具备原位观测和连续测试功能的便携式压入测试系统技术方案

一种具备原位观测和连续测试功能的便携式压入测试系统，包括主机测试系统，主机测试系统包括工作平台调整模块、压入测试模块、原位观测模块和安装固定模块，所述工作平台调整模块包括工作平台和工作平台升降调整组件，所述工作平台与所述工作平台升降调整组件连接，所述原位观测模块和压入测试模块以相对成固定角度同轴安装在工作平台的转盘上，所述转盘与用于带动转盘转动固定角度实现压入模式和观测模式切换的切换驱动组件连接，所述工作平台固定在用于将整个测试系统定位在待测试对象表面的安装固定模块上。本发明专利技术提供一种有效实现原位观测、实现连续测试、提高测试效率和测试精度的具备原位观测和连续测试功能的便携式压入测试系统。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及压入测试仪器，尤其是一种便携式压入仪的原位观测和连续测试系统。
技术介绍
仪器化压入是一种微尺度(约几十纳米至几十微米)的力学测试系统。该类仪器能自动、实时测量和记录在压入试验周期内作用于压头上的载荷和压入试样的深度，利用载荷-深度等信息，经过反演分析，识别材料的压入硬度和力学参量(如弹性模量、屈服强度等)。其中，仪器化纳米压入试验方法通则已形成相关国际标准(ISO14577)和国家标准(GB/T22458—2008)。近二十年来，仪器化压入测试技术发展迅速，各大高校和科研机构引进大量国外先进的纳米压入仪用于科学研究。这些纳米压入仪均为台式仪器，仅适用于环境干扰小的实验室，不能随意搬运，无法适应野外/现场工况(如压力容器和油气管道)的在线、无损检测。为实现大型结构或设备的力学性能和寿命能够安全的在线、无损检测和评估，为满足工程检测需要，研制适合野外/现场检测的便携式压入仪就成为一种趋势。目前，便携式压入仪已经出现，但功能相对单一，测试效率不高。现有的便携式压入仪，在针对工程现场或者野外作业(如油气管道检测)时，第一步，通过肉眼或放大装置观察被测区域的表面是否满足测试要求(如测试区域表面是否光滑、平整等)。第二步，确保压头对准测试区域，安装固定压入仪器(由于现有仪器的压头位置不能水平调整，因此在安装过程中，就须确保压头对准测试区域，如果测试区域较小，安装固定过程将会异常麻烦)。第三步，完成压入测试(由于压入仪的位置已固定，而压头的位置又不能水平调整，因此仅能进行一次压入测试)。第四步，卸掉压入仪器，通过肉眼或放大装置寻找、观测压痕，进行相关的数据和压痕形貌分析。如果进行多次压入测试，则需要多次重复上述步骤。因此，现有的便携压入仪主要存在操作步骤繁琐，工作效率低下的不足。由于现有便携压入仪不自带原位观测系统，在测试前测试区域的选取和测试后压痕形貌的观察和测量方面，操作繁琐，测量精度不高。由于测试压头位置不能水平方向调整，导致不能通过微调压头水平位置来选择不同的测试区域，进行连续压入测试，使得仪器的测试效率不高。综上所述，研究专利技术一种具备原位观测和连续测试功能的便携式压入测试系统十分必要，以便实现在原位连续测试的基础上进行原位的观察和测量，从而简化操作步骤，减小人为误差，提高测试效率和精度，本专利技术就是在这样的需求背景下开展的。
技术实现思路
为了克服已有的便携式压入仪无法实现原位观测、更无法进行连续的测试、测试效率和测试精度较低的不足，本专利技术提供一种有效实现原位观测、实现连续测试、提高测试效率和测试精度的具备原位观测和连续测试功能的便携式压入测试系统。本专利技术解决其技术问题所采用的技术方案是：一种具备原位观测和连续测试功能的便携式压入测试系统，所述压入测试系统包括主机测试系统，所述主机测试系统包括工作平台调整模块、压入测试模块、原位观测模块和安装固定模块，所述工作平台调整模块包括工作平台和工作平台升降调整组件，所述工作平台与所述工作平台升降调整组件连接，所述原位观测模块和压入测试模块以相对成固定角度同轴安装在工作平台的转盘上，所述转盘与用于带动转盘转动固定角度实现压入模式和观测模式切换的切换驱动组件连接，所述工作平台固定在用于将整个测试系统定位在待测试对象表面的安装固定模块上。进一步，所述工作平台升降调整组件包括调整电机、上限位销、丝杠、下限位销和导轨，所述工作平台通过与丝杠的螺纹副配合连接到测试主机的机架上，所述调整电机与丝杠连接，所述工作平台的两端可滑动地套装在导轨上，所述导轨上设置上限位销和下限位销。再进一步，所述压入测试模块包括驱动系统、压头连接件和压头，所述压头连接件用于将压头连接到驱动系统内部的驱动主轴上，所述驱动主轴传递驱动系统提供的动力。更进一步，所述驱动系统为电磁驱动系统，所述电磁驱动系统包括外壳、磁缸和加载线圈，所述外壳连接到所述工作平台上，所述磁缸固定在所述外壳上，所述加载线圈位于磁缸内，所述加载线圈的下端与所述驱动主轴连接。所述驱动主轴上带有接触式载荷传感器和非接触式位移传感器。所述安装固定模块包括机架底座的V型卡槽，卡槽是由四个磁性表座构成。所述机架作为整个测试系统的支撑，所述磁性表座将主机测试系统的机架吸附在磁性结构的表面，或者是从磁性结构表面卸除。所述便携式压入测试系统还包括用于发送和接收指令，同时分析测试数据并计算被测试结构或材料的力学性能参数的计算机系统，所述主机测试系统还包括所述信号测控模块，所述信号测控模块与所述计算机系统连接。所述切换驱动组件为伺服电机。本专利技术的有益效果主要表现在：有效实现原位观测、实现连续测试、提高测试效率和测试精度。附图说明图1是带有防护罩的具备原位观测和连续测试功能的便携式压入测试系统的主机测试系统的示意图。图2是具备原位观测和连续测试功能的便携式压入测试系统的主机测试系统的示意图。图3是图2的侧视图。图4是图2的轴视图。图5是具备原位观测和连续测试功能的便携式压入测试系统，即主机测试系统和计算机系统的示意图。图6是电磁驱动系统的结构示意图。具体实施方式下面结合附图对本专利技术作进一步描述。参照图1～图6，一种具备原位观测和连续测试功能的便携式压入测试系统包括主机测试系统和计算机系统。所述主机测试系统包括工作平台调整模块、压入测试模块、原位观测模块和安装固定模块，所述工作平台调整模块包括工作平台和工作平台升降调整组件，所述工作平台与所述工作平台升降调整组件连接，所述原位观测模块和压入测试模块以相对成固定角度同轴安装在工作平台的转盘上，所述转盘与用于带动转盘转动固定角度实现压入模式和观测模式切换的切换驱动组件连接，所述工作平台固定在用于将整个测试系统定位在待测试对象表面的安装固定模块上。参见图5，工作平台调整模块包括工作平台和用于调整工作平台升降的工作平台升降调整组件，工作平台升降调整组件是由电机1、丝杠2、上限位销3、下限位销11以及导轨16构成。工作平台15是通过螺纹副与丝杠2配合，由电机1驱动丝杠2实现工作平台的升降调整，同时导轨16保证工作平台升降的线性度，上限位销3和下限位销11是保证工作平台在调整过程中出现的极限位置，是为了防止机器出现状况或者是人为不当操作时出现事故，从而减少机器或者是对人身的伤害。所述压入测试模块和原位观测模块之间以固定角度同轴安装在转盘14上。压入测试模块是由电磁驱动系统6、压头连接件7和压头9构成，其内部详细结构参见图6的注释。电磁驱动系统6提供驱动力完成压入测试，伺服马达4可以通过连接组件5驱动转盘14水平地旋转不同的角度，从而调整压头的水平位置，多次选定压入区域，实现连续的压入测试。原位观测模块由显微观测装置12和物镜转接口13构成。所述显微观测装置12通过物镜转接口13固定在转盘14上。伺服马达4通过连接组件5驱动转盘14水平旋转固定角度，从而实现压入测试模块与原位观测模块的切换。安装固定模块是由四个磁性表座10构成，由于磁性表座两两互成V型，能够方便地将机架在钢材管道(磁性材料结构)上进行安装和固定，从而为压入测试提供支撑。信号测控模块8用于将从计算机中接收的数字指令信号转换为驱动电压信号后发送给压入测试模块，以及将从压入测试模块接收的载荷、位移模拟信号转换为数据信号并发送给计算机系本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种具备原位观测和连续测试功能的便携式压入测试系统，其特征在于：所述压入测试系统包括主机测试系统，所述主机测试系统包括工作平台调整模块、压入测试模块、原位观测模块和安装固定模块，所述工作平台调整模块包括工作平台和工作平台升降调整组件，所述工作平台与所述工作平台升降调整组件连接，所述原位观测模块和压入测试模块以相对成固定角度同轴安装在工作平台的转盘上，所述转盘与用于带动转盘转动固定角度实现压入模式和观测模式切换的切换驱动组件连接，所述工作平台固定在用于将整个测试系统定位在待测试对象表面的安装固定模块上。

