專利名稱：超導(dǎo)材料力學(xué)性能測試系統(tǒng)的溫控系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及超導(dǎo)材料測量技術(shù)，具體是指其測量過程中的溫度控制系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
目前，在超導(dǎo)材料測量技術(shù)中，浸泡式低溫下力學(xué)性能測試技術(shù)，是針對于特殊環(huán)境下超導(dǎo)材料的力學(xué)性能測試技術(shù)。上述浸泡式低溫下力學(xué)性能測試技術(shù)，具體包括將試件放置到盛有低溫冷卻劑的杜瓦瓶內(nèi)，運(yùn)用外部的試樣、并對試樣進(jìn)行拉伸，以測試試樣在某一特定溫度下試樣的力學(xué)性能。在實(shí)現(xiàn)本實(shí)用新型的過程中，實(shí)用新型人發(fā)現(xiàn)，上述浸泡式低溫下力學(xué)性能測試技術(shù)，至少存在以下缺陷⑴適用范圍小只能在特定溫度環(huán)境下進(jìn)行試驗(yàn)，不能在變溫度環(huán)境下進(jìn)行試驗(yàn)；⑵測量精度低若采用浸泡式，樣品需泡到冷卻劑(如液氮)中，冷卻劑會產(chǎn)生一定的浮力，影響變形傳感器(應(yīng)變儀)的測量精度；另外，浸泡式試驗(yàn)降溫速率是一個未知的量，試樣中無法精確控制，因此，對于那些對降溫速率敏感的材料，大大影響其測量精度；⑶成本高浸泡式試驗(yàn)前需要把測試試樣浸泡到冷卻劑中，試驗(yàn)結(jié)束后，冷卻劑不能回收，造成一定的經(jīng)濟(jì)損失；⑷試驗(yàn)時(shí)間長測試試樣與試驗(yàn)夾具連接時(shí)，由于人為的因素，難免會發(fā)生試樣脫落，若采用浸泡式，當(dāng)試樣脫落時(shí)，重新連接試驗(yàn)時(shí)，需要相當(dāng)繁瑣的過程，大大的浪費(fèi)了試驗(yàn)時(shí)間。

實(shí)用新型內(nèi)容本實(shí)用新型要解決的技術(shù)問題是克服現(xiàn)有超導(dǎo)材料力學(xué)性能測試驗(yàn)設(shè)備的缺陷， 提供了一種低溫實(shí)驗(yàn)箱，以實(shí)現(xiàn)適用范圍大、測量精度高、成本低與試驗(yàn)時(shí)間短的優(yōu)點(diǎn)。為了解決上述技術(shù)問題，本實(shí)用新型提供了如下的技術(shù)方案超導(dǎo)材料力學(xué)性能測試系統(tǒng)的溫控系統(tǒng)，包括溫度控制箱，測試系統(tǒng)還包括實(shí)驗(yàn)箱和液氮單元；所述實(shí)驗(yàn)箱為雙層空間結(jié)構(gòu)，其一層與液氮罐連接，并設(shè)有與溫度控制箱電連接的熱補(bǔ)償系統(tǒng)，另一層設(shè)有力學(xué)性能測試組件和溫度傳感器，溫度傳感器與溫度控制箱電連接；液氮單元設(shè)有與溫度控制箱電連接的液氮熱電偶。所述熱補(bǔ)償系統(tǒng)包括補(bǔ)充熱電偶，補(bǔ)償熱電偶與溫度控制箱電連接。本實(shí)用新型超導(dǎo)材料力學(xué)性能測試用低溫實(shí)驗(yàn)箱可以提供更加寬范圍的溫度力學(xué)測試環(huán)境，溫度測試范圍為從100°c -196°c，包含了高溫區(qū)(100°C )、低溫區(qū) (<-120°C)，超低溫區(qū)(<-150°C)等多個溫區(qū)；從而可以克服現(xiàn)有技術(shù)中適用范圍小、測量精度低、成本高與試驗(yàn)時(shí)間長的缺陷，以實(shí)現(xiàn)適用范圍大、測量精度高、成本低與試驗(yàn)時(shí)間短的優(yōu)點(diǎn)。
