一种持续稳定的高精度真空压力加载装置的制造方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及试验装置，尤其涉及一种持续稳定的高精度真空压力加载装置。
【背景技术】
[0002]试验成为现在科学研究和工业产品性能检测中一种必不可少的手段，尽可能准确地复现真实情况是试验中最为关注的问题之一，然而由于试验条件以及其复杂性很难做到准确模拟。试验中会经常需要对物体表面施加一定大小的正压力，尤其是为在真空环境中的测试对象提供一持续稳定的高精度压力加载，以达到测试的要求。例如材料的接触热阻高真空环境下的稳态测试，接触热阻是与材料的接触压力密切相关的参数，为保证测试的准确性，一般得到一组稳态的接触热阻数据通常需要8个小时以上的持续稳定的高精度压力加载，为满足持续稳定的高精度真空压力加载的技术要求，现有的高精度压力加载设备如接触热阻测试的压力加载系统，如Kempers Roger发表在国际权威测量类期刊Review Science Instrument 第 80 期 095111 页的 A high-precis1n apparatus for thecharacterizat1n of thermal interface materials 所米用的 0.2% 精度的接触热阻测试的压力加载系统，几乎都是采用复杂且昂贵的全闭环控制直线电机系统来满足此苛刻需求，很难做到采用简单的结构、经济的成本实现对于已知大小压力的长时间高精度持续稳定的加载和测量。
【发明内容】
[0003]本发明所要解决的技术问题在于提供一种持续稳定的高精度真空压力加载装置，该装置可以为在真空环境中的测试对象提供一持续稳定的高精度压力加载，尤其是高真空环境下的接触热阻对象的长时间稳态测试，以满足不同测试过程中对于不同精度连续可调节且长时间持续稳定的压力加载要求。
[0004]实现本发明目的的技术方案是:
一种持续稳定的高精度真空压力加载装置，包括液压动力单元、液压缸、密封底盘、真空罩、力传感器、支架、压力显示/设定面板、全闭环压力控制加载系统、数据采集系统和真空系统；液压缸上端通过多层密封圈固定在密封底盘的中间孔内，下端与液压动力单元连接；液压缸的伸出杆与支架上活动的部分水平接触，并可通过该活动部分施力于待测样品；密封底盘上分别设置有真空抽放气口、真空罩和与数据采集系统连接的数据线接口，真空抽放气口与真空系统连接，力传感器分别设置在待测样品的上、下端并通过支架固定。
[0005]所述液压动力单元包括液压泵源、压力滤油器、安全溢流阀、比例控制阀、电子压力继电器、液压压力表、三位四通电磁换向阀、双单向节流阀和液压缸，压力滤油器、安全溢流阀、比例控制阀、电子压力继电器、液压压力表、三位四通电磁换向阀、双单向节流阀分别固定在液压泵源上并依次连接，再通过液压管路与液压缸相连。
[0006]所述全闭环压力控制加载系统包括顺序连接的PLC控制器、比例放大器、比例控制阀、液压缸和力传感器，力传感器与PLC控制器连接，比例控制阀还与液压泵源连接。
[0007]本发明与现有技术相比，本发明采用全闭环压力加载系统，能为高真空环境下的测试对象提供一持续稳定的高精度的压力加载，且结构简单经济；能有效克服在随着真空罩内真空度的迅速提高密封底盘的快速应力变形进而造成对测试对象的瞬间压力冲击的问题，避免了现有技术所采用的例如机械螺杆和直线电机等这种刚性连接造成的对测试对象的瞬间冲击；本装置安装方便，使用灵活，压力加载通过密封底盘上的液压缸推动伸出杆执行，方便真空罩内的测试样品和测试设备的布置，并能模拟高真空环境；测试对象的压力加载大小可以方便的通过PLC控制面板进行方便的设定。
【附图说明】
[0008]图1为本发明实施例高精度真空压力加载装置的结构示意图。
[0009]图2为本发明液压动力单元I的液压原理示意图。
[0010]图3为本发明全闭环控制系统原理示意图。
【具体实施方式】
[0011]以下结合附图和具体实施例对本发明提出的高精度真空压力加载装置及方法作进一步详细说明。需说明的是，附图均采用非常简化的形式，仅用于方便、清晰地辅助说明本发明实施例的目的。
[0012]参照图1，本发明一种高精度真空压力加载装置，由液压动力单元1、液压缸2、密封底盘3、真空罩4、力传感器5、待测样品6、支架7、压力显示/设定面板8、数据采集系统和真空系统组成，力传感器5布置在待测样品6的上下端并通过支架7固定；液压缸2的端部通过多层密封圈固定在密封底盘3的中间孔内；液压缸2的伸出杆与支架7上活动的部分水平接触并可通过该活动部分施力于待测样品6 ;密封底盘3上设置有真空抽放气口 9用于与真空系统连接；密封底盘3上也设置有数据线接口 10用于与数据采集系统相连；密封底盘3上再设置一真空罩4，此真空罩4为整个测试区域提供一真空环境。
