一种用于观测压电器件受热变形的加热箱结构及使用方法与流程

本发明涉及一种用于观测压电器件受热变形的加热箱结构及使用方法。

背景技术：

人类的创造力伴随着科学技术和工业技术的不断发展，不仅在传统领域内取得了丰硕的成果，而且在微观领域同样取得的不凡的应用价值。近年来，超精密的智能微/纳器件已逐步成为信息存储、精密机械制造、精密成像、半导体装备等新兴行业的核心技术，因此任何一种精密或超精密的伺服控制驱动器的出现都将会产生巨大的科研价值和经济价值。

压电材料，作为一种由于具有优良的力电耦合特性的材料，常被应用于智能器件的设计。这些器件被广泛应用于许多精密观测仪器、土木工程或零部件结构的健康检测、水下目标的探测和定位、自然环境或振动源的能量收集等。

压电层合结构，由于制备工艺简单、刚度和强度较高，加之具有优异的机电耦合特性，在新型智能器件的开发应用中逐渐受到青睐。然而，对于压电层合驱动器的具体应用环境下的各场耦合的研究相对较少，例如热温度场下压电层合梁的研究。因此，设计一种可用于观测层合梁受热变形的加热箱，用于压电层合梁在温度场下的力电耦合特性的研究，具有非常高的科研意义。

传统的加热箱基本为封闭式，既不能将测量仪器置于温度场中，也不能将检测激光束准确的照射在被测压电层合梁或其他器件上，无法实现压电层合梁或其他待测器件受热变形的检测。

技术实现要素：

本发明为了解决上述问题，提出了一种用于观测压电器件受热变形的加热箱结构及使用方法，本发明将测量仪器置于温度场外侧，同时将检测激光束准确照射在被测压电层合梁或器件上，能够实现压电层合梁或其他待测器件受热变形的检测。

为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种用于观测压电器件受热变形的加热箱结构，包括：

基座，

设置于基座上的加热箱本体，为一具有可活动上盖的独立密闭箱体，

设置于加热箱本体内侧的压电器件固定板，

设置于压电器件固定板旁边的加热板，

设置于加热箱本体上盖上端、与上盖设置的透光孔位置相对应的激光测量头，

以及设置于加热箱本体内的温度测量模块；

通过加热板对加热箱本体内压电层合梁或器件进行加热，在加热箱本体的保温作用下，温度测量模块监测箱体内温度，激光测量头射出激光束检测压电层合梁或器件的竖直变形位移，以实现观测。

进一步的，所述加热箱本体包括竖直前板、竖直后板、第一侧板、第二侧板和上盖板，所述，竖直前板、第一侧板、竖直后板和第二侧板依次相连接，均垂直于基座上，形成矩形空间，上盖板设置于该矩形空间上端。

进一步的，所述第一侧板包括固定上板和固定下板，所述固定上板和固定下板同时固定于竖直前板和竖直后板上。

进一步的，所述加热板包括两块，加热板分别用固定上板和固定下板对称竖直固定，同时加热板上自带热电偶传感器，用于输出温度信号。

进一步的，所述上盖板固定于箱体最上方，与竖直前板、竖直后板和固定上板相固定，并且上盖板上开有透光孔，用于激光测量头激光束的射入。

进一步的，所述温度测量模块为中间热电偶，固定于竖直后板上，用于测量加热箱中部压电复合梁或器件的温度。

进一步的，所述压电器件固定板下设置有垫板，以支撑器件固定板并调节被测器件的高度。

进一步的，所述加热箱本体外侧设置有固定支架，固定支架包括前后固定支架和左右固定支架，前后固定支架用于调节激光测量头前后位置，左右固定支架用于调节激光测量头左右位置，共同调节固定激光测量头位置。

优选的，所述激光测量头为激光干涉仪测量头，可以实时测出压电层合梁或器件的竖直变形位移。

所述基板上设置有多个绝缘接线块。

基于上述加热箱结构的使用方法，通过加热板对加热箱本体内压电层合梁或器件进行加热，在加热箱本体的保温作用下，温度测量模块监测箱体内温度，调节激光测量头的角度，使得其射出激光束检测压电层合梁或器件的竖直变形位移，以实现观测。

