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原文传递一种剪切模量测量系统及其方法

专利名称：	一种剪切模量测量系统及其方法
摘要：	一种剪切模量测量系统包括：试件承载组件，试件承载组件包括试件容纳部，试件悬挂在试件容纳部中，且试件容纳部中设置有激振装置，激振装置驱动试件振动；摄像装置，摄像装置具有测振摄像头，测振摄像头支承在支架上，并对准试件，从而测振摄像头能够对试件进行测振；以及控制台，控制台与摄像装置和试件容纳部中的激振装置相连接，从而能够向摄像装置和激振装置发送控制信号，以及从摄像装置接收测量信号，并能够基于测量信号计算出试件的剪切模量。该系统测量精度高，结构简单，且易于操作。还公开了一种剪切模量测量方法。
专利类型：	发明专利
国家地区组织代码：	上海;31
申请人：	中国商用飞机有限责任公司
发明人：	朱正义;钟文亮;樊建超;吕雪莹;王强;郭伟毅
专利状态：	有效
申请日期：	2019-02-12T00:00:00+0800
发布日期：	2019-05-17T00:00:00+0800
申请号：	CN201910111316.0
公开号：	CN109765299A
代理机构：	上海专利商标事务所有限公司
代理人：	朱立鸣
分类号：	G01N29/04(2006.01);G;G01;G01N;G01N29
申请人地址：	201210 上海市浦东新区张杨路25号
主权项：	1.一种试件的剪切模量测量系统，其特征在于，所述剪切模量测量系统包括：试件承载组件，所述试件承载组件包括试件容纳部，所述试件悬挂在所述试件容纳部中，且所述试件容纳部中设置有激振装置，所述激振装置驱动所述试件振动；摄像装置，所述摄像装置具有测振摄像头，所述测振摄像头支承在支架上，并能够对准所述试件，从而所述测振摄像头能够对所述试件进行测振；以及控制台，所述控制台与所述摄像装置和所述试件容纳部中的所述激振装置相连接，从而能够向所述摄像装置和所述激振装置发送控制信号，以及从所述摄像装置接收测量信号，并能够基于所述测量信号计算出所述试件的剪切模量。 2.如权利要求1所述的剪切模量测量系统，其特征在于，所述激振装置为音频激振装置。 3.如权利要求1所述的剪切模量测量系统，其特征在于，所述控制台包括台架以及放置或安装在所述台架上的以下部件中的至少一个：测振仪，所述测振仪与所述测振摄像头相连接，接收来自所述测振摄像头的测量信号；信号发生器，所述信号发生器向所述激振装置向所述激振装置输出振动信号，以激活所述激振装置；以及控制装置，所述控制装置连接并控制所述测振仪、所述信号发生器和所述测振摄像头。 4.如权利要求3所述的剪切模量测量系统，其特征在于，所述测振摄像头为激光测振摄像头，所述激光测振摄像头具有：分光镜，通过所述分光镜产生两束激光束，其中一束为信号光束，入射到所述试件上并被所述试件的表面反射或散射，另一束为参考光束；以及光敏元件，所述参考光束与被所述试件反射或散射的所述信号光束在所述光敏元件上产生干涉，并生成干涉信号；以及其中，所述测振仪为激光测振仪，且所接收到的所述测量信号为所述干涉信号。 5.如权利要求1～4中任一项所述的剪切模量测量系统，其特征在于，所述试件容纳部为温控箱，在所述温控箱中设置有加热元件。 6.如权利要求5所述的剪切模量测量系统，其特征在于，所述控制台包括温度控制器，所述温度控制器与所述加热元件相连接，并控制所述加热元件。 7.如权利要求6所述的剪切模量测量系统，其特征在于，所述温度控制器控制施加在所述加热元件上的电压；和/或在所述温控箱中还设置有温度传感器，所述温度控制器接收由所述温度传感器所发出的温度信号。 8.如权利要求1所述的剪切模量测量系统，其特征在于，所述试件承载组件还包括固定台，所述试件容纳部固定在所述固定台上。 9.如权利要求8所述的剪切模量测量系统，其特征在于，所述固定台和/或所述试件容纳部的结构基频大于所述试件的一阶扭转频率。 10.一种测量试件的剪切模量的方法，其特征在于，包括如下步骤：系统搭建步骤，在所述系统搭建步骤中，搭建如权利要求1所述的剪切模量测量系统，并将所述试件悬挂在所述试件容纳部中；测振步骤，在所述测振步骤中，所述激振装置驱动所述试件振动，所述测振摄像头对所述试件进行测振，产生与所述试件的振动相关的电信号，并将该电信号传送给所述控制台；以及数据分析步骤，在所述数据分析步骤中，所述控制台对所述电信号进行频谱分析，得出所述试件的一阶扭转频率，并基于所述试件的所述一阶扭转频率计算出所述试件的剪切模量。 11.如权利要求10所述的方法，其特征在于，所述测振摄像头为激光测振摄像头，且所述控制台包括控制装置、激光测振仪和和信号发生器，以及，在所述方法中：在所述测振步骤中，所述控制装置控制所述信号发生器产生激励信号，并将所述激励信号传递给所述激振装置，所述激振装置对所述试件进行音频激振，通过所述激光测振摄像头的分光镜产生信号光束和参考光束，使所述信号光束入射到所述试件上，并为所述试件的表面反射或散射，被反射或散射的信号光束与所述参考光束在所述激光测振摄像头的光敏元件上发生干涉，生成干涉信号，并将所述干涉信号作为电信号传递到所述激光测振仪；以及在所述数据分析步骤中，所述激光测振仪对所述干涉信号进行解码，得到所述试件的动态位移值，并将所述动态位移值传送给所述控制装置，所述控制装置基于所述动态位移值得出所述试件的所述一阶扭转频率。 12.如权利要求11所述的方法，其特征在于，在所述测振步骤中，在对所述试件进行音频激励之前，检测试件上预设的测试点的反光性能，其中，将所述激光测振摄像头所产生的光束照射到所述预设的测试点上，再评估反射回来的光束强度，若反光性能不足，则在所述预设的测试点处贴反光膜，以增强所述预设的测试点处的反光性能。 13.如权利要求10所述的方法，其特征在于，在所述系统搭建步骤中包括：将固定台固定于试验室地面上的地轨上，并且将所述试件容纳部连接到所述固定台上；和/或使用悬挂绳将所述试件悬挂于所述试件容纳部中，以使所述试件呈自由梁的形式。 14.如权利要求10所述的方法，其特征在于，所述试件容纳部为温控箱，在所述温控箱中设置有加热元件，所述控制台包括控制装置和温度控制器，且所述方法还包括：温度控制步骤，在所述温度控制步骤中，所述控制装置控制所述温度控制器，并通过所述温度控制器控制所述加热元件，以对所述温控箱的内部和/或所述试件进行加热，以将所述试件加热到预定温度，并维持所述预定温度。 15.如权利要求14所述的方法，其特征在于，所述温控箱中还设置有温度传感器，所述温度传感器感测所述温控箱中的温度，生成温度信号，并将所述温度信号传递给所述温度控制器，所述温度控制器基于所述温度信号控制所述加热元件。 16.如权利要求14所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：重复进行所述温度控制步骤、所述测振步骤和所述数据分析步骤，从而测量所述试件在不同的温度下的剪切模量，以得出所述试件的剪切模量-温度曲线。 17.如权利要求10所述的方法，其特征在于，所述方法还包括测量所述试件的尺寸。
所属类别：	发明专利