附圖用來提供對本實(shí)用新型的進(jìn)一步理解，并且構(gòu)成說明書的一部分，與本實(shí)用新型的實(shí)施例一起用于解釋本實(shí)用新型，并不構(gòu)成對本實(shí)用新型的限制。在附圖中圖1為根據(jù)本實(shí)用新型超導(dǎo)材料力學(xué)性能測試用低溫實(shí)驗(yàn)箱的結(jié)構(gòu)示意圖；結(jié)合附圖，本實(shí)用新型實(shí)施例中附圖標(biāo)記如下1-低溫實(shí)驗(yàn)箱；2-風(fēng)機(jī)電機(jī)；3-軸承；4-下拉桿；5-下夾具體；6_超導(dǎo)材料試樣； 7-上拉桿；8-連接件；9-負(fù)荷傳感器；10-溫度傳感器；11-補(bǔ)償熱點(diǎn)偶；12-溫度控制箱； 13-液氮罐；14-液氮噴霧量控制裝置；15-液氮熱電偶。
具體實(shí)施方式
以下結(jié)合附圖對本實(shí)用新型的優(yōu)選實(shí)施例進(jìn)行說明，應(yīng)當(dāng)理解，此處所描述的優(yōu)選實(shí)施例僅用于說明和解釋本實(shí)用新型，并不用于限定本實(shí)用新型。實(shí)施例1如圖1所示，根據(jù)本實(shí)用新型超導(dǎo)材料力學(xué)性能測試用低溫實(shí)驗(yàn)箱，包括箱體1， 所述箱體內(nèi)為雙層空間結(jié)構(gòu)，其一層通過液氮噴霧量控制裝置14與液氮罐13連接，并設(shè)有風(fēng)循環(huán)系統(tǒng)和熱補(bǔ)償系統(tǒng)，另一層設(shè)有力學(xué)性能測試組件和溫度傳感器10，溫度傳感器10 與溫度控制箱12電連接，本實(shí)施例的溫度傳感器為PT100熱電阻溫度傳感器；雙層空間結(jié)構(gòu)之間通過風(fēng)循環(huán)系統(tǒng)貫通連接。箱體1為雙層不銹鋼體，層間填充有低導(dǎo)熱系統(tǒng)發(fā)泡型絕緣體，這樣可以使溫度保持均勻，熱波動較小，同時(shí)，大大節(jié)約了試驗(yàn)成本。 風(fēng)循環(huán)系統(tǒng)包括循環(huán)風(fēng)機(jī)16，其通過軸承3與風(fēng)機(jī)電機(jī)2連接，循環(huán)風(fēng)，16包括采用環(huán)氧材料制成的風(fēng)機(jī)葉片，其出風(fēng)口為雙層空間結(jié)構(gòu)的連接口。熱補(bǔ)償系統(tǒng)包括補(bǔ)償熱電偶11，補(bǔ)償熱電偶11與溫度控制箱12電連接。力學(xué)性能測試組件包括分別夾持在超導(dǎo)材料試樣6兩端的上夾具體與下夾具體 5，設(shè)在下夾具體5下端的下拉桿4，以及自下向上依次配合設(shè)置在上夾具體上端的上拉桿 7、連接件8與負(fù)荷傳感器9。在本實(shí)施例中，在液氮罐13的內(nèi)部，設(shè)有與液氮罐13的輸出口配合連接的液氮噴霧量控制裝置14 ；在液氮罐13的內(nèi)部，還設(shè)有液氮熱電偶15，液氮熱電偶15通過導(dǎo)線與溫度控制箱12的連接。箱體的前后雙層結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，箱體的一層為超導(dǎo)材料試樣以及溫度傳感器的放置空間，可檢測箱體內(nèi)的溫度情況；在箱體的后面一層設(shè)置功率可調(diào)的風(fēng)循環(huán)系統(tǒng)，在降溫過程中，啟動高功率的風(fēng)循環(huán)系統(tǒng)，可以在短時(shí)間內(nèi)使前層箱體的溫度達(dá)到均勻，由于風(fēng)循環(huán)系統(tǒng)在超導(dǎo)材料試樣測試中會影響測試精度，因此在試驗(yàn)測試開始時(shí)，改調(diào)低功率的風(fēng)循環(huán)， 這樣就可以既不影響試驗(yàn)的精度，又可以繼續(xù)保持箱體內(nèi)的溫度。通過溫度控制箱，可以操控液氮罐中的熱電耦加熱，使液氮?dú)饣?，達(dá)到加壓的目的，進(jìn)而使液氮罐中的液氮通過波紋管被噴霧到箱體中，并由循環(huán)風(fēng)機(jī)輸送到測試區(qū)，使得超導(dǎo)材料試樣處于一個均勻溫度場內(nèi)。測試時(shí)，溫度控制箱可以根據(jù)溫度傳感器所測溫度與給定的降溫溫度進(jìn)行比對， 并進(jìn)行實(shí)時(shí)自動調(diào)節(jié)，以達(dá)到恒定降溫速率。