钣金强度快速检测装置及其检测方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及金属材料强度检测技术领域，特别是涉及一种钣金强度快速检测装置 及其检测方法。
【背景技术】
[0002] 对于金属材料而言，硬度值测试是评定金属材料力学性能最常用的指标之一。目 前对于金属硬度检测主要有布氏、洛氏、维氏、努氏、韦氏、巴氏等检测方式。其中布、洛、维 三种试验方法是最常用的，它们是金属硬度检测的主要试验方法。布氏检测方法因其检测 头为钢球，钢球尺寸较大，压痕面积较大，所以布氏检测方法可以检测出材料一定面积范围 内的硬度平均值，而对于检测表面积较小材料硬度值或者检测材料局部硬度值则不适用。 同时因为钢球本身的变形问题会影响测量数据的准确性。因此布氏测量方法适用于表面相 对粗糙的大型钢件。洛式测量方法中的检测头为金刚石，因此常适用于较高硬度的金属材 料硬度测量中，要求工件晶粒较细。维氏硬度检测同洛式检测方法一样，检测头为金刚石， 不同之处在于金刚石夹角度数和负载;维氏硬度检测常使用于表面平整的材料，而且维氏 硬度常用于显微分析材料硬度中，可以对极小的材料进行硬度测量。
【发明内容】
[0003] 本发明旨在提供一种新型的钣金强度快速检测装置，基于惠斯通电桥结构，实现 精度高、体积小、数据处理快。本发明的目的由以下技术方案实现：
[0004] -种钣金强度快速检测装置，包括依次连接的测试探头、传感模块、数据处理模 块、显示模块;所述传感模块包括具有惠斯通电桥结构的传感器，传感模块通过该传感器与 数据处理模块连接。
[0005] 作为具体的技术方案，所述测试探头为金刚石圆珠探头。
[0006] 作为具体的技术方案，所述传感模块还包括传导杆、弹性部件;所述传导杆一端与 测试探头连接，一端与弹性部件连接;弹性部件另一端与传感器连接。
[0007] 作为具体的技术方案，所述传感模块还包括供电模块，所述供电模块为所述传感 器供电。
[0008] 作为具体的技术方案，所述传感器为由四个相同PZT材料电阻组成惠斯通电桥结 构的压电传感器。
[0009] 作为具体的技术方案，所述数据处理模块包括滤波模块、数模转换模块、数据分析 丰旲块。
[0010] 作为具体的技术方案，所述传感器惠斯通电桥结构中的任意一个电阻为感压单 J L· 〇
[0011] 本发明的另一目的还在于提供了一种用于上述检测装置的检测方法，简单快速。 上述检测方法的技术方案如下：
[0012] -种基于上述钣金强度快速检测装置的检测方法，包括以下步骤：
[0013] a、测试探头对待测钣金表面进行施压至测试探头完全缩进所述测试装置内部； [0014] b、测试探头施加的压力反传导至传感模块，引起传感模块中惠斯通电桥结构的传 感器发生电压变化，由此输出信号至数据处理模块；
[0015] c、数据处理模块对该信号进行分析、处理、校正、计算，得出待测钣金强度，该强度 的计算方式为：
[0016] ff = 0. 204 X--- ,--33--· π?Κ?) - - d2) 5
[0017]其中，Η为强度，ξ为压力矫正参数，ΔΕ为电压变化，d33为传感器的压电系数，D为测 试探头的半径，d为压痕的直径；
[0018] d、输出该强度数值至显示模块。
[0019] 作为具体的技术方案，所述b步骤还包括将测试探头施加的压力按比例降低到传 感器的工作范围l〇-l〇〇kg/cm2之内。
[0020] 作为具体的技术方案，所述b步骤中惠斯通电桥结构中的其中任意一个电阻作为 感压单元，其余电阻保持不变。
[0021] 本发明提供了一种体积小、精度高的钣金强度快速检测装置，基于惠斯通电桥结 构，能够快速、简便的测试出钣金元件的强度；同时还提供了一种用于该检测装置的检测方 法，简单直接、精度高、可重复性强。
【附图说明】
[0022] 附图1为本发明提供的钣金强度快速检测装置的结构示意图。
[0023] 附图2为本发明提供的钣金强度快速检测装置中传感装置惠斯通电桥结构的传感 器的结构示意图。
【具体实施方式】
[0024] 如图1所示，本发明提供的钣金强度快速检测装置包括依次连接的测试探头1、传 感模块、数据处理模块5以及显示模块6,该传感模块包括依次连接传导杆2、弹性部件3和传 感器4,传感模块分别通过传导杆2、传感器4与测试探头1、数据处理模块5连接。
[0025] 在本实施例中，测试探头1为金刚石圆珠探头。
[0026] 如图2所示，传感器4为由四个相同PZT材料电阻组成惠斯通电桥结构的压电传感 器，其中任意一个电阻，例如R:，作为感受压力的敏感单元，在该传感器中还配备了一个供 电模块，给传感器供电。
[0027]数据处理模块包括滤波模块、数模转换模块、数据分析模块，数据处理模块将从传 感器传递过来的信号进行滤波、转换、分析、计算，最终得出结果。
