CN2786612Y - 一种声发射传感球压压头 - Google Patents

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包亦望
韩燕飞
杨建军
邱岩
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Abstract

本实用新型涉及一种声发射传感球压压头，它包括一球压压头和一声发射接收仪，所述声发射接收仪分为一声发射接收仪表和一通过导线连接的声发射传感器；其特征在于：它还包括一联结块、一护套和一端盖，所述联结块的顶部一体设置一用于与施压装置连接的圆柱，所述联结块底部设置所述球压压头，所述声发射传感器紧贴所述联结块设置在所述护套内，所述端盖盖设在所述护套的开口端，通过螺钉将所述端盖、护套和联结块连接成一体。本实用新型可以与各种施压设备结合，实现对脆性材料的在线性能无损检测，特别是对尺寸较小的标准样品和不能放置在实验机上测试的实物，可以得到非常准确的测试结果。本实用新型可以广泛应用于玻璃、陶瓷，混凝土等材料领域的质量检测中。

Description

一种声发射传感球压压头
技术领域
本实用新型涉及一种测试材料力学性能的压头装置，特别是关于一种利用声发射原理与球压法相结合的内嵌声发射探头的声发射传感球压压头。
背景技术
玻璃等脆性材料在国民经济建设和国防建设中有着大量的应用，在人们生产和生活方面也有着不可替代的作用。针对这些材料的性能检测直接影响到它们的使用安全性及可靠性，对社会和人民群众的人身安全有重大意义。然而，此类材料传统的质量检测普遍属于破坏性实验，检测后的样品由于遭到破坏而不能继续使用，因此代价较高；而且传统的测试方法需采用标准试样，准备过程复杂，无法在线检测。针对材料质量检测存在的以上问题，本申请人曾提出了新的方法来对材料进行无损在线检测，即球压接触法无损检测材料的局部强度等力学性能。
球压接触方法的原理是利用压球7顶压脆性材料8表面(如图1所示)，当接触应力达到一个与材料和压球有关的临界载荷时，在材料表面会产生一个肉眼难以观测到的环形微裂纹即赫兹环形裂纹，并发出人耳不能感知的轻微爆裂声。为了确定对应环形裂纹起始时的临界载荷，申请人采用声发射方法记录这一临界载荷，从而为分析材料的局部强度和材料其它性能提供了重要的参数，这对于采用球压法测试材料性能来说是至关重要的。现有技术中，捕捉声信号的方法是将声发射仪的传感器放置在待测样品表面，当微裂纹发生，有声发射信号出现时，置于样品表面的传感器会捕捉这一信号，并将其放大处理后显示在声发射仪上或与声发射仪连接的电脑屏幕上或通过蜂鸣器报警，此时便可以手动或自动停止加载，对应的载荷即为临界载荷(如图2所示)，将临界载荷带入相应的计算公式后，便可以求出材料的局部强度。
上述无损检测材料的方法是目前较为先进的检测方法，但是目前使用的检测设备存在以下问题：1、实际检测过程中，经常会碰到一些待测物品(如服役状态下的窗玻璃和玻璃幕墙、圆形或其它非平板状的脆性物体等)，由于没有水平面或没有足够的水平面放置声发射仪的传感器，因此无法实现上述的检测方法。2、许多样品的尺寸很小(如标准陶瓷样品)，由于不能在其表面放置声发射仪的传感器，因此也无法实现上述检测方法。
发明内容
针对上述问题，本实用新型的目的是提供一种利用声发射原理与球压法相结合的，可以方便地实现对各种实物物体或尺寸较小的标准样品进行检测的声发射传感球压压头。
为了实现上述目的，本实用新型采取以下技术方案：一种声发射传感球压压头，它包括一球压压头和一声发射接收仪，所述声发射接收仪分为一声发射接收仪表和一通过导线连接的声发射传感器；其特征在于：它还包括一联结块、一护套和一端盖，所述联结块的顶部一体设置一用于与施压装置连接的圆柱，所述联结块底部设置所述球压压头，所述声发射传感器紧贴所述联结块设置在所述护套内，所述端盖盖设在所述护套的开口端，通过螺钉将所述端盖、护套和联结块连接成一体。
所述联结块底部的球压压头包括与所述联结块一体的螺杆，所述螺杆的头部具有一凹孔，将一压球放置在所述凹孔上，将一可以露出所述压球头部的螺套罩在所述压球的外面，并将所述螺套拧紧在所述螺杆上。
所述压球为不同直径的一组，套设在所述压球外面的所述螺套为与所述压球数量相同的一组，每个所述螺套与所述螺杆连接处的螺纹相同，露出所述压球的出口直径与相应的所述压球直径对应。