當(dāng)達(dá)到設(shè)定工作溫度后，液氮噴霧的工作狀態(tài)勢必不會立即停止，液氮的余量還會繼續(xù)噴入箱體，這樣，就會造成箱體內(nèi)的溫度會繼續(xù)降低，而無法到達(dá)設(shè)定溫度。區(qū)別于傳統(tǒng)降溫裝置，本溫度控制箱采用雙補(bǔ)償控制方式，即在箱體內(nèi)安裝有補(bǔ)償熱電偶，溫度控制箱可以同時(shí)控制液氮罐中的液氮熱電耦和箱體內(nèi)的補(bǔ)償熱電偶，當(dāng)達(dá)接近指定溫度時(shí)，啟動補(bǔ)償熱電耦加熱，并且通過程序設(shè)定補(bǔ)償熱電偶的功率低于液氮噴霧的功率，因此可以很好的控制降溫溫度，防止了溫度的過沖。綜上所述，本實(shí)用新型低溫箱可以提供更加寬范圍的溫度力學(xué)測試環(huán)境，溫度測試范圍為從100 °C -196 °C，包含了高溫區(qū)(100°C )、低溫區(qū)(<-120°C)，超低溫區(qū) (<-150°C)等多個溫區(qū)；從而可以克服現(xiàn)有技術(shù)中適用范圍小、測量精度低、成本高與試驗(yàn)時(shí)間長的缺陷，以實(shí)現(xiàn)適用范圍大、測量精度高、成本低與試驗(yàn)時(shí)間短的優(yōu)。。最后應(yīng)說明的是以上所述僅為本實(shí)用新型的優(yōu)選實(shí)施例而已，并不用于限制本實(shí)用新型，盡管參照前述實(shí)施例對本實(shí)用新型進(jìn)行了詳細(xì)的說明，對于本領(lǐng)域的技術(shù)人員來說，其依然可以對前述各實(shí)施例所記載的技術(shù)方案進(jìn)行修改，或者對其中部分技術(shù)特征進(jìn)行等同替換。凡在本實(shí)用新型的精神和原則之內(nèi)，所作的任何修改、等同替換、改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本實(shí)用新型的保護(hù)范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求1.超導(dǎo)材料力學(xué)性能測試系統(tǒng)的溫控系統(tǒng)，包括溫度控制箱，其特征在于所述測試系統(tǒng)還包括實(shí)驗(yàn)箱和液氮單元；所述實(shí)驗(yàn)箱為雙層空間結(jié)構(gòu)，其一層與液氮罐連接，并設(shè)有與溫度控制箱電連接的熱補(bǔ)償系統(tǒng)，另一層設(shè)有力學(xué)性能測試組件和溫度傳感器，溫度傳感器與溫度控制箱電連接；液氮單元設(shè)有與溫度控制箱電連接的液氮熱電偶。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的超導(dǎo)材料力學(xué)性能測試系統(tǒng)的溫控系統(tǒng)，其特征在于所述熱補(bǔ)償系統(tǒng)包括補(bǔ)充熱電偶，補(bǔ)償熱電偶與溫度控制箱電連接。
專利摘要超導(dǎo)材料力學(xué)性能測試系統(tǒng)的溫控系統(tǒng)，涉及超導(dǎo)材料測量技術(shù)，具體是指其測量過程中的溫度控制系統(tǒng)。超導(dǎo)材料力學(xué)性能測試系統(tǒng)的溫控系統(tǒng)包括溫度控制箱、實(shí)驗(yàn)箱和液氮單元；所述實(shí)驗(yàn)箱為雙層空間結(jié)構(gòu)，其一層與液氮罐連接，并設(shè)有與溫度控制箱電連接的熱補(bǔ)償系統(tǒng)，另一層設(shè)有力學(xué)性能測試組件和溫度傳感器，溫度傳感器與溫度控制箱電連接；液氮單元設(shè)有與溫度控制箱電連接的液氮熱電偶本實(shí)用新型超導(dǎo)材料力學(xué)性能測試用低溫實(shí)驗(yàn)箱可以提供更加寬范圍的溫度力學(xué)測試環(huán)境，具有適用范圍大、測量精度高、成本低與試驗(yàn)時(shí)間短的優(yōu)點(diǎn)。
文檔編號G01N3/18GK202149868SQ20112024983
公開日2012年2月22日 申請日期2011年7月14日 優(yōu)先權(quán)日2011年7月14日
發(fā)明者關(guān)明智, 周又和, 王省哲 申請人:蘭州大學(xué)