磁流变弹性体的响应时间检测装置及检测方法制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种磁流变弹性体的响应时间检测装置及检测方法，该装置包括夹具安装座以及安装在夹具安装座上的夹具组件；通过夹持组件对待检样品施加拉伸作用力或/和压缩作用力或/和剪切作用力；再通过采集待检样品受到的作用力信息以及待检样品在该作用力下的电阻值变化信息，并计算作用力以及电阻值变化规律之间的时间差值，并根据时间差值得到样品的响应时间。本发明专利技术通过检测待检样品的受力情况以及电阻变化情况，直接获取磁流变弹性体本身的响应时间，最大可能地避免了检测装置的电气响应时间以及机械响应时间对磁流变弹性体响应时间检测的影响；并且该发明专利技术不再依据微观模型理论计算响应时间，不受模型误差限制，准确度和可靠度较高。

Response time measuring device and method of magnetorheological elastomer

【技术实现步骤摘要】
磁流变弹性体的响应时间检测装置及检测方法
本专利技术涉及一种磁流变弹性体的响应时间检测装置及检测方法。
技术介绍
作为一种智能材料，磁流变材料受到外部激励作用时，其内部导电颗粒的微观结构如颗粒间距和分布状态等会发生变化，从而在宏观上表现出独特的力学、电学、磁学性能，拥有巨大的应用前景。这些材料是制造传感“皮肤”的最佳候选之一，能够模拟人体皮肤所需的高顺应性，但是磁流变材料的主要缺点是响应的滞后现象，这可能影响测量的可重复性。不同的制备手段，磁性颗粒的性质、检测方法使得磁流变材料的响应特性存在着很大的差异，为了提高磁流变材料的性能，获得准确的响应时间具有重要的意义。目前，已有针对磁流变液自身响应特性进行测试的装置和方法研究，如CN108535140A，CN110346244A等，但是由于磁流变弹性体与磁流变液的响应机理不同，适用于磁流变液的测量装置和方法并不适用于检测磁流变弹性体的响应时间。对于磁流变弹性体响应时间的研究主要集中在磁流变弹性体器件的响应分析上，器件响应时间受到磁流变材料，器件线圈电感、线圈芯涡流、驱动电子学响应时间、器件几何形状等因素的共同影响。GU等人对磁流变弹性体隔离器的响应时间进行了测试，并探索了减小响应时延的两种可行方法，BAI等人研究了磁流变弹性体驱动器的响应时间，并对其进行了理论分析。以上研究都未能得到具体的磁流变弹性体本身对外部磁场的响应时间。另外，MiZhu等人通过检测磁流变弹性体在压缩模式下的磁致法向力来确定磁流变响应时间，该方法在偶极子模型基础上建立磁致法向力与时间的关系，但因为引入模型的局限性，分析结果与实际测量结果有较大出入。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种磁流变弹性体的响应时间检测装置及检测方法，能够对磁流变弹性体的响应时间进行检测。为解决上述技术问题，本专利技术提供一种基于磁流变弹性体的响应时间检测装置，该装置包括夹具安装座以及安装在所述夹具安装座上的夹具组件；所述夹持组件包括安装在所述夹具安装座上的固定夹具以及与所述固定夹具配合形成夹持作用的活动夹具；待检样品固定在固定夹具和活动夹具之间，活动夹具通过传动装置驱动其向待检样品施加使待检样品产生形变的作用力；所述活动夹具对待检样品的作用力包括拉伸作用力或/和压缩作用力或/和剪切作用力；所述固定夹具和活动夹具之间还设有用于检测所述待检样品受到的作用力信息以及待检样品的电阻值变化信息的数据采集装置，通过比较计算所述作用力信息与电阻值变化信息之间的时间差得到待检样品的响应时间。进一步地，所述活动夹具对待检样品的作用力包括拉伸作用力；所述数据采集装置包括成对设置的第一电极板Ⅰ和第二电极板Ⅰ，所述待检样品固定在所述第一电极板Ⅰ和第二电极板Ⅰ之间；所述第一电极板Ⅰ固定在所述固定夹具上，所述活动夹具包括活动夹板Ⅰ，所述第二电极板Ⅰ与所述活动夹具Ⅰ之间安装有拉力传感器Ⅰ。进一步地，所述活动夹具对待检样品的作用力包括压缩作用力；所述数据采集装置包括成对设置的第一电极板Ⅱ和第二电极板Ⅱ，所述待检样品固定在所述第一电极板Ⅱ和第二电极板Ⅱ之间；所述第一电极板Ⅱ固定在所述固定夹具上，所述活动夹具包括活动夹板Ⅱ，所述第二电极板Ⅱ与所述活动夹具Ⅱ之间安装有压力传感器Ⅱ。