监测装置及原位拉伸装置的制作方法

本实用新型涉及材料测试技术领域，具体而言，涉及一种监测装置及原位拉伸装置。

背景技术：

近些年来，关于材料的物理场下的力学性能测试受到了学术界和工程界越来越多的关注。工程领域中时常会因材料及其制品的意外破坏、失效而导致经济损失甚至严重事故的发生，很大一部分原因就是在设计过程中模拟校核时未考虑真实条件下各种负面环境所带来的不利影响。由于热场在服役条件中最常见，也是对材料性能的改变影响最显著的因素之一，关于热场下的材料拉伸测试更是经久不衰的研究命题。通常材料试验中的热场加载的实现有几种分类，即试件两端夹具加载以及试件中部直接加载，接触加载以及非接触加载，各种方式都有其独有的优点。但传统的小型材料性能试验机的温度反馈只能针对加热系统固定在装置上的加热系统，其功能单一，并且固定在装置上的反馈系统仅能对材料进行热场加载进行反馈，当需要对其他物理场(如电场磁场)加载进行反馈时，则没有足够的空间，无法嵌入该场加载模块。并且，传统的材料拉伸仪器在测量温度时操作繁琐，当被测试样需要测试很多点的不同温度时候，不能随时改变被测试样的测试点。所以，可拆卸的、实用的、多功能的热场加载装置的反馈系统对于仪器空间的合理利用具有重要意义。

技术实现要素：

本实用新型的目的在于提供一种监测装置，可进行简单的拆卸与安装，大大便捷了材料进行加热拉伸试验时对加热温度的监测与控制。并且能简单便捷的改变测试温度的位置点。

本实用新型的另一目的在于提供一种原位拉伸装置，可简单方便有效地利用监测装置进行温度的监测。

本实用新型是这样实现的：

一种监测装置，用于监测被测试样进行加热拉伸试验时热辐射加热系统的加热温度。热辐射加热系统包括第一容纳箱和用于加热被测试样的加热组件，加热组件设置于第一容纳箱内。监测装置包括：热场测量系统、信号处理装置。热场测量系统包括夹持件以及用于测试被测试样温度的热电偶，第一容纳箱具有第一侧壁，第一侧壁设置有滑槽，夹持件的一端连接热电偶，另一端与滑槽可拆卸连接，且沿着滑槽滑动。热电偶与信号处理装置连接，并显示和调节热电偶的加热温度。

优选地，监测装置还包括与第一容纳箱匹配连接的第二容纳箱。被测试样夹持于第一容纳箱和第二容纳箱。第二容纳箱顶部设置有开口、封闭开口的透明视窗，透明视窗与被测试样相对。

优选地，第二容纳箱设置有凸起，第一容纳箱设置有与凸起配合的凹孔。第一容纳箱与第二容纳箱匹配连接时，凸起伸入凹孔内。

优选地，第一容纳箱与第二容纳箱之间形成相对设置的第一夹持槽和第二夹持槽，被测试样沿长度方向的两端分别夹持于第一夹持槽和第二夹持槽。

优选地，第一容纳箱具有与第一侧壁可拆卸连接的第二侧壁，第一夹持槽的一部分位于第二侧壁。

优选地，透明视窗为高温玻璃、透明塑料板中的一种。

优选地，第一容纳箱与第二容纳箱内壁均包裹隔热件。

优选地，隔热件为石棉、真空板、气凝胶毡中的一种。

优选地，夹持件为弹性夹片。

一种原位拉伸装置包括：拉伸装置、热辐射加热系统、上面所提及的监测装置。处于拉伸状态时的被测试样的两端分别设置于拉伸装置的夹具夹紧并使被测试样的两端相互远离。

上述方案的有益效果：

本实用新型提供了一种监测装置及原位拉伸装置，监测装置的第一容纳箱的第一侧壁设置有沿着侧壁的长度方向的滑槽。用于夹持热电偶的夹持件末端能够在滑槽内自由的移动，以便对被测试样的不同部分进行测量，同时也给需要设置的如电场设备、磁场设备等提供空间位置。同时，使用了这种监测装置的原位拉伸装置，当需要加热拉伸某种材料时，处于拉伸状态时的被测试样的两端分别会被设置于拉伸装置的夹具夹紧并使被测试样的两端相互远离。操作便捷简单。整个监测装置的加入不会影响材料的原位拉伸装置的其他测试工作的进行，也不会占用装置过多的空间。所以，相对于现有的材料原位拉伸测试仪器操作相对便捷，实用性强。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本实用新型的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。

