瞬态强电热及机械加载装置下多物理场动态响应的测试平台制造方法及图纸

本申请揭示了一种测试平台，包括强电热载荷、机械加载装置和绝缘夹具，绝缘夹具夹持待测试样，机械加载装置向待测试样施加机械载荷，强电热载荷向待测试样释放瞬态强脉冲电流；测量系统包括电流测试单元、温度测试单元和图像摄取单元中的至少一种以及处理单元，电流测试单元对待测试样的电流进行测试，温度测试单元对待测试样的温度进行测试，图像摄取单元对待测试样的形态进行拍摄。本申请通过设置集瞬态电热、机械力耦合加载、超高速微区测温和高速光学摄像为一体的金属材料损伤行为实验测试平台，可对瞬态强电热与机械加载装置作用下材料的多物理场响应行为进行测量与记录，可作为极端加载条件下材料的性能研究手段。

【技术实现步骤摘要】
瞬态强电热及机械加载装置下多物理场动态响应的测试平台
本专利技术属于测试
，涉及一种瞬态强电热及机械加载装置下多物理场动态响应的测试平台。
技术介绍
在高速滑动电接触过程中，轨道与电枢的滑动过程持续时间很短，工作电流极大，一般为百千安至兆安级，由于电流的趋肤性，局部电流密度极高，瞬间产生巨大的焦耳热；巨大的热量在短时间内来不及扩散，局部的热量积累导致材料温度急剧升高，甚至达到熔点。受限于瞬态极端载荷条件，目前的测量测试主要是针对速度、磁场等宏观外部参量，但对于材料的温度、通流以及机械性能都缺乏研究手段。主要存在的困难一方面是强电热场与机械场的同时加载问题，另一方面是多场参量同步测量记录问题。
技术实现思路
为了解决相关技术中强电热场与机械场同时加载困难，且多场参量同步测量记录困难的问题，本申请提供了一种瞬态强电热及机械加载装置下多物理场动态响应的测试平台。技术方案如下：该瞬态强电热及机械加载装置下多物理场动态响应的测试平台包括加载系统和测量系统，其中：所述加载系统包括强电热载荷、机械加载装置和绝缘夹具，所述绝缘夹具被配置为夹持固定待测试样，所述机械加载装置向待测试样施加机械载荷，所述强电热载荷向所述待测试样释放瞬态强脉冲电流，所述绝缘夹具将夹持的所述待测试样与电气回路绝缘；所述测量系统包括电流测试单元、温度测试单元和图像摄取单元中的至少一种以及处理单元，所述电流测试单元、所述温度测试单元和所述图像摄取单元均与所述处理单元电性连接；所述电流测试单元对所述机械加载装置所夹持的所述待测试样的瞬态强脉冲电流进行测试，所述温度测试单元正对所述待测试样安装以对所述待测试样的温度进行测试，所述图像摄取单元正对所述待测试样安装以在所述待测试样的形态变化过程中对所述待测试样进行拍摄。可选的，所述强电热载荷包括工频变压器、高压整流器、脉冲电容器组、自动停充电路以及放电开关，其中：所述工频变压器与所述压整流器的输入端电性连接，所述压整流器的输出端与所述脉冲电容器组的充电端连接，所述自动停充电路与所述工频变压器的控制端连接，所述放电开关与所述脉冲电容器组的放电端连接，所述脉冲电容器组的放电端与所述待测试样电性连接。可选的，所述工频变压器将输入的两相交流市电进行升压，所述工频变压器输出的高压信号通过所述高压整流器整流后向所述脉冲电容器组充电；当所述脉冲电容器组充电至预定电压时，所述自动停充电路控制所述工频变压器断电，停止向所述脉冲电容器组充电；触发所述放电开关导通，所述脉冲电容器组通过所述放电开关向所述待测试样放电。可选的，所述电容器组包括两台脉冲电容器，所述电容器组的最大储能大于或等于8千焦耳。可选的，所述绝缘夹具包括两组相对设置的夹具组件，两个夹具组件分别用于夹持所述待测试样中间部的两个部位，被夹持的待测试样的两个伸出端露出于两个夹具组件外。可选的，每组夹具组件包括连接件、绝缘子、夹具体、加力杆和两个夹块；对于每组夹具组件，所述夹具体和所述夹块为导电材质，所述绝缘子为绝缘材质；所述两个夹块安装于所述夹具体内部，所述加力杆的连接杆与其中一个夹块连接，所述加力杆带动所连接的夹块与另一个夹块夹紧；所述夹具体通过所述绝缘子与所述连接件连接安装，所述连接件被配置为连接其他过电部件，所述绝缘子将所述待测试样与所述电气回路之间绝缘。可选的，所述电流测试单元为罗氏线圈，其中：所述罗氏线圈围绕所述待测试样设置，所述待测试样中的电流变化时，所述罗氏线圈感应出电动势；所述处理单元被配置为获取所述罗氏线圈产生的电动势，对所述电动势进行积分，得到所述待测试样中的电流。