X射线可透射固体表面及内部应变同步测量装置及方法制造方法及图纸

本发明专利技术公开了涉及X射线可透射固体表面及内部应变同步测量装置及方法，涉及X射线可透射固体变形测试技术领域。本发明专利技术包括多功能观测夹具，所述多功能观测夹具内部夹持有测试试样，所述多功能观测夹具的一侧倾斜设置有反光镜，另一侧平行设置有碘化铯探测屏；所述多功能观测夹具靠近碘化铯探测屏的一侧设置有第一高速摄像机，所述多功能观测夹具靠近反光镜的一侧设置有X射线发射装置且反光镜上方设置有第二高速摄像机。本发明专利技术克服了现有测量装置只能单一测量表面而无法同步实时多维度测量的技术难题，能够对材料表面及其内部进行高时空分辨率应变测量，具有结构简单、非接触、操作方便、同步测量和应用范围广的优点。同步测量和应用范围广的优点。同步测量和应用范围广的优点。

【技术实现步骤摘要】
X射线可透射固体表面及内部应变同步测量装置及方法


[0001]本专利技术涉及X射线可透射固体变形测试
，尤其涉及X射线可透射固体表面及内部应变同步测量装置及方法。

技术介绍

[0002]本部分的陈述仅是提供了与本专利技术相关的
技术介绍
信息，不必然构成在先技术。
[0003]测试并揭示固态物体材料表层及内部变形的动态力学演化是研究材料变形机理、开发新材料和先进制造技术的理论基础。材料在加工及服役过程中其内部缺陷和变形对其力学性能起到重要作用。在材料加载过程中，同步测量材料表面及内部变形，获得材料同位置同时刻变形应变场，可理解材料内部空间的动态变形行为及其失效机理。此外，掌握材料表层和内部变形演化及变形机理可为加工制造和仿真模拟提供数据和理论基础，并有助于指导新型金属材料和复合材料的开发和研究。
[0004]数字图像相关(Digita l Image Corre l at ion，DI C)技术能精确且方便获得材料塑性变形的位移场和应变场信息。DI C技术搭配高速摄像机进行力学测试具有精度高、非接触和全场测量等优点。目前，材料的变形测试技术只能针对表面进行测量，这限制了通过材料表面和内部变形测试进行完整且全方位的理解材料的变形机理。
[0005]虽然，已有使用DI C技术搭配高速相机对材料变形进行表征的测量技术，但其测量方法也仅是对材料表面喷涂散斑加载测试，从而无法实现对材料内部同步进行变形测试。

