一种非接触式霍普金森压杆测量的装置和方法制造方法及图纸

本发明专利技术实施例提供了一种非接触式霍普金森压杆测量的装置和方法。该装置包括：压杆系统、光纤测速系统、散斑干涉系统、点探测器、数据采集与处理系统。被测材料试样置于压杆系统的入射杆与透射杆之间，打击杆受力后撞击入射杆所产生的压应力脉冲沿着压杆系统向被测材料试样方向传播，打击杆速度由光纤测速系统测得；压应力脉冲对入射杆、透射杆上的光强造成影响经散斑干涉系统形成散斑强度信息；点探测器将探测到的信息传输到数据采集与处理系统，从而计算出被测材料的应力、应变和应变率等信息。本发明专利技术将时域散斑干涉中的面内位移测量方法和霍普金森压杆测量方法相结合，实现了非接触式、高精度、可用于小尺寸材料的动态力学性能的测量。

A device and method for non-contact measurement of Hopkinson pressure rod

An embodiment of the invention provides a device and a method for measuring a non - contact Hopkinson pressure rod. The device consists of a pressure bar system, a fiber optic velocity measurement system, a speckle interference system, a point detector, and a data acquisition and processing system. Between the measured material specimen is placed in the pressure bar system incident bar and the transmission bar, blow rod force produced by the impact of the incident stress along the pulse pressure bar system to be measured specimen directions, blow rod speed measured by optical fiber measurement system; compressive stress pulse impact by speckle interferometry system the formation of the speckle intensity information of light incident bar and transmission rod; the transmission of information to the data acquisition and processing system for point detector will detect, to calculate the detected material stress, strain and strain rate of information. The invention combines the in-plane displacement measurement method in the time domain speckle interferometry with the Hopkinson pressure bar measurement method, and realizes the non-contact, high-accuracy and dynamic mechanical performance measurement for small size materials.

【技术实现步骤摘要】
一种非接触式霍普金森压杆测量的装置和方法
本专利技术涉及霍普金森压杆测量
，尤其涉及一种非接触式霍普金森压杆测量的装置和方法。
技术介绍
材料在受到冲击载荷下所产生的力学响应与其在受到静态载荷下所产生的力学响应差别很大；而今，材料在受到冲击载荷下的力学响应特性在军事和民用的实际生产中运用的日趋广泛，这就使得科学系统的研究材料在不同冲击载荷下的动态力学性能变得越来越重要。为了研究材料在冲击载荷下的动态力学性能，人们提出了SHPB(SplitHopkinsonPressureBar,分离式霍普金森压杆)测量技术。现有技术中用于分析材料动态力学性能的应变片式的分离式霍普金森压杆测量装置是由压杆系统、测量系统以及数据采集与处理系统三部分组成，其中压杆系统包括打击杆、入射杆、透射杆三部分；将应变片分别粘贴在入射杆和透射杆上，利用应变片记录下入射脉冲、反射脉冲和透射脉冲，通过一维应力波理论便可确定试样材料的应力、应变、应变率等信息。上述现有技术中应变片式的分离式霍普金森压杆测量技术分析材料动态力学性能的装置，其缺点为：该装置利用粘贴在入射杆和透射杆上的应变片实现对被测材料试样的动态力学特性本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种非接触式霍普金森压杆测量的装置，其特征在于，包括：被测材料试样、压杆系统、散斑干涉系统、点探测器和数据采集与处理系统；所述光纤测速系统、点探测器与所述压杆系统机械连接，所述散斑干涉系统的光学汇聚点在所述压杆系统上，所述数据采集与处理系统与所述点探测器电气连接；所述的压杆系统，包括打击杆、入射杆和透射杆，被测材料试样夹持在所述入射杆和透射杆之间；所述的散斑干涉系统，用于将入射的激光一分为二得到反射光束和透射光束，所述反射光束和透射光束分别在所述入射杆和透射杆上形成散斑干涉；所述的点探测器，用于在所述打击杆被打击后，获取所述入射杆、透射杆上压应力脉冲所分别造成的散斑强度变化信息，将所述散斑强度...