[0028] 为了更好的阐述本发明的工作原理，下面对本发明的工作过程进行具体说明：
[0029] 当用该测试装置对钣金材料进行强度测试时，将测试探头1与待测钣金表面进行 施压，待测试探头1完全缩进测试装置内部时的压力即为施加在该待测钣金强度的压力，压 力通过传导杆2将压力作用到弹性部件3上，弹性部件3又通过比例降压后作用到传感装置 中传感器4的感压单元电阻上，引起该感压单元的电阻值发生变化，电路发生失衡，由此输 出一个信号，通过数据处理模块5对该信号的大小进行分析、处理、校正、计算，最终输出该 待测钣金材料的强度数值至显示模块6进行显示。
[0030] 与本发明工作原理对应的检测步骤如下：
[0031] 步骤a、测试探头对待测钣金表面进行施压至测试探头完全缩进所述测试装置内 部；
[0032] 步骤b、测试探头施加的压力反传导至传感模块，引起传感模块中惠斯通电桥结构 的传感器发生电压变化，由此输出信号至数据处理模块；
[0033]步骤c、数据处理模块对该信号进行分析、处理、校正、计算，得出待测钣金强度，该 强度的计算方式为： λ ? ξΙ^Ε J. d令'
[0034] ff = Θ. 2()1 x -:-,-…-. πΙ){1) - V// - d1) '
[0035] 其中，Η为强度，ξ为压力矫正参数，ΔΕ为电压变化，d33为传感器的压电系数，D为测 试探头的半径，d为压痕的直径；
[0036]步骤d、输出该强度数值至显示模块。
[0037] 具体的，在其步骤b中，还通过弹性部件3将测试探头1施加的压力按比例降低到传 感器的工作范围l〇-l〇〇kg/cm2之内，传感器4中的一个电阻作为感压单元Ri，接收到弹性部 件3施加的压力，而其余电阻R 2、R3、R4保持不变，从而引起传感器发生电压变化，输出信号。
[0038] 本发明不局限于上述实施例，基于上述实施例，例如将传感器中的感压单元以另 一电阻进行替换，又或者将电压、信号方向的变更等未做出创造性劳动的简单替换，应当属 于本发明揭露的范围。
【主权项】
1. 一种饭金强度快速检测装置，其特征在于:包括依次连接的测试探头、传感模块、数 据处理模块、显示模块;所述传感模块包括具有惠斯通电桥结构的传感器，传感模块通过该 传感器与数据处理模块连接。2. 如权利要求1所述的检测装置，其特征在于:所述测试探头为金刚石圆珠探头。3. 如权利要求1所述的检测装置，其特征在于:所述传感模块还包括传导杆、弹性部件； 所述传导杆一端与测试探头连接，一端与弹性部件连接;弹性部件另一端与传感器连接。4. 如权利要求1所述的检测装置，其特征在于:所述传感模块还包括供电模块，所述供 电模块为所述传感器供电。5. 如权利要求1所述的检测装置，其特征在于:所述传感器为由四个相同PZT材料电阻 组成惠斯通电桥结构的压电传感器。6. 如权利要求1所述的检测装置，其特征在于:所述数据处理模块包括滤波模块、数模 转换模块、数据分析模块。7. 如权利要求1-6任意一项所述的检测装置，其特征在于:所述传感器惠斯通电桥结构 中的任意一个电阻为感压单元。8. -种基于权利要求1所述的饭金强度快速检测装置的检测方法，其特征在于，包括W 下步骤： a、 测试探头对待测饭金表面进行施压至测试探头完全缩进所述测试装置内部； b、 测试探头施加的压力反传导至传感模块，引起传感模块中惠斯通电桥结构的传感器 发生电压变化，由此输出信号至数据处理模块； C、数据处理模块对该信号进行分析、处理、校正、计算，得出待测饭金强度，该强度的计 算方式为：.其中，Η为强度，ξ为压力矫正参数， ΑΕ为电压变化，d33为传感器的压电系数，D为测试探头的半径，d为压痕的直径； d、输出该强度数值至显示模块。9. 如权利要求8所述的检测方法，其特征在于:所述b步骤还包括将测试探头施加的压 力按比例降低到传感器的工作范围lO-lOOkg/cm2之内。10. 如权利要求8所述的检测方法，其特征在于:所述b步骤中惠斯通电桥结构中的其中 任意一个电阻作为感压单元，其余电阻保持不变。
【专利摘要】本发明提供了一种钣金强度快速检测装置及其检测方法，检测装置包括依次连接的测试探头、传感模块、数据处理模块、显示模块；所述传感模块包括具有惠斯通电桥结构的传感器，传感模块通过该传感器与数据处理模块连接。本发明提供的检测装置体积小、精度高能够快速、简便的测试出钣金元件的强度，同时本发明提供的检测方法，简单直接、精度高、可重复性强。
【IPC分类】G01N3/42
【公开号】CN105547880
【申请号】CN201511034496
【发明人】吴云溪, 李健平, 叶玉春
【申请人】广东科学技术职业学院
【公开日】2016年5月4日
【申请日】2015年12月31日