一种声发射传感器的固定冷却装置的制作方法

本实用新型涉及声发射传感器的保护设备技术领域，尤其涉及一种声发射传感器的固定冷却装置。

背景技术：

先进复合材料因其比传统金属材料具有诸多方面的优点，其在航空航天领域得到了广泛的应用，特别是近年来对高温复合材料的研究成为许多先进武器型号关注的热点。模拟力热环境是考核复合材料高温力学性能的重要方法，也是保证复合材料正常使用的重要手段。在高温力学环境下，复合材料会产生损伤，随着损伤的增大，力学性能发生变化，如何监测和评估损伤的演化及严重程度，成为设计部门关心的问题。

近年来，声发射技术作为一种新兴的无损检测技术，它具有实时过程监测、受环境影响较小、信号所含信息量丰富等优点，在复合材料损伤机理方面得到了广泛的应用。声发射技术也成为复合材料力学试验中应用较广的一种损伤监测手段，研究成果也比较多见。

声发射传感器与被测试件的固定安装直接影响着采集信号的质量。在常温环境下，通常采用胶带粘贴及绷带缠绕的方式将声发射传感器与被测试件进行固定，以保证一定的信号灵敏度。但是，在高温环境下，常温声发射传感器以及其固定方式不再适用，也即在高温环境下传感器的安装比较困难。同时，在高温环境下，声发射传感器的适应性较低、噪声较大等问题，使得声发射在高温环境下应用面临着很大的困难。

技术实现要素：

(一)要解决的技术问题

本实用新型提供一种声发射传感器的固定冷却装置，以解决高温环境下，声发射传感器安装困难以及适应性较低的问题。

(二)技术方案

为了解决上述技术问题，本实用新型提供了一种声发射传感器的固定冷却装置，包括夹具组件以及冷却组件，

所述夹具组件包括截面为“]”型的“]”型夹框，所述“]”型夹框的顶面上沿垂直于所述“]”型夹框顶面的方向设置有螺纹孔，

所述冷却组件包括密封冷水舱体以及与所述密封冷水舱体连通的引水管，所述密封冷水舱体设置在所述“]”型夹框的顶面和底面之间，

所述“]”型夹框的顶面与底面之间的距离不小于密封冷水舱体的厚度、结构件厚度以及声发射传感器高度之和。

进一步地，所述“]”型夹框的底面上设置有与声发射传感器适配的限位凹槽。

进一步地，所述限位凹槽为圆形，所述限位凹槽的直径比待安装的声发射传感器的底面直径大1mm。

进一步地，所述“]”型夹框的底面的厚度为4mm，所述限位凹槽的深度为2mm，所述“]”型夹框的顶面的厚度为5mm，所述“]”型夹框的侧面的厚度为5mm。

进一步地，所述密封冷水舱体为长方体型，

所述引水管包括进水管和出水管，所述进水管、出水管分别设置在所述密封冷水舱体长度方向相对的两端。

进一步地，所述密封冷水舱体的长度方向平行于所述“]”型夹框的侧面的宽度方向，且所述密封冷水舱体的长度大于所述“]”型夹框的侧面的宽度。

进一步地，所述密封冷水舱体的长度比所述“]”型夹框的侧面的宽度大20mm，且所述“]”型夹框设置在所述密封冷水舱体长度方向的中间位置。

进一步地，所述密封冷水舱体的宽度不小于所述“]”型夹框的顶面或底面远离所述“]”型夹框的侧面的一端到所述夹框侧面的距离。

进一步地，所述密封冷水舱体、结构件以及声发射传感器从上到下依次固定在所述“]”型夹框的顶面与底面之间。

进一步地，所述装置还包括设置在所述螺纹孔上的紧固螺栓或紧固螺钉。

(三)有益效果

本实用新型的上述技术方案具有如下优点：

本实用新型提供的声发射传感器的固定冷却装置，包括夹具组件以及冷却组件；所述夹具组件包括截面为“]”型的“]”型夹框，所述“]”型夹框的顶面上沿垂直于所述“]”型夹框顶面的方向设置有螺纹孔；所述冷却组件包括密封冷水舱体以及与所述密封冷水舱体连通的引水管，所述密封冷水舱体设置在所述“]”型夹框的顶面和底面之间；所述“]”型夹框的顶面与底面之间的距离不小于密封冷水舱体的厚度、结构件厚度以及声发射传感器高度之和。

本实用新型提供的声发射传感器的固定冷却装置可以安装在试验件的边缘和筋板处，方便了声发射传感器以及其冷却组件的安装；并本实用新型通过冷却组件使夹具组件及安装部位结构件(试验件的边缘和筋板)的温度保持在声发射传感器正常工作范围内，使高温环境下复合材料损伤的声发射监测得到应用。

