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原文传递复合材料高温力学性能-升温率相关性参数测试系统及方法

专利名称：	复合材料高温力学性能-升温率相关性参数测试系统及方法
摘要：	本发明涉及一种复合材料高温力学性能‑升温率相关性参数测试系统及方法。本发明基于激光双面辐照加热的方式，克服了现有的测试系统存在的升温速率慢、升温速率不恒定、测试温度范围小等缺陷。该系统包括激光器、微透镜阵列、准直透镜、光阑、全反射镜、测温装置、温控伺服系统和万能试验机；采用激光双面辐照对试件进行加热，用测温装置测试试件表面的温度，温度数据以电流信号的方式输出给温控伺服系统，温控伺服系统经过计算控制激光器的电流增大或减小，实现对激光器输出功率的调节。
专利类型：	发明专利
国家地区组织代码：	陕西;61
申请人：	西北核技术研究所
发明人：	王家伟;朱永祥;韦成华;沈炎龙;冯刚;杨鹏翎;吕玉伟;马志亮
专利状态：	有效
申请日期：	2019-04-19T00:00:00+0800
发布日期：	2019-07-19T00:00:00+0800
申请号：	CN201910318505.5
公开号：	CN110031327A
代理机构：	西安智邦专利商标代理有限公司
代理人：	唐沛
分类号：	G01N3/18(2006.01);G;G01;G01N;G01N3
申请人地址：	710024 陕西省西安市灞桥区平峪路28号
主权项：	1.一种复合材料高温力学性能-升温率相关性参数测试系统，其特征在于：包括激光器、微透镜阵列、准直透镜、光阑、全反射镜、测温装置、温控伺服系统和万能试验机；万能试验机上安装试件；激光器发射的辐照激光光路上依次设置微透镜阵列、准直透镜以及光阑；辐照激光通过光阑的通光口后，一半的激光光斑直接辐照到试件的前表面，另一半被经全反射镜反射到试件的后表面；测温装置用于探测试件在辐照激光作用下的温升，其包括一个高温双色测温计和一个低温双色测温计；温控伺服系统分别与所述测温装置、激光器电连接。 2.根据权利要求1所述的复合材料高温力学性能-升温率相关性参数测试系统，其特征在于：所述微透镜阵列的数量为两个。 3.根据权利要求2所述的复合材料高温力学性能-升温率相关性参数测试系统，其特征在于：两个微透镜阵列规格相同，形状为正方形，微透镜阵列的各单元为方形小透镜，方形小透镜曲率半径范围为50mm～120mm。 4.根据权利要求1所述的复合材料高温力学性能-升温率相关性参数测试系统，其特征在于：所述低温双色测温计测试常温至400℃区域内的温度，高温双色测温计测试400℃～1800℃区域内的温度。 5.根据权利要求1所述的复合材料高温力学性能-升温率相关性参数测试系统，其特征在于：所述激光器的功率范围为100W～3000W且连续可调。 6.根据权利要求1所述的复合材料高温力学性能-升温率相关性参数测试系统，其特征在于：所述温控伺服系统采用计算机或微处理器。 7.一种复合材料高温力学性能-升温率相关性参数测试方法，其特征在于：采用如权利要求1所述的测试系统，具体通过以下步骤实现测试： 1)双面加热；对激光器发出的辐照激光先经过微透镜阵列进行匀化，然后再经准直透镜整形为均匀的准直光，辐照激光通过光阑的通光口准直后，一半的激光光斑直接辐照到试件的前表面，另一半被经全反射镜反射到试件的后表面，从而实现对试件进行双面加热； 2)测量温升；利用低温双色测温计和高温双色测温计分别监测试件在辐照激光下的温升，并将温升数据上传至温控伺服系统； 3)调节激光器输出功率，以固定升温率升温；温控伺服系统通过对温升数据的计算处理后，输出控制信号给激光器，调节激光器工作电流，进而调节激光器输出功率，实现试件以固定的升温率升温； 4)调节激光器输出功率，保持试件温度恒定；当试件温度达到设定温度后，低温双色测温计和高温双色测温计继续探测试件的温度，温度信号输出给温控伺服系统；温控伺服系统通过对温度信号计算处理后，输出控制信号给激光器，调节激光器工作电流，进而调节激光器输出功率，保证试件的力学性能测试区域的温度保持恒定； 5)启动万能试验机对试件进行力学加载，从而对试件在准确温度下的拉伸、压缩测试，实现在固定的升温率下对试件力学参数的测试；所述力学参数包括材料强度、弹性模量、泊松比。 8.根据权利要求7所述的复合材料高温力学性能-升温率相关性参数测试方法，其特征在于：所述步骤1)中辐照激光通过光阑的通光口准直后其半发散角小于0.1mrad。
所属类别：	发明专利