线位置的限定，便于实现对试件侧面各点的均匀冷却，通过对流风扇的强制对流，便于实现对试件侧面各点的快速、均匀降温，减小因为低温箱各点散热的不均匀性或冷却器相对于试件的不对称性等导致的试件各点环境温度不均匀的程度，利于得到更准确的实验要求温度下试件的低温振动疲劳性能数值。
[0029]4、采用压电换能器及超声信号发生器作为机械振动产生元件，便于得到对工件进行快速甚至高频疲劳加载，在短时间内达到超高周周次疲劳加载，相对于传统疲劳试验机，可以节省大量时间，大幅减少设备的能源消耗，如采用输出频率为20kHz的超声正弦波信号的超声信号发生器及与该超声正弦波信号匹配的压电换能器。
【附图说明】
[0030]图1是本实用新型所述的一种用于低温超声振动疲劳实验的系统一个具体实施例的结构示意图；
[0031]图2是本实用新型所述的一种用于低温超声振动疲劳实验的系统一个具体实施例中，低温箱的局部结构示意图；
[0032]图3是本实用新型所述的一种用于低温超声振动疲劳实验的系统一个具体实施例中，上盖及冷却器的结构及连接关系示意图；
[0033]图4是本实用新型所述的一种用于低温超声振动疲劳实验的系统一个具体实施例中，延长杆的结构示意图。
[0034]图中的标号分别代表:1、压电换能器，2、位移放大器，3、延长杆，4、试件，5、上盖，
6、冷却介质进口，7、冷却介质出口，8、冷却器，9、温度传感器，10、低温箱外层，11、低温箱内层，12、红外摄像机，13、对流风扇，14、真空接口，15、冷却装置，16、真空栗，17、超声信号发生器，18、控制器，19、密封橡胶圈，20、密封减震橡胶圈。
【具体实施方式】
[0035]下面结合实施例对本实用新型作进一步的详细说明，但是本实用新型的结构不仅限于以下实施例。
[0036]实施例1:
[0037]如图1至图4所示，一种用于低温超声振动疲劳实验的系统，包括压电换能器I及超声信号发生器17，所述压电换能器I的电能输入端与超声信号发生器17的交流电信号输出端电连接，所述压电换能器I的机械振动输出端上连接试件4;
[0038]还包括低温箱，所述低温箱为密闭的箱体结构，试件4位于所述低温箱中，所述低温箱中还设置有冷却器8，低温箱的外部还设置有冷却装置15，所述冷却装置15通过管道与冷却器8相连；
[0039]所述冷却器8为螺旋盘管状结构，试件4的往复运动方向位于螺旋盘管状结构的轴线上；
[0040]还包括设置于低温箱中的对流风扇13，所述对流风扇13的轴线与螺旋盘管状结构的轴线共线。
[0041]本实施例中，以上设置的低温箱，用于为试件4提供低温周期振动疲劳实验环境，设置的超声信号发生器17用于把市电或其他电力来源转换成高频交流电信号，压电换能器I用于将所述高频交流电信号转换成机械振动信号，这样，以上机械振动信号作用于试件4，可使得试件4在某一低温环境中完成周期振动疲劳实验。这样，本装置相较于现有振动疲劳实验设备，可模拟被测试试件4的实际工作低温环境，便于得到能直接反映试件4在某一低温环境下，准确的周期振动疲劳性能试验数值或测量数值。
[0042]以上设置的冷却器8及冷却装置15中，冷却器8作为换热部件，用于吸收低温箱中的热量，冷却装置15与冷却器8之间的管道用于循环冷流体，冷流体作为以上热量的载体；以上热量通过冷却装置15与冷却器8之间的管道传递到冷却装置15后，在冷却装置15中释放，冷流体再次进入到冷却器8中，继续对低温箱中环境进行降温。
[0043]具体的，根据低温箱中所需要的温度值，以上冷却器8可以设置成一个蒸发器，冷却装置15可以设置成一个冷凝器，冷却介质采用氟利昂，即对低温箱进行降温采用空调的原理;根据试件4的具体测试需要，若需要在低温箱中得到一个深冷环境，冷却器8可以采用一根螺旋状的换热管道，即弯曲成弹簧状的换热管道，冷却装置15包括降温装置及冷流体循环装置，以间壁式换热的原理，冷流体采用甲醇或乙醇，通过冷流体循环装置强迫冷流体在冷却器8及冷却装置15之间循环，达到可将低温箱中温度冷却至零下110°C以下的目的，实现低温箱中温度可在室温与极低的温度内线性可调，作为本领域技术人员，冷却装置15也可不包括降温装置，即采用注入深冷的冷流体并使冷流体循环的方案也可实现实用新型目的。