图1为本实用新型实施例1提供的监测装置整体的结构示意图；

图2为本实用新型实施例1提供的监测装置内部的结构示意图；

图3为本实用新型实施例1提供的第一容纳箱的结构示意图；

图4为本实用新型实施例1提供的第二容纳箱的结构示意图；

图5为本实用新型实施例1提供的热场测量系统的结构示意图。

图中：100-监测装置；101-被测试样；103-热辐射加热系统；105-第一容纳箱；107-加热组件；109-热场测量系统；111-热电偶；113-弹性夹片；115-第一侧壁；117-滑槽；119-第二容纳箱；121-第二侧壁；123-第三侧壁；125-第一凹槽；127-第二凹槽；129-第四侧壁；131-第五侧壁；133-第三凹槽；135-第四凹槽；141-凸起；143-凹孔；145-开口；147-高温玻璃；149-石棉；151-顶壁；153-第一夹持槽；155-第二夹持槽；157-第五凹槽；159-第六凹槽；161-第六侧壁；163-夹持爪；165-夹持杆；167-抵挡片。

具体实施方式

为使本实用新型实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本实用新型实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。因此，以下对在附图中提供的本实用新型的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本实用新型的范围，而是仅仅表示本实用新型的选定实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。

在本实用新型的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，或者是该实用新型产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”、“第四”、“第五”、“第六”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

在本实用新型的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“设置”、“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

实施例1

参阅图1、图2，本实施例提供了一种监测装置100，包括：热场测量系统109、第二容纳箱119、信号处理装置(图未标)。热场测量系统109安置于第二容纳箱119内。热场测量系统109与信号处理装置相互配合，对进行拉伸试验时热辐射加热系统103的加热温度进行监测。热辐射加热系统103包括第一容纳箱105以及用于加热被测试样101的加热组件107，加热组件107置于第一容纳箱105内。

具体地，参阅图1至图3，第一容纳箱105外形类似于没有顶盖的长方体，第一容纳箱105包括第一侧壁115、第二侧壁121、第三侧壁123、第六侧壁161。第一侧壁115的顶部设置有滑槽117，滑槽117沿着第一侧壁115的长度方向设置。第二侧壁121上设置有第一凹槽125，第三侧壁123上设置有与第二侧壁121的第一凹槽125尺寸相同的第二凹槽127，第一凹槽125与第二凹槽127共同形成第一夹持槽153。同时，第一侧壁115、第二侧壁121、第三侧壁123、第六侧壁161上均设置有凹孔143。

其中，第二侧壁121与第一容纳箱105呈分离式设计，第一侧壁115靠近第二侧壁121方向的竖直位置上有第五凹槽157，第六侧壁161靠近第二侧壁121方向的竖直位置上设置有第六凹槽159。第一侧壁115两端能插入第五凹槽157与第六凹槽159所形成的空间内。这样设计能方便加热组件107的取用。加热组件107可以为热电阻等通电可产热的器件。

在本实施例中，参阅图2，热场测量系统109包括热电偶111与弹性夹片113。

具体地，热电偶111能测试被测试样101的温度，并把被测试样101的温度信号转换成电信号，以数字形式显示被测试样101的温度，或者根据该电信号控制加热组件107以根据材料的测量需要调控加热温度。如图2所示，热电偶111形状类似于圆柱形，数量为一个。当然，在本实用新型的其他实施例中，热电偶111也可以为其他形状，个数也可根据需求选择。

弹性夹片113夹持住热电偶111，且以可拆卸的方式连接于第一侧壁115。参阅图5，具体地，弹性夹片113包括：夹持爪163、夹持杆165、抵挡片167。参阅图2，具体地，夹持杆165的一端与抵挡片167连接并呈弯曲状，抵挡片167可以伸入滑槽117内，使得弹性夹片113末端能够在滑槽117内自由的移动，并且弯曲的构造保证弹性夹片113能被滑槽117抵持住。夹持杆165的另一端与夹持爪163连接，夹持爪163个数为两个，并且相对设置以保证能稳定的夹持住热电偶111。由此可见，弹性夹片113这样设计能对热电偶111施加斜向下的压力，被测试样101受到这个斜向下的压力会产生与热电偶111相互作用的斜向上的支持力，这两个相互作用力使得热电偶111能与被测试样101紧密接触，实现夹持和稳固功能。当然，在本实用新型的其他实施例中，可根据需要选择其他形状和个数的弹性夹片113，并且弹性夹片113也可以换做其他的能提供相同功能的夹持件。

具体地，信号处理装置主要是反馈测量温度的具体数据，在本实用新型的其他实施例中，热电偶111与信号处理装置也可用热电偶温度计来替代。

参阅图4，在本实施例中，第二容纳箱119外形类似于没有底盖的长方体，第二容纳箱119主要包括：顶壁151、第四侧壁129、第五侧壁131。第二容纳箱119与第一容纳箱105扣合。热电偶111置于第二容纳箱119内。第二容纳箱119对热电偶111提供保温功能，同时保证操作的安全性，避免烫伤。