与现有技术相比，本发明的有益效果为：

1.本发明采用两块竖直固定加热板对箱体内部进行加热，加热板自带热电偶，可用于监测加热板具体加热温度，而中间温度由中间热电偶监测。

2、本发明采用箱体上方开孔的方式，既保证被测器件的热变形测量，又保证测量仪器外置于加热箱，避免温度影响。

3、本发明采用激光干涉仪作为被测压电层合梁或器件的测量仪器，可以将测量精度提高到纳米级。

4、本发明采用装配式箱体，零件易加工、制造成本低、互换性高，便于二次修整。

附图说明

构成本申请的一部分的说明书附图用来提供对本申请的进一步理解，本申请的示意性实施例及其说明用于解释本申请，并不构成对本申请的不当限定。

图1为本发明的结构轴侧图；

图2为本发明的结构内部视图；

其中，1基座，2固定下板，3前后固定支架，4固定上板，5左右固定支架，6激光测量头，7上盖板，竖直前板8，9陶瓷接线块，10中间热电偶，11竖直后板，12加热板，13被测压电层合梁或器件，14压电固定板，15垫板。

具体实施方式：

下面结合附图与实施例对本发明作进一步说明。

应该指出，以下详细说明都是例示性的，旨在对本申请提供进一步的说明。除非另有指明，本文使用的所有技术和科学术语具有与本申请所属技术领域的普通技术人员通常理解的相同含义。

需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本申请的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合。

在本发明中，术语如“上”、“下”、“左”、“右”、“前”、“后”、“竖直”、“水平”、“侧”、“底”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，只是为了便于叙述本发明各部件或元件结构关系而确定的关系词，并非特指本发明中任一部件或元件，不能理解为对本发明的限制。

本发明中，术语如“固接”、“相连”、“连接”等应做广义理解，表示可以是固定连接，也可以是一体地连接或可拆卸连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连。对于本领域的相关科研或技术人员，可以根据具体情况确定上述术语在本发明中的具体含义，不能理解为对本发明的限制。

正如背景技术所介绍的，现有技术中存在传统的加热箱基本为封闭式，既不能将测量仪器置于温度场中，也不能将检测激光束准确的照射在被测压电层合梁或其他器件上，无法实现压电层合梁或其他待测器件受热变形的检测的不足，为了解决如上的技术问题，本申请提出了一种可将测量仪器置于温度场外侧，同时将检测激光束准确照射在被测压电层合梁或器件上的新型加热箱基本结构。

如图1所示，本发明采用两对称竖直布置加热板，对箱体进行内部进行加热。

竖直前板8和竖直后板11通过螺栓分别竖直固定与基座1上，固定下板2和固定上板4同时与竖直前板8和竖直后板11相固连，上盖板7在箱体最上方，通过螺栓与固定上板4、竖直前板8和竖直后板11相固连。

前后固定支架3通过螺栓固定于基座1上，左右固定支架5也通过螺栓与前后固定支架3相固连，共同调节激光测量头6前后左右位置，激光测量头6通过螺栓固定于左右固定支架5上。

陶瓷接线块9通过螺栓固定于基座1上，用于连接加热板和热电偶导线。

如图2所示，本发明提供的用于观测压电器件受热变形的加热箱结构的内部视图。

加热板12固定于固定上板4和固定下板2之间。

垫板15固定于基座1上，器件(压电)固定板14固定于垫板15上方，用于固定13压电层合梁或器件。

本发明通过分别固定于固定上板和固定下板的两块竖直加热板，对箱体内压电层合梁或器件进行加热，中间热电偶监测箱体内温度，并利用激光测量头射出的激光束检测压电层合梁或器件的竖直变形位移。从而可以解决传统加热箱不能将测量仪器置于温度场中，也不能将检测激光束准确的照射在被测压电层合梁或其他器件上的不足。并采用上盖板开孔，利用激光干涉仪作为被测压电层合梁或器件的测量仪器，可以将测量精度提高到纳米级。整体加热箱采用装配式，零件易加工、制造成本低、互换性高。

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

上述虽然结合附图对本发明的具体实施方式进行了描述，但并非对本发明保护范围的限制，所属领域技术人员应该明白，在本发明的技术方案的基础上，本领域技术人员不需要付出创造性劳动即可做出的各种修改或变形仍在本发明的保护范围以内。