进一步地，所述活动夹具对待检样品的作用力包括剪切作用力；所述固定夹具包括通过支撑杆Ⅲ固定在夹具安装座上的固定夹具安装架Ⅲ以及固定在所述固定夹具安装架Ⅲ上的两个相对置的固定夹板Ⅲ，两个相对置的所述固定夹板Ⅲ之间设有一个剪切力加载板Ⅲ，所述剪切力加载板Ⅲ与两个所述固定夹板Ⅲ之间均设有成对设置的第一电极板Ⅲ和第二电极板Ⅲ，待测样品固定在所述第一电极板Ⅲ与第二电极板Ⅲ之间，所述剪切力加载板Ⅲ的底部通过压力传感器Ⅲ与活动夹具连接。进一步地，所述固定夹具包括水平部，所述水平部通过支撑部安装在所述夹具安装座上，所述第一电极板上设有耳板，所述耳板通过紧固件固定在所述固定夹具的水平部。进一步地，所述固定架具为倒立固定在所述夹具安装上的U形架。进一步地，所述传动装置包括偏心轮、与所述偏心轮上的偏心连接轴转动配合连接的滑杆以及与所述滑杆转动配合连接的活动杆，所述活动杆远离所述滑杆的一端设有通过活动杆与所述活动夹具传动配合连接。此外，该专利技术还公开了一种基于磁流变弹性体的响应时间检测方法，该方法采用上述检测装置检测磁流变弹性体的响应时间；该方法具体包括以下步骤：S1：采集待检样品受到的拉伸作用力或/和压缩作用力或/和剪切作用力以及待检样品在所述作用力下的电阻值变化信息；S2：计算待检样品受到的拉伸作用力或/和压缩作用力或/和剪切作用力的变化规律与检样品在所述作用力下的电阻值变化规律之间的时间差值，并根据所述时间差值得到样品的响应时间。进一步地，通过向电机输入PWM信号控制电机的转速，再通过传动装置将电机转动转换为呈正弦变化的作用力，再将该作用力波形与检样品在该作用力下的电阻值波形作对比，根据两信号波形的峰值时间即可得到电阻信号滞后于拉压力信号的时间差，该时间差即为样品的响应时间。进一步地，通过向固定在待检样品两侧的电极板施加电压，再通过分析反馈电流的大小即可计算得到待检样品的电阻值变化信息。本专利技术的有益效果为：通过检测待检样品的受力情况以及电阻变化情况，直接获取磁流变弹性体本身的响应时间，最大可能地避免了检测装置的电气响应时间以及机械响应时间对磁流变弹性体响应时间检测的影响；并且，该专利技术不再依据微观模型理论计算响应时间，不受模型误差限制，准确度和可靠度较高。附图说明此处所说明的附图用来提供对本申请的进一步理解，构成本申请的一部分，在这些附图中使用相同的参考标号来表示相同或相似的部分，本申请的示意性实施例及其说明用于解释本申请，并不构成对本申请的不当限定。在附图中：图1为本专利技术一个实施例的结构示意图；图2为本专利技术一个实施例的拉伸模式夹具的结构示意图；图3为本专利技术一个实施例的压缩模式夹具的结构示意图；图4为本专利技术一个实施例的剪切模式夹具的结构示意图；图5为本专利技术一个实施例的传动装置的结构示意图；图6为本专利技术一个实施例的传动装置的工作原理图；图7为本专利技术一个实施例的控制原理图；图8为本专利技术一个实施例的响应时间检测波形图；图9为本专利技术一个实施例的磁流变弹性体的电阻值随压强变化曲线图。其中：1、夹具组件；10、拉力传感器Ⅰ；101、拉力传感器输出端子Ⅰ；11、第一电极板Ⅰ；12、待检样品；13、第二电极板Ⅰ；14、紧固件Ⅰ；15、活动夹具Ⅰ；16、活动杆Ⅰ；17、U形架Ⅰ；18、夹具安装座Ⅰ；20、压力传感器Ⅱ；201、压力传感器输出端子Ⅱ；21、第一电极板Ⅱ；22、待检样品；23、第二电极板Ⅱ；24、紧固件Ⅱ；25、活动夹具Ⅱ；26、活动杆Ⅱ；27、固定夹板Ⅱ；271、支撑杆Ⅱ；28、夹具安装座Ⅱ；30、压力传感器Ⅲ；301、压力传感器输出端子Ⅲ；31、第一电极板Ⅲ；32、待检样品；33、第二电本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于磁流变弹性体的响应时间检测装置，其特征在于，包括夹具安装座以及安装在所述夹具安装座上的夹具组件；所述夹持组件包括安装在所述夹具安装座上的固定夹具以及与所述固定夹具配合形成夹持作用的活动夹具；/n待检样品固定在固定夹具和活动夹具之间，活动夹具通过传动装置驱动其向待检样品施加使待检样品产生形变的作用力；所述活动夹具对待检样品的作用力包括拉伸作用力或/和压缩作用力或/和剪切作用力；/n所述固定夹具和活动夹具之间还设有用于检测所述待检样品受到的作用力信息以及待检样品的电阻值变化信息的数据采集装置，通过比较计算所述作用力信息与电阻值变化信息之间的时间差得到待检样品的响应时间。/n

