和非螺纹段，所述螺纹段设置在靠近所述丝杠第一端的一侧，一个所述固定组件设置在所述螺纹段，另一个所述固定组件设置在所述非螺纹段。

可选地，在两个所述固定组件相对移动过程中，设置在所述非螺纹段的所述固定组件与所述丝杠之间相对位置固定，设置在所述螺纹段的所述固定组件与所述丝杠之间相对移动。

可选地，所述驱动电机的输出端设置有第一齿轮，所述丝杠的第一端设置有第二齿轮，所述驱动组件与所述丝杠之间通过所述第一齿轮和所述第二齿轮驱动连接。

可选地，所述第一齿轮和所述第二齿轮之间的传动比为1:5。

根据本实用新型的第二方面，本实用新型还提供一种用于X射线实验的原位拉伸系统，其特征在于，所述用于X射线实验的原位拉伸系统包括：X射线检测装置和第一方面所述的用于X射线实验的原位拉伸装置，其中，所述X射线检测装置包括上位机和X射线检测组件，所述上位机和所述X射线检测组件电连接，所述上位机和所述X射线实验的原位拉伸装置的通讯模块无线连接。

本实用新型提供的技术方案可以包括以下有益效果：

本实用新型通过在基座上设置通讯模块，并通过通讯模块向X射线检测系统发送应力数据和接收控制指令，可以利用通讯模块与X射线检测系统之间的无线传输方式，完成原位拉伸装置与X射线检测装置之间的适配，进而无需考虑原位拉伸装置和X射线检测系统之间有线接口数量是否相适配的问题，从而提高了原位拉伸装置和X射线检测系统之间的适配性。

附图说明

图1为本实用新型实施例的一种用于X射线实验的原位拉伸装置的示意图。

图2为本实用新型实施例的一种用于X射线实验的原位拉伸系统示意图。

附图标记说明：

1-基座；2-驱动电机；3-丝杠；4-固定组件；5-力传感器；6-固定件；21-第一齿轮；31-第二齿轮；41-固定块；42-支撑块；100-原位拉伸装置；200-X射线检测装置。

具体实施方式

这里将详细地对示例性实施例进行说明，其示例表示在附图中。下面的描述涉及附图时，除非另有表示，不同附图中的相同数字表示相同或相似的要素。以下示例性实施例中所描述的实施方式并不代表与本实用新型相一致的所有实施方式。相反，它们仅是与如所附权利要求书中所详述的、本实用新型的一些方面相一致的装置和方法的例子。

在本实用新型使用的术语是仅仅出于描述特定实施例的目的，而非旨在限制本实用新型。在本实用新型和所附权利要求书中所使用的单数形式的“一种”、“所述”和“该”也旨在包括多数形式，除非上下文清楚地表示其他含义。还应当理解，本文中使用的术语“和/或”是指并包含一个或多个相关联的列出项目的任何或所有可能组合。

如1所示，为本实用新型实施例提供的一种用于X射线实验的原位拉伸装置，该装置包括：

基座1，其用于承载用于X射线实验的原位拉伸装置的组件，并在进行拉伸实验时，基座1固定连接在检测装置的试验台上。具体地，基座1可以为长方体，并在基座1两侧可以设置多个连接孔，进而通过连接孔将基座1固定在检测装置的试验台上。

驱动部，驱动部设置在基座1中，用于驱动固定部拉伸待检测材料。具体地，如图1所示，驱动部可以包括驱动电机2和丝杠3，其中，驱动电机2设置在基座1的一端，驱动电机2的输出端可以设置第一齿轮21；丝杠3可以设置为两个，每个丝杠3第一端设置有第二齿轮31，第二端穿过固定部与基座1转动连接，其中，第二齿轮31与第一齿轮21啮合；驱动部在工作时，驱动电机2通过第一齿轮21带动第二齿轮31驱动丝杠3旋转，以驱动固定部拉伸待检测材料。

在一个示例中，第一齿轮21和第二齿轮31之间的传动比可以设置为1:5，同时也可以根据实际需求选择其他的传动比。

在一个示例中，如图1所示，丝杠3上可以设置螺纹段和非螺纹段，其中，螺纹段可以设置在靠近第二齿轮31的一侧，非螺纹段可以设置在远离第二齿轮31的一侧。

固定部，其与丝杠3连接，用于固定待检测材料，固定部包括沿着基座1长度方向间隔设置的两个固定组件4，两个固定组件4用于固定所述待检测材料的两端，其中，驱动部与固定部驱动连接，用于驱动两个固定组件4相对移动。具体地，固定组件4包括支撑块42和固定块41，其中，支撑块42与丝杠3连接，固定块41设置在支撑块42上，用于将所述待检测材料的端部固定在支撑块42上。

在一个示例中，如图1所示，支撑块42上设置有与固定块41适配的放置槽，具体地，放置槽的大小与固定块41的大小相适配，以使固定块41可以安装在支撑块42的放置槽中。