除了上面所描述的本实用新型解决的技术问题、构成的技术方案的技术特征以及有这些技术方案的技术特征所带来的优点之外，本实用新型的其他技术特征及这些技术特征带来的优点，将结合附图作出进一步说明。

附图说明

图1是本实用新型实施例声发射传感器的固定冷却装置的实际应用装配图；

图2是本实用新型实施例声发射传感器的固定冷却装置的夹具组件的主视图；

图3是图2的左视图；

图4是图2沿高度方向中间位置的剖视俯视图；

图5是本实用新型实施例声发射传感器的固定冷却装置的冷却组件的主视图；

图6是图5的左视图；

图7是图5的俯视图。

图中：1：夹具组件，11：顶面，12：侧面，13：底面，14：紧固螺钉，15：限位凹槽；2：冷却组件，21：密封冷水舱体，22：引水管；3：声发射器传感器；4：结构件。

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的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的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。

在本实用新型的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“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。

此外，在本实用新型的描述中，除非另有说明，“多个”、“多根”、“多组”的含义是两个或两个以上，“若干个”、“若干根”、“若干组”的含义是一个或一个以上。

如图1所示，本实用新型实施例提供的声发射传感器的固定冷却装置，包括夹具组件1以及冷却组件2。其中，如图2所示，所述夹具组件1包括截面为“]”型的“]”型夹框，所述“]”型夹框的顶面11上沿垂直于所述“]”型夹框顶面11的方向设置有螺纹孔。如图5所示，所述冷却组件2可以对声发射传感器安装的结构件和夹具组件进行冷却，以保证声发射传感器处在正常工作温度范围内，其包括密封冷水舱体21以及与所述密封冷水舱体21连通的引水管22；密封冷水舱体21里面充流动的冷却水，引水管22起到与密封冷水舱体21和外部冷却水流导管相连接的功能。如图1所示，所述密封冷水舱体21设置在所述“]”型夹框的顶面11和底面13之间，所述“]”型夹框的顶面11与底面13之间的距离不小于密封冷水舱体21的厚度、结构件4(所述结构件指的是试验件用于固定声发射传感器的结构，例如试验件的边缘或筋板)的厚度以及声发射传感器3高度之和。

需要说明的是，密封冷水舱体21的厚度的指的是密封冷水舱体21与所述“]”型夹框的高度一致的方向上的跨度距离，结构件4的厚度指的是试验件上安装在“]”型夹框的顶面11与底面13之间的部位与所述“]”型夹框的高度一致的方向上的跨度距离，所述声发射传感器3的高度指的是声发射传感器3与“]”型夹框的高度一致的方向上的跨度。如图2所示，“]”型夹框按照图1方向放置时，与“]”型夹框的高度一致的方向指的是竖直方向。

可以理解的是，所述“]”型夹框的顶面11上沿垂直于所述“]”型夹框顶面的方向设置有螺纹孔，具体的，螺纹孔可为M6型号，在使用时，螺纹孔内设置紧固螺栓或紧固螺钉14。

可以理解的是，所述“]”型夹框的顶面11与底面13之间的距离不小于密封冷水舱体21的厚度、结构件4厚度以及声发射传感器3高度之和，也即所述“]”型夹框的顶面11与底面13之间的距离至少能安装上密封冷水舱体21、用于安装声发射传感器3的试验件部位以及声发射传感器3，可见，所述“]”型夹框的高度H可以根据声发射传感器3高度、结构件4厚度和冷却组件2的密封冷水舱体21的厚度确定。

本实施例声发射传感器的固定冷却装置可将所述密封冷水舱体21、结构件4以及声发射传感器3从上到下依次固定在所述“]”型夹框的顶面11与底面13之间，并通过“]”型夹框的顶面11的紧固螺栓或紧固螺钉14施加一定的力将声发射传感器3与冷却组件2以及试验件固定；密封冷水舱体21放置在结构件4与“]”型夹框的顶面11之间，起到冷却结构件4与夹具组件1的目的，从而使声发射传感器3保持在正常工作的温度范围内。

本实施例声发射传感器的固定冷却装置通过“]”型夹框可方便的将声发射传感器3安装到试验件的边缘或筋板处，解决了高温环境下，声发射传感器3固定难的问题；通过冷却组件2使夹具组件1、试验件的安装部位的温度保持在声发射传感器3的正常工作范围内，解决了高温环境下，声发射传感器3适应性差的问题，从而使高温环境下复合材料损伤的声发射监测得到应用。