所述压球采用3～10mm的陶瓷轴承球或碳化钨球。
所述声发射传感器，与所述联结块接触的一端涂设有油脂，与所述端盖接触的一端设置有弹性垫。
所述联结块的一端设置有一组螺孔，所述护套和端盖上与所述螺孔对应分别设置有一组通孔，所述螺钉穿过所述护套和端盖上的所述通孔连接在所述联结块的螺孔中。
所述端盖上的通孔为台阶孔，所述螺钉穿过所述端盖卧在所述台阶孔内。
本实用新型由于采取以上技术方案，其具有以下优点：1、本实用新型将球压压头设置在一可以与施压装置连接在一起的联结块上，并将声发射传感器设置在一紧贴联结块并固定在联结块上的护套内，因此在使用时，只要将联结块上的圆柱安装在施压装置的卡头上，便可以平稳直线运动，并在压力达到临界载荷发生环形微裂纹时，声发射传感器立即捕捉并传输声信号，停止加载并记录临界载荷。2、本实用新型由于在声发射传感器与联结块连接的一端设置油脂，因此可以较好地避免接触表面的粗糙造成的信号衰减；同时由于在声发射传感器与端盖连接的一端设置弹性垫，因此保证端盖可以将声发射传感器紧紧压实在联结块上，进一步加强传感器的接收效果。3、本实用新型由于设置了多个螺套和不同直径的多个压球，因此可以根据压球直径的要求更换不同的螺套，并将螺套固定在同一根螺杆上，操作非常简捷方便。4、本实用新型端盖的台阶孔设计可以使螺钉卧入凹孔中，不但外形美观，而且不易发生螺钉松动。本实用新型可以与各种施压设备结合，简单方便地实现对脆性材料的在线性能无损检测，特别是对尺寸较小的样品和不能放置在实验机上测试的实物，可以得到现有技术难以实现的测试结果。本实用新型可以广泛应用于玻璃、陶瓷，混凝土等材料领域的质量检测中。
附图说明
图1是球压接触法示意图
图2是声发射法确定临界载荷示意图
图3是本实用新型结构示意图
图4是图3A-A方向剖视图
具体实施方式
如图3、图4所示，本实用新型包括一声发射接收仪，其由声发射接收仪表和通过导线11连接仪表的声发射传感器1组成，声发射接收仪为市售产品。本实用新型还包括一球压压头2，一联结块3，一护套4和一端盖5。球压压头2设置在联结块3的底部，联结块3的顶部一体设置一圆柱31，用以连接施压设备，联结块3的一端端部设置一组四个螺孔32。护套4上与螺孔32对应设置四个通孔41，将声发射传感器1设置在护套4内，且在护套4上设置一穿设导线11的豁口42。端盖5上与通孔41对应设置四个通孔51，将四个螺钉52穿过端盖5和护套4上的通孔51、41后，拧紧在联结块3的螺孔32中，将联结块3、护套4和端盖连接成一体。
上述实施例中，球压压头2包括与联结块连成一体的一螺杆21，在螺杆21的头部具有一凹孔22，将一压球23放置在凹孔22，将一可以露出压球21头部的螺套24罩在压球23的外面，并将螺套24拧紧在螺杆21上。球压压头2的螺杆21和联结块3顶部的圆柱可以与联结块3一体加工成型，也可以是单独加工后与联结块3焊接成一体的，但是一体加工成型的结构具有较好的对中性。另外上述螺杆21上的螺套24可以是一组多个，压球23也可以是不同直径的多个，每个螺套24与螺杆21的连接尺寸相同，但是直径可以相对应不同直径的压球23有所变化，且露出压球23的出口直径也不同，这样可以满足不同的材料使用不同的压球23的需要。压球23可以采用3～10mm的陶瓷轴承球，也可以采用3～10mm的碳化钨球。
上述实施例中，为了使声发射传感器1传感效果更好，在声发射传感器1与联结块3接触的一端可以涂设凡士林等油脂，使声发射传感器1与联结块3接触的更好。在声发射传感器1与端盖5接触的一端可以设置海绵或橡胶等弹性垫6，以保证声发射传感器1在护套4内与联结块3更紧密接触，进而更及时准确地捕捉环形裂纹起始时发出的声信号。
上述实施例中，端盖5上的通孔51可以是台阶孔，这样螺钉52穿过端盖5时，可以卧在台阶孔的凹处，使本实用新型外形更平整美观。
本实用新型使用时，首先对所测材料或构件的局部进行打磨和抛光，并将本实用新型联结块3上的圆柱31安装在材料试验机的施压装置的卡头上，或通过其它锁固装置将圆柱31固定在施压装置上。然后打开声发射接收仪表的开关，施压装置加载直至听到声发射接受仪表发出的蜂鸣声，此时说明材料内部已经产生微裂纹，停止加载并记录此时的临界载荷，将此载荷代入局部强度的计算公式，即可求出样品的局部强度。需要时还可以对材料测十个点的性能，然后计算平均值和标准差等。