在一个示例中，如图1所示，放置槽中设置有安装孔，固定块41上设置有与安装孔相对应的通孔。具体地，固定部还包括紧固件，紧固件穿过固定块41上设置的通孔与放置槽中的安装孔连接，用于将固定块41紧固在放置槽中，以将待检测材料的端部固定在放置槽中。具体地，本实用新型中的固定件可以为螺栓。

在一个示例中，如图1所示，丝杠3的螺纹段设置有一个固定组件4，丝杠3的非螺纹段设置有另一个固定组件4，其中，在两个所述固定组件相对移动过程中，设置在所述非螺纹段的所述固定组件与所述丝杠之间相对位置固定，设置在所述螺纹段的所述固定组件与所述丝杠之间相对移动。

具体操作时，在待测试材料的端部位于放置槽之后，拧紧紧固件，以使固定块41向支撑块41移动，进而可以将待检测材料端部固定在放置槽中。通过上述结构，可以调整支撑块41和固定块42之间的距离，进而可以夹持不同厚度的待检测材料，同时通过使用螺栓紧固固定块42，可以降低装置的高度，进一步的提高原位拉伸装置的适用性。

力传感器5，力传感器的第一端与固定组件4连接，第二端通过固定件6与基座1连接，用于检测两个所述固定组件4相对移动时产生的力，并根据力的变化得到待检测材料的应力数据。具体地，力传感器5与基座之间位置相对固定。

通讯模块，其设置在基座1上，所述通讯模块分别与所述驱动部、所述力传感器电连接，且所述通讯模块用于与X射线检测装置无线连接。具体地，通讯模块可以通过蓝牙或wifi等无线方式和X射线检测装置无线连接。设置通讯模块，并通过通讯模块向X射线检测系统发送应力数据和接收控制指令，可以利用通讯模块与X射线检测系统之间的无线传输方式，完成原位拉伸装置与X射线检测系统之间的适配。

在一个示例中，本实用新型的用于X射线实验的原位拉伸装置还可以包括处理模块，处理模块与力传感器5和驱动电机2电连接，且与通讯模块无线连接，用于对力传感器检测的力数据进行处理，并将处理后的力数据通过通讯模块发送至X射线检测装置，同时用于将通讯模块接收的控制指令进行处理，并将处理后的控制指令发送至驱动电机2。

具体操作时，在通过固定组件4完成对待检测材料的固定之后，X射线检测装置向通讯模块发送控制指令，通讯模块将控制指令发送至驱动电机2，驱动电机2在接收到控制指令后，驱动丝杠3转动，带动设置在螺纹段的固定组件3向靠近第二齿轮31的方向移动，以拉伸待检测材料，拉伸过程中，力传感器5实时检测待检测材料在拉伸实验过程中的应力数据，并将应力数据发送至通讯模块，通讯模块将应力数据发送至X射线检测装置，X射线检测装置结合接收的力数据与检测的拉伸运行图像和透射图像控制驱动部的驱动进程，以进行力学拉伸试验。

本实用新型通过在基座上设置通讯模块，并通过通讯模块向X射线检测系统发送应力数据和接收控制指令，可以利用通讯模块与X射线检测系统之间的无线传输方式，完成原位拉伸装置与X射线检测系统之间的适配，进而无需考虑原位拉伸装置和X射线检测系统之间有线接口数量是否相适配的问题，从而提高了原位拉伸装置和X射线检测系统之间的适配性。

在一个示例中，X射线检测装置可以将拉伸试验中应力数据、应变数据、拉伸运动图像和透射图像进行同步并展示，同时可以导出原始数据和图像，以对待检测材料的力学性能进行续的分析和处理。通过上述设置，可以实时的观察力学试验过程中待检测材料的力学性能变化。

进一步地，如图2所示，本实用新型实施例的一种用于X射线实验的原位拉伸装置与X射线检测系统连接关系示意图，该系统包括用于X射线实验的原位拉伸装置100和X射线检测系统200，其中，用于X射线实验的原位拉伸装置100的具体结构参见图1实施例所示，其中，所述X射线检测装置包括上位机和X射线检测组件，所述上位机和所述X射线检测组件电连接，所述X射线检测组件包括成像系统，用于检测待检测材料的拉伸运动图像和透射图像，所述上位机用于根据接收的应力数据、拉伸运动图像和透射图像生成用于控制所述用于X射线实验的原位拉伸装置运行的控制指令。

在进行拉伸实验时，所述上位机生成控制指令，并通过通讯模块将控制指令发送至驱动部，驱动部在接收到控制指令后，开启驱动电机，驱动固定部拉伸待检测材料，在拉伸过程中，力传感器实时检测待检测材料的应力数据，并将应力数据通过通讯模块发送至上位机，同时X射线检测装置在拉伸过程中生成待检测材料的拉伸运行图像和透射图像，并将拉伸运行图像和透射图像发送至上位机，上位机在接收到力数据、拉伸运行图像和透射图像之后，根据应变数据、拉伸运行图像和透射图像生成控制指令，以控制拉伸进程。