【技术特征摘要】
1.一种基于磁流变弹性体的响应时间检测装置，其特征在于，包括夹具安装座以及安装在所述夹具安装座上的夹具组件；所述夹持组件包括安装在所述夹具安装座上的固定夹具以及与所述固定夹具配合形成夹持作用的活动夹具；
待检样品固定在固定夹具和活动夹具之间，活动夹具通过传动装置驱动其向待检样品施加使待检样品产生形变的作用力；所述活动夹具对待检样品的作用力包括拉伸作用力或/和压缩作用力或/和剪切作用力；
所述固定夹具和活动夹具之间还设有用于检测所述待检样品受到的作用力信息以及待检样品的电阻值变化信息的数据采集装置，通过比较计算所述作用力信息与电阻值变化信息之间的时间差得到待检样品的响应时间。


2.根据权利要求1所述的基于磁流变弹性体的响应时间检测装置，其特征在于，所述活动夹具对待检样品的作用力包括拉伸作用力；所述数据采集装置包括成对设置的第一电极板Ⅰ和第二电极板Ⅰ，所述待检样品固定在所述第一电极板Ⅰ和第二电极板Ⅰ之间；所述第一电极板Ⅰ固定在所述固定夹具上；所述活动夹具包括活动夹板Ⅰ，所述第二电极板Ⅰ与所述活动夹具Ⅰ之间安装有拉力传感器Ⅰ。


3.根据权利要求1所述的基于磁流变弹性体的响应时间检测装置，其特征在于，所述活动夹具对待检样品的作用力包括压缩作用力；所述数据采集装置包括成对设置的第一电极板Ⅱ和第二电极板Ⅱ，所述待检样品固定在所述第一电极板Ⅱ和第二电极板Ⅱ之间；所述第一电极板Ⅱ固定在所述固定夹具上；所述活动夹具包括活动夹板Ⅱ，所述第二电极板Ⅱ与所述活动夹具Ⅱ之间安装有压力传感器Ⅱ。


4.根据权利要求1所述的基于磁流变弹性体的响应时间检测装置，其特征在于，所述活动夹具对待检样品的作用力包括剪切作用力；所述固定夹具包括通过支撑杆Ⅲ固定在夹具安装座上的固定夹具安装架Ⅲ以及固定在所述固定夹具安装架Ⅲ上的两个相对置的固定夹板Ⅲ，两个相对置的所述固定夹板Ⅲ之间设有一个剪切力加载板Ⅲ，所述剪切力加载板Ⅲ与两个所述固定夹板Ⅲ之间均设有成对设置的第一电极板Ⅲ和第二电极板Ⅲ，待测样品固定在所...

【专利技术属性】
技术研发人员：廖昌荣，孙瑞雪，杜新新，寿梦杰，王聿浩，谢磊，张红辉，
申请(专利权)人：重庆大学，
类型：发明
国别省市：重庆;50