为了更好的固定以及限制声发射传感器3的水平方向的位移，如图2、3或4所示，优选的可在所述“]”型夹框的底面13上侧上设置有与声发射传感器3适配的限位凹槽15。

现有形式的声发射传感器的底面一般为圆形结构，所以作为一种优选方案，所述限位凹槽15为圆形，限位凹槽15的直径由声发射传感器3的底面的直径确定，一般所述限位凹槽15的直径比待安装的声发射传感器3的底面直径大1mm。

根据材质以及施工要求，一般所述“]”型夹框的底面13的厚度为4mm，所述限位凹槽15的深度为2mm，所述“]”型夹框的顶面11的厚度为5mm，所述“]”型夹框的侧面12的厚度为5mm，即可满足声发射传感器3的固定强度需求，且此尺寸的夹具组件小巧轻便、方便安装。

如图5、6、7所示，本实施例声发射传感器的固定冷却装置给出了一种密封冷却水舱体的结构。所述密封冷水舱体21为长方体型，所述引水管包括进水管和出水管，所述进水管、出水管分别焊接在所述密封冷水舱体21长度方向相对的两端，以加强水流效率。

长方形密封舱体21的尺寸要与声发射传感器安装部位尺寸和夹具尺寸协调一致。

如图1所示，所述密封冷水舱体21的长度方向可平行于所述“]”型夹框的侧面12的宽度方向，且所述密封冷水舱体21的长度大于所述“]”型夹框侧面的宽度。作为一种本实用新型的一个优选实施例，所述密封冷水舱体21的长度可比所述“]”型夹框的侧面12的宽度大20mm，且所述“]”型夹框设置在所述密封冷水舱体21长度方向的中间位置。

可以理解的是，“]”型夹框设置在所述密封冷水舱体长度方向的中间位置，这样所述引水管22就可以设置在所述“]”型夹框的侧面宽度方向的两侧，而不需要设置在所述]”型夹框的顶面11和底面13之间，确保了设备间安装紧凑，且便于实现各设备间通过紧固螺栓或紧固螺钉14压紧固定。

需要说明的是，所述“]”型夹框侧面的宽度方向指的是，图4中d1的直线方向，所述密封冷水舱体21的长度方向平行于所述“]”型夹框侧面的宽度方向指的是，所述密封冷水舱体21的长度方向与d1平行，也即所述密封冷水舱体21是穿设在所述“]”型夹框的顶面11和底面13之间，且其延伸的长度方向与所述“]”型夹框的高度方向垂直。

作为本实用新型的一个实施例，所述密封冷水舱体21的宽度不小于所述“]”型夹框的顶面11或底面13远离所述“]”型夹框的侧面12的一端到所述夹框的侧面12的距离。也即，所述密封冷水舱体的宽度至少能够覆盖所述]”型夹框的顶面11以及底面13整个表面的跨度，从而保证冷却水与]”型夹框、试验件以及声发射传感器的换热面积，更好的实现降温。

本实施例声发射传感器的固定冷却装置的制备以及应用过程具体如下：根据声发射传感器的直径确定圆形凹台的直径D；测量声发射传感器的高度H3；

确定安装声发射位置处的结构件厚度为H1；确定密封冷却舱体的厚度为H2；确定声发射传感器夹具的高度H≥H1+H2+H3；

根据传感器夹具的长度d2确定冷却组件的宽度L3，使L3≥d2；

根据安装声发射传感器的位置适度放宽密封水冷舱体的长度L的尺寸，使试验件的冷却区域稍微增大。

确定两根出水管和进水管之间的距离L2的尺寸，使L2≥d1+20，保证安装空间；

将声发射传感器、夹具组件和冷却组件依次按图1的顺序安装在试验件上，通过夹具上部的紧固螺钉将各个部分拧紧；将引水管接上冷却水，使冷却水在长方形密封冷水舱体内流动；开始试验件加热，并实时测量声发射传感器安装部位的温度，通过调节冷却水的流量使声发射传感器安装部位的温度保持在传感器正常工作范围之内。

需要说明的是，本实施例声发射传感器的固定冷却装置的夹具组件的框架不限于实施例中给出的“]”型，只要是一端开口的套设结构均可以，例如，工字形夹。

综上所述，本实施例声发射传感器的固定冷却装置能够保证声发射传感器能在正常工作温度下使用，其可以安装在试验件的边缘和筋板处，通过冷却组件使夹具组件及试验件安装部位的温度保持在声发射传感器的正常工作范围内，使高温环境下复合材料损伤的声发射监测得到应用；且，本实施例声发射传感器的固定冷却装置结构简单，便于安装。

最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本实用新型的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本实用新型进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本实用新型各实施例技术方案的精神和范围。