在一个示例中，上位机通过连接X射线检测系统的控制系统，进而与成像系统进行通信，从而获得拉伸运动图像及透射图像。

在一个示例中，上位机可以将应力数据、应变数据、拉伸运动图像和透射图像进行同步并展示，同时支持导出原始数据以及图像以便后续的分析与处理。通过上位机展示图像和数据，可以实时的观察力学试验过程中待检测材料的力学性能变化。

应当理解，尽管在本实用新型可能采用术语第一、第二、第三等来描述各种信息，但这些信息不应限于这些术语。这些术语仅用来将同一类型的信息彼此区分开。例如，在不脱离本实用新型范围的情况下，第一信息也可以被称为第二信息，类似地，第二信息也可以被称为第一信息。取决于语境，如在此所使用的词语“如果”可以被解释成为“在……时”或“当……时”或“响应于确定”。

本领域技术人员在考虑说明书及实践这里公开的公开后，将容易想到本实用新型的其它实施方案。本实用新型旨在涵盖本实用新型的任何变型、用途或者适应性变化，这些变型、用途或者适应性变化遵循本实用新型的一般性原理并包括本实用新型未公开的本技术领域中的公知常识或惯用技术手段。说明书和实施例仅被视为示例性的，本实用新型的真正范围和精神由下面的权利要求指出。

应当理解的是，本实用新型并不局限于上面已经描述并在附图中示出的精确结构，并且可以在不脱离其范围进行各种修改和改变。本实用新型的范围仅由所附的权利要求来限制。

Claims (10)

1.一种用于X射线实验的原位拉伸装置，其特征在于，所述用于X射线实验的原位拉伸装置包括：

基座(1)；

驱动部，设置在所述基座(1)中；

固定部，用于固定待检测材料，所述固定部包括沿着所述基座(1)长度方向间隔设置的两个固定组件(4)，两个所述固定组件(4)用于固定所述待检测材料的两端，所述驱动部与所述固定部驱动连接，用于驱动两个所述固定组件(4)相对移动；

力传感器(5)，所述力传感器的第一端与所述固定组件(4)连接，第二端与所述基座(1)连接，用于检测两个所述固定组件(4)相对移动时产生的力；

通讯模块，设置在所述基座(1)上，所述通讯模块分别与所述驱动部、所述力传感器电连接，且所述通讯模块用于与X射线检测装置无线连接。

2.根据权利要求1所述的用于X射线实验的原位拉伸装置，其特征在于，所述固定组件(4)包括：

支撑块(42)，与所述驱动部驱动连接；

固定块(41)，设置在所述支撑块(42)上，所述固定块(41)用于将所述待检测材料固定在所述支撑块(42)上。

3.根据权利要求2所述的用于X射线实验的原位拉伸装置，其特征在于，所述支撑块(42)上设置有与所述固定块(41)适配的放置槽，所述放置槽中设置有安装孔，所述固定块(41)上设置有与所述安装孔相对应的通孔，所述固定部还包括紧固件，所述紧固件穿过所述通孔并安装在所述安装孔中，用于紧固所述固定块(41)。

4.根据权利要求3所述的用于X射线实验的原位拉伸装置，其特征在于，所述紧固件为螺栓。

5.根据权利要求1所述的用于X射线实验的原位拉伸装置，其特征在于，所述驱动部包括：

驱动电机(2)；

两个丝杠(3)，每个所述丝杠(3)与两个所述固定组件(4)连接，用于驱动两个所述固定组件(4)相对移动，所述丝杠(3)的第一端与所述驱动电机(2)驱动连接，第二端与所述基座(1)转动连接。

6.根据权利要求5所述的用于X射线实验的原位拉伸装置，其特征在于，所述丝杠(3)包括螺纹段和非螺纹段，所述螺纹段设置在靠近所述丝杠第一端的一侧，一个所述固定组件(4)设置在所述螺纹段，另一个所述固定组件(4)设置在所述非螺纹段。

7.根据权利要求6所述的用于X射线实验的原位拉伸装置，其特征在于，在两个所述固定组件(4)相对移动过程中，设置在所述非螺纹段的所述固定组件(4)与所述丝杠(3)之间相对位置固定，设置在所述螺纹段的所述固定组件(4)与所述丝杠(3)之间相对移动。

8.根据权利要求5所述的用于X射线实验的原位拉伸装置，其特征在于，所述驱动电机(2)的输出端设置有第一齿轮(21)，所述丝杠(3)的第一端设置有第二齿轮(31)，所述第二齿轮(31)与所述第一齿轮(21)啮合，所述驱动电机(2)与所述丝杠(3)之间通过所述第一齿轮(21)和所述第二齿轮(31)驱动连接。

9.根据权利要求8所述的用于X射线实验的原位拉伸装置，其特征在于，所述第一齿轮(21)和所述第二齿轮(31)之间的传动比为1:5。

10.一种用于X射线实验的原位拉伸系统，其特征在于，所述用于X射线实验的原位拉伸系统包括：X射线检测装置和权利要求1-9任一项所述的用于X射线实验的原位拉伸装置，其中，所述X射线检测装置包括上位机和X射线检测组件，所述上位机和所述X射线检测组件电连接，所述上位机和所述X射线实验的原位拉伸装置的通讯模块无线连接。