技术实现思路

[0006]本专利技术的目的在于提供一种X射线可透射固体表面及内部应变同步测量装置及方法，克服现有测量装置只能单一测量表面而无法同步实时多维度测量的技术难题，能够对材料表面及其内部进行高时空分辨率应变测量，具有结构简单、非接触、操作方便、同步测量和应用范围广的优点。
[0007]为解决上述技术问题，本专利技术是通过以下技术方案实现的：
[0008]本专利技术第一方面提供了X射线可透射固体表面及内部应变同步测量装置。
[0009]X射线可透射固体表面及内部应变同步测量装置，包括多功能观测夹具，所述多功能观测夹具内部夹持有测试试样，所述多功能观测夹具的一侧倾斜设置有反光镜，另一侧平行设置有碘化铯探测屏；所述多功能观测夹具靠近反光镜的一侧设置有X射线发射装置，所述多功能观测夹具靠近碘化铯探测屏的一侧设置有第一高速摄像机。
[0010]优选的，所述第一高速摄像机接口上设置有第一显微镜头，所述第一显微镜头对准碘化铯探测屏。
[0011]优选的，所述反光镜为镀银反光镜。
[0012]优选的，所述反光镜的上方设置有第二高速摄像机，所述第二高速摄像机的相机安装口连接有同轴光镜筒，所述同轴光镜筒的镜头安装口连接有第二显微镜头，所述第二
显微镜头对准反光镜。
[0013]优选的，所述同轴光镜筒内倾斜设置有分光片，所述同轴光镜筒侧面设置有LED光源；所述分光片用于反射LED光源发出的光线，使光线平行经过第二显微镜头至反光镜表面。
[0014]优选的，所述反光镜与多功能观测夹具之间的夹角为0
‑
90
°
，优选为45
°
。
[0015]优选的，所述同轴光镜筒内的分光片与LED光源发出的光线成45
°
设置。
[0016]优选的，所述第一高速摄像机和第二高速摄像机分别与计算机相连接，且第一高速摄像机和第二高速摄像机分别与同步触发装置相连接。
[0017]优选的，所述第一高速摄像机设置于第一高速摄像机支架上，所述第二高速摄像机设置于第二高速摄像机支架上。
[0018]本专利技术第二方面提供了X射线可透射固体表面及内部应变同步测量装置的测量方法。
[0019]X射线可透射固体表面及内部应变同步测量装置的测量方法，包括如下内容：
[0020]对反光镜一侧的测试试样表面进行制作散斑处理；
[0021]将测试试样装夹在多功能观测夹具中；
[0022]将第一显微镜头安装在第一高速摄像机接口上并对准碘化铯探测屏；
[0023]将同轴光接口安装在第二高速摄像机接口上，将第二显微镜头安装在同轴光镜筒接口上，并将第二显微镜头对准反光镜；
[0024]将第一高速摄像机和第二高速摄像机分别与计算机和同步触发装置相连接；
[0025]打开X射线发射装置和LED光源，通过同步触发器对第一高速摄像机和第二高速摄像机进行同步触发，进行加载试验。
[0026]本专利技术具有以下有益效果：
[0027]1、本专利技术克服了现有测量设备只能进行单一表面应变测量的缺陷和不足，可以实现材料表面及内部的同步应变测量，对深入理解材料加载过程中的动态力学变形机理具有重要意义，能更全面完整的研究材料变形的力学行为。
[0028]2、本专利技术结构简单易于搭建，操作方便灵活，可实现测试对象的无损测量，依靠显微镜头和高速摄像机成像可实现极高的时空分辨率测量。
[0029]3、本专利技术设计的多功能观测夹具将可见光与X射线光谱分离，使两种光谱在测量中既互不影响和干涉又可以同时观测。
[0030]4、本测量装置的应用范围非常广泛，可根据被测对象的规格合理调整测量装置的参数，也可以将此装置安装在其他材料变形试验机中，例如霍普金森压杆试验机和拉伸试验机。
[0031]当然，实施本专利技术的任一产品并不一定需要同时达到以上所述的所有优点。
附图说明
[0032]为了更清楚地说明本专利技术实施例的技术方案，下面将对实施例描述所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0033]图1是本专利技术一个或多个实施方式的X射线可透射固体表面及内部应变同步测量装置的示意图。
[0034]图2是本专利技术一个或多个实施方式的X射线可透射固体表面及内部应变同步测量装置的多功能观测夹具示意图。
[0035]图3是本专利技术一个或多个实施方式的X射线可透射固体表面及内部应变同步测量装置的光路示意图。
[0036]图中：为显示装置各部分位置而夸大了互相间间距或尺寸，示意图仅作示意。
[0037]其中：1.X射线发射装置；2.反光镜；3.多功能观测夹具；4.测试试样；5.碘化铯探测屏；6.第一显微镜头；7.第一高速摄像机；8.计算机；9.同步触发器；10.第二显微镜头；11.同轴光镜筒；12.LED光源；13.分光片；14.第二高速摄像机；15.第一高速摄像机支架；16.第二高速摄像机支架。
具体实施方式
[0038]下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本专利技术保护的范围。
[0039]在本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.X射线可透射固体表面及内部应变同步测量装置，其特征在于，包括多功能观测夹具，所述多功能观测夹具内部夹持有测试试样，所述多功能观测夹具的一侧倾斜设置有反光镜，另一侧平行设置有碘化铯探测屏；所述多功能观测夹具靠近反光镜的一侧设置有X射线发射装置，所述多功能观测夹具靠近碘化铯探测屏的一侧设置有第一高速摄像机。2.根据权利要求1所述的X射线可透射固体表面及内部应变同步测量装置，其特征在于，所述第一高速摄像机接口上设置有第一显微镜头，所述第一显微镜头对准碘化铯探测屏。3.根据权利要求1所述的X射线可透射固体表面及内部应变同步测量装置，其特征在于，所述反光镜为镀银反光镜。4.根据权利要求3所述的X射线可透射固体表面及内部应变同步测量装置，其特征在于，所述反光镜的上方设置有第二高速摄像机，所述第二高速摄像机的相机安装口连接有同轴光镜筒，所述同轴光镜筒的镜头安装口连接有第二显微镜头，所述第二显微镜头对准反光镜。5.根据权利要求4所述的X射线可透射固体表面及内部应变同步测量装置，其特征在于，所述同轴光镜筒内倾斜设置有分光片，所述同轴光镜筒侧面设置有LED光源；所述分光片用于反射LED光源发出的光线，使光线平行经过第二显微镜头至反光镜表面。6.根据权利要求1所述的X射线可透射固体表面及内部应变同步测量装置，其特征在于，所述反光镜与多功能观测夹具之间的夹角为0
‑

【专利技术属性】
技术研发人员：刘战强，马凯，张蔚，王兵，
申请(专利权)人：山东大学，
类型：发明
国别省市：