[0044]进一步的，由于试件4在测试工况下，试件4上各点可能产生不等速的发热，为利于测试工况下试件4上各点温度的均匀性，使得各点的温度尽量实验要求的温度，在冷却器8的轴线上设置对流风扇13，以上对流风扇13工作时产生的风力可实现对试件4各点的强制冷却，达到均匀试件4各点温度的目的。
[0045]进一步的，对冷却器8特定形状的限定，同时对试件4往复运动方向与冷却器8轴线位置的限定，便于实现对试件4侧面各点的均匀冷却，通过对流风扇13的强制对流，便于实现对试件4侧面各点的快速、均匀降温，减小因为低温箱各点散热的不均匀性或冷却器8相对于试件4的不对称性等导致的试件4各点环境温度不均匀的程度，利于得到更准确的实验要求温度下试件4的低温振动疲劳性能数值。
[0046]实施例2:
[0047]如图1至图4所示，本实施例在实施例1的基础上作进一步限定:由于现有压电换能器I中无论采用单晶或陶瓷材料，得到的机械变形位移均很小，如仅有几微米，为放大以上位移，以得到更为准确的测量值，所述压电换能器I的机械振动输出端上还连接有位移放大器2，所述试件4连接于位移放大器2上。所述位移放大器2是基于谐振时不同部位位移不同，实现振动位移的放大。比较常用的形状有:指数形、圆锥形、阶梯形位移放大器2。
[0048]由于压电换能器I及位移放大器2在工作时均有发热现象，为避免或减轻以上发热对试件4的正常低温测试造成影响，还包括侧面设置有翅片的延长杆3，所述试件4通过延长杆3与位于放大器相连。设置在延长杆3侧面上的翅片用于进一步强化延长杆3表面的散热效果。
[0049]在具体运用时，为避免针对本实验系统对压电换能器I进行特殊设计以使得其适应低温环境，优选是将压电换能器I设置在低温箱的外部，这样，要在低温箱中得到密闭的低温环境，本系统中的周期振动部件需要与低温箱产生固定约束关系，为延长低温箱的使用寿命，所述低温箱包括低温箱外层10及低温箱内层11，所述低温箱外层10为材质为金属的箱体结构，所述低温箱内层11为设置于低温箱外层10内侧的隔热层。本低温箱结构中，低温箱外层10作为低温箱的强度层，低温箱内侧作为隔热层，以使得本系统在工作时，低温箱外层10与外界发生充分的热交换也不至于使得低温箱内部热吸收过快，这样，便于实现本系统在工作时，作为低温箱强度层的低温箱外层10温度不至于过低，达到延长低温箱使用寿命的目的。
[0050]为便于实现本系统周期振动加载及控制、试件4环境温度的自动控制，还包括控制器18，所述超声信号发生器17的控制端和/或输出端与控制器18电连接、所述冷却装置15的控制端和/或反馈端与控制器18电连接。
[0051]为便于直观的获取低温箱内的温度值，实时监控低温箱中的温度，并实现以上温度引导本系统自动开始或停止工作，还包括设置于所述低温箱上的温度传感器9，所述温度传感器9的信号输出端与控制器18电连接。
[0052]为便于实时监测疲劳裂纹的萌生和扩展过程，并实现以上疲劳裂纹引导本系统的自动启停，还包括设置于低温箱中的红外摄像机12，所述红外摄像机12的信号采集端正对所述试件4，所述红外摄像机12的信号输出端与控制器18电连接。
[0053]实施例3:
[0054]如图1至图4所示，本实施例在以上实施例提供的任意一个技术方案的基础上作进一步限定:为使得本系统可实现低温、真空环境下的试件4振动疲劳实验，同时实现真空隔热，利于隔热效果，以提高对试件4的温度控制精度，得到更为准确的低温振动疲劳实验值，所述低温箱上还开设有真空接口 14，所述真空接口 14通过管道连接有位于低温箱外部的真空栗16。本方案还具有降低冷却介质用量，降低能耗的目的。
[0055]作为一种便于提高本系统实验效率的具体实现方案，所述超声信号发生器17为可输出频率不低于20kHz的超声正弦波信号的超声信号发生装置。通过本方案，如加载频率为20kHz，能够方便地进行快速超高周疲劳实验。故本方案可实现:在短时间内达到超高周次疲劳加载，相对于传统疲劳试验机，可以节省大量时间，大幅减少设备的能源消耗。
[0056]还包括用于检测试件4震动位移的位移传感器；
[0057]所述低温箱为设置有上盖5的箱体结构，压电换能器I固定于上盖5上。以上位移传感器主要用于在实验开始之前，标定实验系统的振幅，以保证系统稳定可靠的运行；以上低温箱的结构形式，便于更换试件4。
[0058