技术领域本发明涉及疲劳拉伸试验设备领域，具体是一种高频疲劳测试装置，还是一种含有该高频疲劳测试装置的微观形貌观察装置。
背景技术：
随着纳米技术的发展，微纳米材料被广泛的应用于航空航天、汽车工业、半导体、生物医学、MEMS、高分子、太阳能/燃料电池化工、石油、岩石、微电子、微型传感器、半导体材料、自动控制、航空航天、汽车工业及机械工具中。材料的微观力学性能与宏观的经典力学性能存在很大的差异。材料的微纳米力学测试的诸多性能参数中材料的疲劳性能参数测试是非常重要的测试对象之一。为了将对纳米材料和制品力学性能的测量和微观形貌的检测进行有机结合，学术界和工程技术界均在研究一些力学参数测试装置来与光学显微镜(OM)及扫描电子显微镜(SEM)等微纳米观察仪器配合使用，从而可以深入地探索各类纳米材料及制品的微观疲劳行为和机理及其与载荷作用、材料结构和性能间的相关性规律。然而现有的微纳尺度材料的力学性能参数测试装置大都采用滚珠丝杠或伺服油缸等作为传动部分，并且测试的参数主要集中在基于材料的拉伸、扭转实现对强度极限、弹性模量、硬度等参数的测量，而对微纳材料的疲劳性能进行测试的装置很少；另外，现有拉伸疲劳测试也多基于拉伸平台改造，由于驱动系统和传动系统的限制，很难实现高频率的往复加载。另一方面，传统的高周疲劳测试技术由于尺寸原因，很难与显微镜配套使用，从而无法在对样品进行拉伸压缩操作时观察样品微纳米级形貌变化。
技术实现要素：
为了克服现有技术中的拉伸疲劳试验设备无法高频率往复加载的问题，本发明提供了一种高频疲劳测试装置和微观形貌观察装置，该高频疲劳测试装置结构简单，对多种尺寸的试样都能进行测试，适应性较强，而且空间结构紧凑、便于观察。该高频疲劳测试装置还可以与显微成像仪器(如扫描电子显微镜SEM、光学显微镜OM等)配套使用形成微观形貌观察装置，从而对被测试件进行原位微纳米疲劳力学性能测试。本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种高频疲劳测试装置，包括两个夹头和驱动系统，两个夹头间隔一定距离设置，两个夹头能够将测试试样固定于两个夹头之间，该驱动系统能够驱动两个夹头沿两个夹头之间的连线方向同时做简谐运动，该驱动系统包括电机。一种微观形貌观察装置，含有上述的高频疲劳测试装置，该微观形貌观察装置为光学显微镜或扫描电子显微镜，该微观形貌观察装置的物镜的位置与该高频疲劳测试装置的两个夹头之间的中点相对应，该微观形貌观察装置能够观察两个夹头之间的测试试样。本发明的有益效果是，1、由于作为驱动系统的微型电机等部件的高度可以调整，因而直径为微纳尺寸的测试试样的初始长度可以自行设定。2、为了实现测试试样的高频疲劳测试，左右滑块仅能在其初始位置一侧的一定的行程内水平移动。另外，通过该装置也能实现材料的拉伸测试，所以应用范围较广。3、在测试过程中，测试试样一直处于装置的中间位置附近，也是处于显微镜便于观察的范围内，这避免了现有测试装置中试样一端固定、一端移动导致测试图像容易偏移的缺陷，使测试过程便于操作。4、该装置能够测量疲劳性能的几个关键参数是：1.频率；2.应力；3.循环次数。其中应力的测量需要通过扭矩传感器测量扭矩进而换算出试样上所受的拉力F，用显微镜直接测量当时试样的直径D，然后利用获得的。5、整个测试装置的结构简单，体积较小，便于在原子显微镜的狭小空间中工作。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发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。图1是该高频疲劳测试装置的主视图。图2是该高频疲劳测试装置的俯视图。图3是该高频疲劳测试装置的左视图。图中附图标记：1、机座；2、左滑块；3、左连杆；4、左曲柄；5、曲柄销；6、齿轮销；7、右曲柄；8、右连杆；9、右滑块；10、测试试样；11、夹头；12、左小齿轮；13、电机；14、联轴器；15、扭矩传感器；16、右小齿轮；17、大齿轮；18、挡板；19、垫片；20、螺母；21、后支撑板；22、中间板；23、前支撑板。具体实施方式需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。一种高频疲劳测试装置，包括两个夹头11和驱动系统，两个夹头11间隔一定距离设置，两个夹头11能够将微纳尺寸的测试试样10固定于两个夹头11之间，该驱动系统能够驱动两个夹头11沿两个夹头11之间的连线方向同时做简谐运动，该驱动系统包括电机13，如图1至图3所示。由于采用了电机13驱动，从而可以实现高频疲劳测试，该高频疲劳测试装置中，夹头11的运动频率为每分钟50次～1500次。在本实施例中，两个夹头11左右设置，两个夹头11位于同一水平高度，该驱动系统位于两个夹头11之间，两个夹头11之间的距离为20mm～40mm，该驱动系统能够驱动左侧的夹头11沿左右方向做简谐运动，该驱动系统能够驱动右侧的夹头11沿左右方向做简谐运动。