可选的，所述温度测试单元包括光纤红外测温仪和用于辅助瞄准所述待测试样的LED靶光；所述LED靶光向所述待测试样发射光线，并在所述待测试样上形成直径小于预定值的光斑；所述光纤红外测温仪对准所述光斑，采集所述待测试样产生的温度；所述处理单元对所述光纤红外测温仪获取的温度进行记录。可选的，所述高速相机对所述待测试样的物料变化进行拍摄，所述高速相机的摄像头正对所述待测试样以对所述待测试样进行拍摄；所述处理单元获取所述高速相机拍摄的图像进行记录和/或分析处理。可选的，所述瞬态强脉冲电流大于50kA。可选的，所述测量系统还包括机械载荷测试单元，所述机械载荷测试单元对所述机械加载装置所施加的机械载荷进行测试。通过上述技术特征，本申请提供的技术方案至少可以实现如下有益效果：通过设置集瞬态电热、机械力耦合加载、超高速微区测温和高速光学摄像为一体的金属材料损伤行为实验测试平台，可对瞬态强电热与机械加载装置作用下材料的多物理场响应行为进行测量与记录，可作为极端加载条件下材料的性能研究手段，为电磁发射材料技术提供有力支持。应当理解的是，以上的一般描述和后文的细节描述仅是示例性的，并不能限制本专利技术。附图说明此处的附图被并入说明书中并构成本说明书的一部分，示出了符合本专利技术的实施例，并与说明书一起用于解释本专利技术的原理。图1是本申请一个实施例中提供的瞬态强电热及机械加载装置下多物理场动态响应的测试平台的结构示意图；图2是本申请一个实施例中提供的绝缘夹具的结构示意图。其中，附图标记如下：10、待测试样；20、加载系统；21、强电热载荷；22、机械加载装置；23、绝缘夹具；231、连接件；232、绝缘子；233、夹具体；234、加力杆；235、夹块；30、测量系统；31、电流测试单元；32、温度测试单元；33、图像摄取单元；34、处理单元。具体实施方式这里将详细地对示例性实施例进行说明，其示例表示在附图中。下面的描述涉及附图时，除非另有表示，不同附图中的相同数字表示相同或相似的要素。以下示例性实施例中所描述的实施方式并不代表与本专利技术相一致的所有实施方式。相反，它们仅是与如所附权利要求书中所详述的、本专利技术的一些方面相一致的装置和方法的例子。图1是本申请一个实施例中提供的瞬态强电热及机械加载装置下多物理场动态响应的测试平台的结构示意图，该测试平台可以包括加载系统20和测量系统30。加载系统20可以包括强电热载荷21、机械加载装置22和绝缘夹具23，绝缘夹具23被配置为夹持固定待测试样10，机械加载装置22向待测试样10施加机械载荷，强电热载荷21向待测试样10释放瞬态强脉冲电流，绝缘夹具23将夹持的待测试样10与电气回路绝缘。在一种可能的实现方式中，强电热载荷21可以包括工频变压器、高压整流器、脉冲电容器组、自动停充电路以及放电开关，其中：工频变压器与压整流器的输入端电性连接，压整流器的输出端与脉冲电容器组的充电端连接，自动停充电路与工频变压器的控制端连接，放电开关与脉冲电容器组的放电端连接，脉冲电容器组的放电端与待测试样10电性连接。在向待测试样10放电的实现中，工频变压器将输入的两相交流市电进行升压，工频变压器输出的高压信号通过高压整流器整流后向脉冲电容器组充电；当脉冲电容器组充电至预定本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种瞬态强电热及机械加载装置下多物理场动态响应的测试平台，其特征在于，所述测试平台包括加载系统和测量系统，其中：/n所述加载系统包括强电热载荷、机械加载装置和绝缘夹具，所述绝缘夹具被配置为夹持固定待测试样，所述机械加载装置向待测试样施加机械载荷，所述强电热载荷向所述待测试样释放瞬态强脉冲电流，所述绝缘夹具将夹持的所述待测试样与电气回路绝缘；/n所述测量系统包括电流测试单元、温度测试单元和图像摄取单元中的至少一种以及处理单元，所述电流测试单元、所述温度测试单元和所述图像摄取单元均与所述处理单元电性连接；所述电流测试单元对所述机械加载装置所夹持的所述待测试样的瞬态强脉冲电流进行测试，所述温度测试单元正对所述待测试样安装以对所述待测试样的温度进行测试，所述图像摄取单元正对所述待测试样安装以在所述待测试样的形态变化过程中对所述待测试样进行拍摄。/n