【技术特征摘要】
1.一种非接触式霍普金森压杆测量的装置，其特征在于，包括：被测材料试样、压杆系统、散斑干涉系统、点探测器和数据采集与处理系统；所述光纤测速系统、点探测器与所述压杆系统机械连接，所述散斑干涉系统的光学汇聚点在所述压杆系统上，所述数据采集与处理系统与所述点探测器电气连接；所述的压杆系统，包括打击杆、入射杆和透射杆，被测材料试样夹持在所述入射杆和透射杆之间；所述的散斑干涉系统，用于将入射的激光一分为二得到反射光束和透射光束，所述反射光束和透射光束分别在所述入射杆和透射杆上形成散斑干涉；所述的点探测器，用于在所述打击杆被打击后，获取所述入射杆、透射杆上压应力脉冲所分别造成的散斑强度变化信息，将所述散斑强度变化信息传输给所述数据采集与处理系统；所述的数据采集与处理系统，用于根据所述散斑强度变化信息通过计算，得到所述被测材料试样的动态应力、应变和应变率等信息。2.根据权利要求1所述的一种非接触式霍普金森压杆测量的装置，其特征在于，所述装置还包括：光纤测速系统，用于测量所述压杆系统中所述打击杆被打击后的运行速度。3.根据权利要求1所述的一种非接触式霍普金森压杆测量的装置，其特征在于，所述的压杆系统包括：支撑底座、导轨、打击杆、入射杆和透射杆，所述导轨固定在所述支撑底座上，所述打击杆安装在所述导轨上，所述入射杆和透射杆分别安装到各自的所述支撑底座上，所述打击杆、入射杆和透射杆位于一条轴线上。4.根据权利要求1或2或3所述的一种非接触式霍普金森压杆测量的装置，其特征在于，所述的光纤测速系统包括：光纤、光纤传感器和示波器，所述光纤和所述光纤传感器安装在所述导轨两侧形成对射型光纤测速装置，所述示波器与所述光纤传感器电气连接。5.根据权利要求4所述的一种非接触式霍普金森压杆测量的装置，其特征在于，所述入射杆和所述透射杆分别对应一套所述散斑干涉系统，每套所述散斑干涉系统包括：激光器、空间滤波器、分光棱镜、反射镜，所述激光器作为光源输出激光，该激光经过所述空间滤波器进行滤波和扩束后照射在所述分光棱镜上，分光棱镜将入射的激光一分为二得到反射光束和透射光束，所述反射光束和透射光束经过不同的所述反射镜后分别在对应的所述入射杆或透射杆上形成散斑干涉。6.根据权利要求5所述的一种非接触式霍普金森压杆测量的装置，其特征在于，所述的点探测器，包括：所述的点探测器为两套，两套点探测器分别对应所述入射杆和所述透射杆，分别测量所述打击杆被打击后的所述入射杆和所述透射杆上压应力脉冲所分别造成的散斑强度变化信息，将测量得到的散斑强度变化信息传输给所述数据采集与处理系统。7.根据权利要求6所述的一种非接触式霍普金森压杆测量的装置，其特征在于，所述的数据采集与处理系统，包括：数据采集装置和计算机，所述数据采集装置将所述点探测器传输过来的散斑强度变化信息转化为电压数据，将所述电压数据传输到所述计算机中，所述计算机对所述电压数据进行小波变换和处理，计算出所述被测材料试样在高应变率下的动态应力、应变和应变率等信息。8.一种非接触式霍普金森压杆测量的方法，其特征在于，应用于权利要求1至7任一项所述的装置，所述方法包括：在一次测量过程中，被测材料试样置于压杆系统的入射杆与透射杆之间，散斑干涉系统将入射的激光一分为二得到反射光束和透射光束，所述反射光束和透射光束分别在所述入射杆和透射杆上形成散斑干涉；在所述打击杆被打击后，点探测器获取所述入射杆、透射杆上压应力脉冲所分别造成的散斑强度变化信息，将所述散斑强度变化信息传输给所述数据采集与处理系统；数据采集与处理系统根据所述散斑强度...

【专利技术属性】
技术研发人员：高瞻，杨山伟，高晨家，王煦，
申请(专利权)人：北京交通大学，
类型：发明
国别省市：北京,11