[0013]参照图2，液压动力单元I包括液压泵源11、压力滤油器12、安全溢流阀13、比例控制阀14、电子压力继电器15、液压压力表16、三位四通电磁换向阀17、双单向节流阀18、液压缸2，压力滤油器12、安全溢流阀13、比例控制阀14、电子压力继电器15、液压压力表16、三位四通电磁换向阀17、双单向节流阀18、分别固定在液压泵源11上并按图2相互连接，再通过液压管路与液压缸2相连。
[0014]参照图3，全闭环控制系统包括PLC控制器19、液压泵源11、比例放大器20、比例控制阀14、液压缸2和力传感器5组成，通过压力显示/设定面板8的力(F)值的初始设定发送信号给PLC控制器19，进而PLC控制器19再发送信号给比例放大器20，比例放大器20再发送电压(V)信号给液压动力单元I中的比例控制阀14，比例控制阀14通过调节流入液压缸2中的液压油流量，进而改变液压缸2中的伸出杆的推力大小，力传感器5的测量F数值再反馈给PLC控制器19，并与力(F)的设定值适时比对调整，以此达到精确控制测试样品13的在不同测试过程中对于不同精度连续可调节且长时间持续稳定的压力加载要求。
[0015]本发明所述装置的安装过程如下:
如图1所示，液压缸2安装时，先把液压缸2的伸出端用多层密封圈固定在密封底盘3中间的孔中，再把液压缸2的伸出杆与支架7上活动的部分水平接触固定，并调节密封底盘3的水平，支架7上依次放置力传感器5、待测样品6、力传感器5。再在密封底盘3的下部或外侧依次组装如图2所示的液压动力单元1，压力滤油器12、安全溢流阀13、比例控制阀14、电子压力继电器15、液压压力表16、三位四通电磁换向阀17、双单向节流阀18、分别固定在液压泵源11上并按图2相互连接，再通过液压管路与液压缸2相连。再连接如图3所示的控制系统组件，依次连接PLC控制器19、液压泵源11、比例放大器20、比例控制阀14、液压缸2，通过密封底盘3上的数据线接口 10连接力传感器5和压力显示/设定面板8，并通过PLC控制器19设定相关参数进行系统调试。
[0016]工作时，按上述安装过程放置好力传感器5、待测样品6和相关附件以及相关接口管路后，罩上真空罩8，开始抽真空，当真空腔内真空度达到规定要求后，此时设定压力显示/设定面板8的需要设定的力大小值，并执行即可。
【主权项】
1.一种持续稳定的高精度真空压力加载装置，其特征是:包括液压动力单元、液压缸、密封底盘、真空罩、力传感器、支架、压力显示/设定面板、全闭环压力控制加载系统、数据采集系统和真空系统；液压缸上端通过多层密封圈固定在密封底盘的中间孔内，下端与液压动力单元连接；液压缸的伸出杆与支架上活动的部分水平接触，并可通过该活动部分施力于待测样品；密封底盘上分别设置有真空抽放气口、真空罩和与数据采集系统连接的数据线接口，真空抽放气口与真空系统连接，力传感器分别设置在待测样品的上、下两端，并通过支架固定。2.根据权利要求1所述的持续稳定的高精度真空压力加载装置，其特征是:所述液压动力单元包括液压泵源、压力滤油器、安全溢流阀、比例控制阀、电子压力继电器、液压压力表、三位四通电磁换向阀、双单向节流阀和液压缸，压力滤油器、安全溢流阀、比例控制阀、电子压力继电器、液压压力表、三位四通电磁换向阀、双单向节流阀分别固定在液压泵源上并依次连接，再通过液压管路与液压缸相连。3.根据权利要求1所述的持续稳定的高精度真空压力加载装置，其特征是:所述全闭环压力控制加载系统包括顺序连接的PLC控制器、比例放大器、比例控制阀、液压缸和力传感器，力传感器与PLC控制器连接，比例控制阀还与液压泵源连接。
【专利摘要】本发明公开了一种持续稳定的高精度真空压力加载装置，包括液压动力单元、液压缸、密封底盘、真空罩、力传感器、支架、全闭环压力控制加载系统、数据采集系统和真空系统；液压缸上端通过多层密封圈固定在密封底盘的中间孔内，下端与液压动力单元连接；液压缸的伸出杆与支架上活动的部分水平接触，并可通过该活动部分施力于待测样品；密封底盘上分别设置有真空抽放气口、真空罩和与数据采集系统连接的数据线接口，真空抽放气口与真空系统连接，力传感器分别设置在待测样品的上、下两端，并通过支架固定。本装置安装方便，使用灵活，并能模拟高真空环境；测试对象的压力加载大小可以方便的通过PLC控制面板进行方便的设定。
【IPC分类】G01N3/12
【公开号】CN105628503
【申请号】CN201410615824
【发明人】张平, 杨道国, 陈显平, 蔡苗
【申请人】桂林电子科技大学
【公开日】2016年6月1日
【申请日】2014年11月5日