具体地，第二容纳箱119与第一容纳箱105接触的面上设置有凸起141。凸起141是与第一侧壁115、第二侧壁121、第三侧壁123、第六侧壁161上均设置的凹孔143的尺寸相互配合的。当监测装置100处于加热测试状态时，凸起141能伸入凹孔143内，以此来实现第一容纳箱105与第二容纳箱119的稳定扣合。

具体地，第一容纳箱105与第二容纳箱119的内壁都包裹着石棉149。石棉149是具有高抗张强度、高挠性、耐化学和热侵蚀、电绝缘和具有可纺性的硅酸盐类矿物产品。因此，内壁包裹石棉149可隔温。包裹石棉149之后，被测试样101处于加热状态时，热量不会过多的传递到第一容纳箱105与第二容纳箱119以外。这就相应的避免了意外的碰触所带来的烫伤。当然，在本实用新型的其他实施例中，石棉149也可以换为其他能起到相同作用的隔热件，例如真空板、气凝胶毡等。

具体地，第二容纳箱119的顶壁151设置有开口145和对开口145进行封闭的高温玻璃147，开口145能方便实验进行者对实验过程进行观察，以免出现不必要的事故。高温玻璃147是在一定的温度、介质(耐酸、耐碱)和压力等级条件下玻璃能达到或者承受相应的温度、相应压力等级、适用介质的特种玻璃，一般是采用高纯硅质矿物质材料，经高温提炼而成，其在高温环境下依旧可以保持着玻璃原有的通透性及透明度。高温玻璃147具有透明度高、耐高温、热稳定性好、化学性能稳定等特点。采用高温玻璃147对开口145进行封闭是处于安全考虑，由于加热的温度、加热的材料不确定，因此加热过程中可能会发生的情况就不能确定。为了保护观察者人身安全，观察者可以透过透明的高温玻璃147清楚并且安全的观察到实验进行的情况。

具体地，第二容纳箱119的第四侧壁129设置有第三凹槽133，第五侧壁131设置有第四凹槽135。第三凹槽133与第四凹槽135共同组成了第二夹持槽155。第二夹持槽155设置于第一容纳箱105的与第一夹持槽153共同配合夹持被测试样101。由于第一夹持槽153向上的作用力与第二夹持槽155施加的向下的作用力使得被测试样101在进行加热温度监测时，能被夹持稳定，不晃动。

本实施例还提供了一种原位拉伸装置，包括：拉伸装置、热辐射加热系统103、监测装置100。拉伸装置可采用现有的市售设备，拉伸装置的两侧具有两夹具。当提供的原位拉伸装置处于拉伸状态时，被测试样101的两端会被拉伸装置两端的夹具夹紧并且使得被测试样101的两端相互远离。

本实用新型中当需要对原位拉伸装置的被测试样101进行加热拉伸测试时，可以先组装一个小型的监测装置100。首先，安装加热组件107使其位于第一容纳箱105内，即在第一容纳箱105内安装热电阻以及固定热电阻的支架。被测试样101置于第一容纳箱105的第二侧壁121与第三侧壁123所形成的第一夹持槽153内。接着，弹性夹片113一端伸入第一容纳箱105的第一侧壁115的滑槽117内，另一端夹持住热电偶111。调节弹性夹片113的角度与位置使得热电偶111与被测试样101抵紧接触，并且不会发生相互晃动。第二容纳箱119与第一容纳箱105进行扣合，使得第二容纳箱119的第四侧壁129与第五侧壁131所形成的第二夹持槽155与第一夹持槽153吻合，由此来保证被测试样101在加热以及测温过程中，不会发生晃动。组装完毕之后，原位拉伸装置的夹具夹持住被测试样101的两端。并且通电对热电阻施加所需要的电压，热电阻对被测试样101加热，待其稳定之后，给热电偶111以及信号处理装置通电，热电偶111与被测试样101接触后，所测得的温度信号被转化成电信号，通过信号处理装置被转化成被测试样101的温度，并把具体的温度数值显示在信号处理装置的显示屏上。当测得的温度跟理论进行加热拉伸试验的所需要温度有差别时，例如测得的温度低于理论所需温度，则增加对热电阻所施加的电压。使得热电阻的加热温度升高，并且再次给热电偶111与信号处理装置通电，观察所测得的温度是否为所需要温度。如若温度不合适再次进行调节。同样，当需要测试温度的位置发生变化时，可以调节弹性夹片113在滑槽117内滑动，以选择准确的测试位置。同时，由于热电阻对被测试样101的加热不可能使得被测试样101各处的受热均匀，所以可在热电阻与被测试样101中间增加一隔板。热电阻对隔板进行加热，隔板再传热给被测试样101以使得被测试样101的均匀受热。

以上所述仅为本实用新型的优选实施例而已，并不用于限制本实用新型，对于本领域的技术人员来说，本实用新型可以有各种更改和变化。凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。