Claims (10)

1、一种声发射传感球压压头，它包括一球压压头和一声发射接收仪，所述声发射接收仪分为一声发射接收仪表和一通过导线连接的声发射传感器；其特征在于：它还包括一联结块、一护套和一端盖，所述联结块的顶部一体设置一用于与施压装置连接的圆柱，所述联结块底部设置所述球压压头，所述声发射传感器紧贴所述联结块设置在所述护套内，所述端盖盖设在所述护套的开口端，通过螺钉将所述端盖、护套和联结块连接成一体。
2、如权利要求1所述的一种声发射传感球压压头，其特征在于：所述联结块底部的球压压头包括与所述联结块一体的螺杆，所述螺杆的头部具有一凹孔，将一压球放置在所述凹孔上，将一可以露出所述压球头部的螺套罩在所述压球的外面，并将所述螺套拧紧在所述螺杆上。
3、如权利要求2所述的一种声发射传感球压压头，其特征在于：所述压球为不同直径的一组，套设在所述压球外面的所述螺套为与所述压球数量相同的一组，每个所述螺套与所述螺杆连接处的螺纹相同，露出所述压球的出口直径与相应的所述压球直径对应。
4、如权利要求2或3所述的一种声发射传感球压压头，其特征在于：所述压球采用3～10mm的陶瓷轴承球。
5、如权利要求2或3所述的一种声发射传感球压压头，其特征在于：所述压球采用3～10mm的碳化钨球。
6、如权利要求1或2或3所述的一种声发射传感球压压头，其特征在于：所述声发射传感器，与所述联结块接触的一端涂设有油脂，与所述端盖接触的一端设置有弹性垫。
7、如权利要求1或2或3所述的一种声发射传感球压压头，其特征在于：所述联结块的一端设置有一组螺孔，所述护套和端盖上与所述螺孔对应分别设置有一组通孔，所述螺钉穿过所述护套和端盖上的所述通孔连接在所述联结块的螺孔中。
8、如权利要求6所述的一种声发射传感球压压头，其特征在于：所述联结块的一端设置有一组螺孔，所述护套和端盖上与所述螺孔对应分别设置有一组通孔，所述螺钉穿过所述护套和端盖上的所述通孔连接在所述联结块的螺孔中。
9、如权利要求7所述的一种声发射传感球压压头，其特征在于：所述端盖上的通孔为台阶孔，所述螺钉穿过所述端盖卧在所述台阶孔内。
10、如权利要求8所述的一种声发射传感球压压头，其特征在于：所述端盖上的通孔为台阶孔，所述螺钉穿过所述端盖卧在所述台阶孔内。
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