【技术特征摘要】
1.一种瞬态强电热及机械加载装置下多物理场动态响应的测试平台，其特征在于，所述测试平台包括加载系统和测量系统，其中：
所述加载系统包括强电热载荷、机械加载装置和绝缘夹具，所述绝缘夹具被配置为夹持固定待测试样，所述机械加载装置向待测试样施加机械载荷，所述强电热载荷向所述待测试样释放瞬态强脉冲电流，所述绝缘夹具将夹持的所述待测试样与电气回路绝缘；
所述测量系统包括电流测试单元、温度测试单元和图像摄取单元中的至少一种以及处理单元，所述电流测试单元、所述温度测试单元和所述图像摄取单元均与所述处理单元电性连接；所述电流测试单元对所述机械加载装置所夹持的所述待测试样的瞬态强脉冲电流进行测试，所述温度测试单元正对所述待测试样安装以对所述待测试样的温度进行测试，所述图像摄取单元正对所述待测试样安装以在所述待测试样的形态变化过程中对所述待测试样进行拍摄。


2.根据权利要求1的测试平台，其特征在于，所述强电热载荷包括工频变压器、高压整流器、脉冲电容器组、自动停充电路以及放电开关，其中：所述工频变压器与所述压整流器的输入端电性连接，所述压整流器的输出端与所述脉冲电容器组的充电端连接，所述自动停充电路与所述工频变压器的控制端连接，所述放电开关与所述脉冲电容器组的放电端连接，所述脉冲电容器组的放电端与所述待测试样电性连接。


3.根据权利要求2的测试平台，其特征在于，所述工频变压器将输入的两相交流市电进行升压，所述工频变压器输出的高压信号通过所述高压整流器整流后向所述脉冲电容器组充电；当所述脉冲电容器组充电至预定电压时，所述自动停充电路控制所述工频变压器断电，停止向所述脉冲电容器组充电；触发所述放电开关导通，所述脉冲电容器组通过所述放电开关向所述待测试样放电。


4.根据权利要求2的测试平台，其特征在于，所述电容器组包括两台脉冲电容器，所述电容器组的最大储能大于或等于8千焦耳。


5.根据权利要求1的测试平台，...

【专利技术属性】
技术研发人员：杨琳，张亚舟，
申请(专利权)人：北京机械设备研究所，
类型：发明
国别省市：北京;11