【技术特征摘要】
1.一种具备原位观测和连续测试功能的便携式压入测试系统，其特征在于：所述压入测试系统包括主机测试系统，所述主机测试系统包括工作平台调整模块、压入测试模块、原位观测模块和安装固定模块，所述工作平台调整模块包括工作平台和工作平台升降调整组件，所述工作平台与所述工作平台升降调整组件连接，所述原位观测模块和压入测试模块以相对成固定角度同轴安装在工作平台的转盘上，所述转盘与用于带动转盘转动固定角度实现压入模式和观测模式切换的切换驱动组件连接，所述工作平台固定在用于将整个测试系统定位在待测试对象表面的安装固定模块上。2.如权利要求1所述的具备原位观测和连续测试功能的便携式压入测试系统，其特征在于：所述工作平台升降调整组件包括调整电机、上限位销、丝杠、下限位销和导轨，所述工作平台通过与丝杠的螺纹副配合连接到测试主机的机架上，所述调整电机与丝杠连接，所述工作平台的两端可滑动地套装在导轨上，所述导轨上设置上限位销和下限位销。3.如权利要求1或2所述的具备原位观测和连续测试功能的便携式压入测试系统，其特征在于：所述压入测试模块包括驱动系统、压头连接件和压头，所述压头连接件用于将压头连接...

【专利技术属性】
技术研发人员：彭光健，谢孝盼，张泰华，
申请(专利权)人：浙江工业大学，
类型：发明
国别省市：浙江;33