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原文传递应用干涉法支撑梁的材料弹性模量测量系统

专利名称：	应用干涉法支撑梁的材料弹性模量测量系统
摘要：	本发明公开的应用干涉法支撑梁的材料弹性模量测量系统，属于光电测量技术领域。本发明主要由光学测量模块、测量解调模块、数据计算模块、控制处理模块组成。光学测量模块包括准直光源、第一分光棱镜、参考调制器、光学收敛器、第二分光棱镜、第一光电转换器、第二光电转换器、相位调制器；测量解调模块包括刀口天平、刀口支撑、力加载器、支撑梁、支撑梁加载结构。本发明将计量学中力值和位移的量值复现技术应用到测量工作，能够实时测量加载力和变形的位移尺寸原位，提高材料弹性模量测量准确度，具有较好的通用性和测量实时性优点。本发明对材料的其它物理属性要求低，利用实验室环境能够实现材料弹性模量的测量，并获得结构变化的过程数据。
专利类型：	发明专利
国家地区组织代码：	北京;11
申请人：	中国航空工业集团公司北京长城计量测试技术研究所
发明人：	朱振宇;段小艳;李强
专利状态：	有效
申请日期：	2019-06-10T00:00:00+0800
发布日期：	2019-08-16T00:00:00+0800
申请号：	CN201910494584.5
公开号：	CN110132898A
代理机构：	北京理工正阳知识产权代理事务所(普通合伙)
代理人：	邬晓楠
分类号：	G01N21/45(2006.01);G;G01;G01N;G01N21
申请人地址：	100095 北京市海淀区温泉镇环山村
主权项：	1.应用干涉法支撑梁的材料弹性模量测量系统，其特征在于：主要由光学测量模块(1)、测量解调模块(2)、数据计算模块(3)、控制处理模块(4)组成；光学测量模块(1)包括准直光源(5)、相关光学元件组成的光学测量单元、光电转换前置电路及数据采集电路，通过所述光学测量模块(1)能够将支撑梁(12)的材料弹性变形的位移量转化为用于数字处理的电学信号；测量解调模块(2)用于将光学测量模块(1)获取的干涉电学信号进行逻辑比较与运算处理，计算出用于测量控制和最终弹性模量计算的位移量测量基础数据，并实现对应的数据结果输出；数据计算模块(3)用于支撑梁(12)的材料弹性模量测量的核心计算与处理，通过测量的力值加载量和材料弹性变形的位移量，综合运算得到材料弹性模量计算值及加载过程中的变化测量值；控制处理模块(4)用于支撑梁(12)的材料弹性模量测量的控制与同步处理，通过获取的测量计算模块和测量解调模块(2)的数据，协调测量系统的工作过程及信息同步输出。 2.如权利要求1所述的应用干涉法支撑梁的材料弹性模量测量系统，其特征在于：所述光学测量模块(1)包括准直光源(5)、第一分光棱镜(6)、参考调制器(7)、光学收敛器(8)、第二分光棱镜(14)、第一光电转换器(15)、第二光电转换器(16)、相位调制器(17)；所述测量解调模块(2)包括刀口天平(9)、刀口支撑(10)、力加载器(11)、支撑梁(12)、支撑梁加载结构(13)。 3.如权利要求1或2所述的应用干涉法支撑梁的材料弹性模量测量系统，其特征在于：光学测量采用激光器，激光器出射光经准直器后成为用于测量的准直光源(5)，准直光束经第一分光棱镜(6)形成测量光与测量参考光；测量参考光经参考调制器(7)反射后于第一分光棱镜(6)处，其中参考调制器(7)主要用于采用高频载波调制测量参考光的相位，避免干涉信号长期测量中的漂移；测量光经光学收敛器(8)后反射于刀口天平(9)的压头端，再次通过光学收敛器(8)到达第一分光棱镜(6)与测量参考光重合后干涉；刀口天平(9)一端是加载力端，另一端是压头端；加载力端采用连接砝码或电动加载力的形式实现力值加载，压头端采用反方向压头的形式作用于支撑梁(12)上，支撑梁(12)安放在预先设计的加载结构上，实现支撑梁(12)的支撑点和被支撑的长度、支撑的位置、压头接触位置相对固定，相互位置关系已知；干涉信号经第二分光棱镜(14)分别通过第一光电转换器(15)和第二光电转换器(16)获得相位相互正交的干涉信号；为方便控制解算干涉信号，通过控制相位调制器(17)的位置来确定正交干涉的最终相位，最后通过测量解调模块(2)获得干涉相位的测量结果并提供对应的位移测量值，利用力加载器(11)的量值和位移测量值计算材料弹性模量，即实现材料弹性模量的测量。 4.如权利要求3所述的应用干涉法支撑梁的材料弹性模量测量系统，其特征在于：刀口天平(9)是否采用等臂的结构根据目标测量需要确定。 5.如权利要求4所述的应用干涉法支撑梁的材料弹性模量测量系统，其特征在于：为提高力值加载的分辨力，刀口天平(9)采用不等臂的形式。
所属类别：	发明专利