该驱动系统还包括左侧的曲柄滑块机构、右侧的曲柄滑块机构和齿轮传动组件，电机13能够依次通过该齿轮传动组件和该左侧的曲柄滑块机构驱动左侧的夹头11做简谐运动，电机13还能够依次通过该齿轮传动组件和该右侧的曲柄滑块机构驱动右侧的夹头11做简谐运动，如图1所示。在本实施例中，该齿轮传动组件包括左小齿轮12、右小齿轮16和大齿轮17，左小齿轮12和右小齿轮16的大小和形状相同，左小齿轮12和右小齿轮16对称的设置于大齿轮17的左右两侧并且与大齿轮17啮合，左小齿轮12的中心线、右小齿轮16的中心线和大齿轮17的中心线相互平行，大齿轮17的中心线垂直于两个夹头11之间的连线，大齿轮17的中心线沿水平方向设置，大齿轮17的中心线位于两个夹头11之间的中心位置。电机13依次通过联轴器14和扭矩传感器15与大齿轮17连接，电机13能够驱动大齿轮17、左小齿轮12和右小齿轮16转动，电机13为微型电机，该微型电机的体积为9cm3～16cm3。在本实施例中，所述高频疲劳测试装置还包括机座1，机座1位于该高频疲劳测试装置的下部，左侧的曲柄滑块机构包括依次连接的左滑块2、左连杆3和左曲柄4，左侧的夹头11固定于左滑块2的右端，机座1上设有用于左滑块2左右滑动的滑槽或滑道，左小齿轮12能够驱动左曲柄4以左小齿轮12的中心线为轴旋转。左连杆3通过曲柄销5与左曲柄4铰接，左曲柄4通过齿轮销6与左小齿轮12连接固定。左侧的曲柄滑块机构和右侧的曲柄滑块机构的大小、形状和结构完全相同。右侧的曲柄滑块机构包括依次连接的右滑块9、右连杆8和右曲柄7，右侧的夹头11固定于右滑块9的左端，机座1上设有用于右滑块9左右滑动的滑槽或滑道，右小齿轮16能够驱动右曲柄7以右小齿轮16的中心线为轴旋转，如图1和图2所示。在本实施例中，两个夹头11做简谐运动的运动周期和频率相同，两个夹头11运动的最大位移也相同；当左侧的夹头11相对于该驱动系统(如大齿轮17)运动到左侧的最远位置时，右侧的夹头11相对于该驱动系统(如大齿轮17)运动到右侧的最远位置；当左侧的夹头11相对于该驱动系统运动到左侧的最近位置时，右侧的夹头11相对于该驱动系统运动到右侧的最近位置。两个夹头11在任意时刻的运动速度的大小相同，但运动方向相反。这样在测试过程中由两个夹头11固定的测试试样10的大部分将位于显微镜的观测范围内。在本实施例中，所述高频疲劳测试装置还包括前支撑板23、中间板22、后支撑板21，前支撑板23、中间板22和后支撑板21之间相互平行，前支撑板23、中间板22和后支撑板21均垂直固定于机座1，中间板22位于前支撑板23和后支撑板21之间，电机13固定于中间板22和后支撑板21之间，电机13的输出轴的轴线和大齿轮17的中心线均垂直于中间板22，该齿轮传动组件固定于前支撑板23和中间板22之间，左侧的曲柄滑块机构和右侧的曲柄滑块机构固定于前支撑板23的外侧。在本实施例中，大齿轮17的背离联轴器14的一侧通过挡板18、垫片19和螺母20固定在前支撑板23上。前支撑板23、中间板22和后支撑板21均焊接在机座1上。前支撑板23、中间板22和后支撑板21上均设有沿竖直方向设置的多个安装孔，电机13与后支撑板21固定连接，左小齿轮12、右小齿轮16和大齿轮17的转动轴的两端插接于前支撑板23和中间板22的该安装孔内，左小齿轮12、右小齿轮16和大齿轮17的转动轴插接于不同的安装孔可以调整该驱动系统(如左小齿轮12、右小齿轮16和大齿轮17)在竖直方向上的位置。所述高频疲劳测试装置的工作过程是，工作前，先将丝状的微纳尺寸的测试试样10粘贴于夹头11上，并使测试试样10受到一定的预紧力。工作时，电机13通过联轴器14驱动与其联接的大齿轮17转动，大齿轮17带动左小齿轮12和右小齿轮16啮合转动。电机13固定在后支撑板21上，大齿轮17、左小齿轮12和右小齿轮16的轴均安装并固定在中间板22和前支撑板23上。后支撑板21、中间板22和前支撑板23上具有安装孔，即根据测试试样10的初始尺寸可以调整电机13、大齿轮17、左小齿轮12和右小齿轮16的安装高度。然后左小齿轮12通过齿轮销6带动左曲柄4转动，左曲柄4带动左连杆3运动，左连杆3再带动左滑块2在机座1上的滑槽内水平左右移动。同理，右小齿轮16通过齿轮销6带动右曲柄7转动，右曲柄7带动右连杆8运动，右连杆8再带动右滑块9在机座1上的滑槽内水平左右移动。左右滑块上均有夹头11，这样测试试样10就在左右滑块的微小移动中做疲劳拉伸，如图1至图3所示。下面介绍一种微观形貌观察装置，该微观形貌观察装置含有上述的高频疲劳测试装置，该微观形貌观察装置为扫描电子显微镜SEM或光学显微镜OM，高频疲劳测试装置安装于微观形貌观察装置内，该微观形貌观察装置的物镜的位置与该高频疲劳测试装置的两个夹头11之间的中点相对应，该微观形貌观察装置能够观察两个夹头11之间的测试试样10。以上所述，仅为本发明的具体实施例，不能以其限定发明实施的范围，所以其等同组件的置换，或依本发明专利保护范围所作的等同变化与修饰，都应仍属于本专利涵盖的范畴。另外，本发明中的技术特征与技术特征之间、技术特征与技术方案之间、技术方案与技术方案之间均可以自由组合使用。