本发明专利技术提供一种多自由度体变形适应的双针热电偶测温装置及其使用方法，包括热电偶、热电偶夹具、外壳、滑块、固定块、挡锁、摆动块和弹簧。滑块的螺纹孔与热电偶夹具的连接圆柱连接，热电偶的固定端与热电偶夹具中第一圆柱孔连接，第一热电偶和第二热电偶的输入端分别与正极线和负极线连接，摆动块的安装端和第一复位弹簧的第一端连接，第一复位弹簧的第二端和热电偶夹具中第二圆柱孔连接，挡锁的固定端和热电偶的安装端连接。矩形弹簧的第一端和滑块的第一固定槽连接，矩形弹簧的第二端和固定块的第二固定槽连接，定位弹簧和定位小球连接。本发明专利技术能够测试试件热成形的温度，能够在热成形试件大变形时对位移进行补偿，提高测试温度的精度。的精度。的精度。
【技术实现步骤摘要】
多自由度体变形适应的双针热电偶测温装置及其使用方法
[0001]本专利技术涉及双针式热电偶测温领域，特别涉及一种多自由度体变形适应的双针热电偶测温装置及其使用方法。
技术介绍
[0002]在测试试件热成形性能时，温度测试的精度及控制十分重要，通常采用测温元件热电偶对温度进行测量，它能通过对热电偶两端的两个端子进行施压，使两个端子所附带的矩形弹簧产生变形，从而实现充分接触，直接测量温度，并把温度信号转换成热电动势信号，通过电气仪表(二次仪表)转换成被测介质的温度。
[0003]在板状、块状金属冷变形或热变形的加工工艺过程中，变形中的温度监测技术是必要的一环。试验中，为准确获得两被测点间的跨间电压，通常采用一种双针式热电偶进行接触测温。由于该热电偶正负极采用开路设计，接触测温时需要人工对热电偶测量端的两个端子进行施压，从而实现充分接触，达到测量温度的目的。常规测温过程中，人工施压无法做到接触压力的恒定调控，引入了压力变量。当试件变形量较大或变形区域为异种材料时，温度测试结果会出现偏差，降低控温精度，影响对试件热成形性能的检测。
[0004]为解决上述诸多问题，本专利技术设计出一种具有多个自由度、能够补偿大变形位移以及精准的测试大变形试件温度的多自由度变形适应的双针热电偶测温装置。
技术实现思路
[0005]针对现有技术存在的问题，本专利技术提供一种多自由度体变形适应的双针热电偶测温装置及使用方法，该装置的双针热电偶同时具有转动自由度和平动自由度，具有补偿试样大变形位移的作用，适应于体热变形对温度的更精准测量，主要是通过利用转动组件中第一复位弹簧、挡锁和摆动块及平动组件中的固定块、滑块和矩形弹簧，使热电偶能够随着试件的大变形发生移动，从而使热电偶能够一直和试件进行接触；通过调节平动组件中固定块和滑块，并配合定位小球，来调节矩形弹簧的位置和预紧力，使热电偶与试件之间具有可调节的初始接触压力，使热电偶能够随着试件的大变形发生移动且测温点不发生变化，从而提高在变形过程中对温度的控制精度。
[0006]本专利技术提供了一种多自由度体变形适应的双针热电偶测温装置，其包括热电偶、热电偶夹具、外壳、滑块、矩形弹簧、固定块、挡锁、摆动块、复位弹簧、弹簧柱、保护圆柱、磁铁、定位弹簧、定位小球和套筒。所述热电偶夹具的第一端为连接圆柱，所述连接圆柱的内部设有第二固定孔，所述热电偶夹具的第二端为U型插头，所述U型插头的两侧对称设有圆柱孔，所述滑块内部的中心设有第一螺纹孔，所述第一螺纹孔的两侧分别设有六角螺母槽和圆形槽，所述滑块内部的一侧设有第一固定孔，所述滑块外部的一侧设有第一固定槽，所述固定块中部设有保护圆柱孔，所述保护圆柱孔的上端和下端分别设有第二固定槽和移动孔，所述固定块中部的两侧分别设有第二定位孔和放置孔。所述热电偶的固定端和所述热电偶夹具中U型插头上第一圆柱孔的第一端连接，所述摆动块的第一安装端和热电偶夹具
[0019]其中，s0为热电偶头部距离滑块中心点的垂直距离，s2'为滑块向远离矩形弹簧方向移动时热电偶针头部距离滑块中心点的垂直距离，Δs2为滑块向前移动的距离，r0为热电偶从热电偶夹具中心位置到热电偶针头部的直线长度，l0为热电偶针头部与热电偶上部的垂直距离，l2'为热电偶针头部向下移时的移动距离，Δs
2max
为滑块向前移动的最大距离，L2为连接圆柱滑动端中心位置与滑道前端的距离；
[0020]由于滑道长度的限制，滑块向远离矩形弹簧方向移动的距离Δs2≤L2，Δs
max
＝s
1max
‑
s
2max
，Δs
max
为滑块的最大移动距离。
[0021]可优选的是，在转动组件的转动方向中，为了使热电偶不会与外壳发生干涉，保证热电偶转过的角度α小于摩擦角β，其具体关系表达式为：
[0022]α＜β
[0023][0024]L'＞L
[0025]其中，α为热电偶转过的角度，β为摩擦角，r0为热电偶针从热电偶夹具中心位置到针头部的直线长度，l0为热电偶针头部与热电偶上部的垂直距离，l2'为热电偶针头部向下移时的移动距离，L'为双针热电偶的部分长度，L为滑块在滑道上的可移动距离。
[0026]可优选的是，所述外壳的第一端、第二端和第三端分别设有第二螺纹孔、第一定位孔和滑道，所述第一螺纹孔、所述第一定位孔和所述滑道分别对称分布在所述外壳的两侧。
[0027]本专利技术的另外一方面，提供一种多自由度体变形适应的双针热电偶测温装置的使用方法，其包括以下步骤：
[0028]S1、组装转动组件：依次将热电偶和摆动块固定在热电偶夹具上，将挡锁固定在热电偶上，将第一复位弹簧安装在摆动块和热电偶夹具的U型插头之间；
[0029]S2、组装平动组件：依次将磁铁、定位弹簧、套筒和定位小球安装在固定块上，在将矩形弹簧安装在固定块和滑块之间，将保护圆柱置于矩形弹簧内，通过螺钉将第二复位弹簧置于滑块的第一固定孔和热电偶夹具第二固定孔之间，利用第一复位弹簧和第二复位弹簧使第一热电偶和第二热电偶处于初始状态；
[0030]S3、通过外壳的第二螺纹孔将双针热电偶测温装置安装在实验机的合适位置上，将第一热电偶和第二热电偶的测量端分别与大变形试件连接，并通过改变定位小球在第一定位孔的位置以及滑块的位置来调节热电偶在水平方向的移动距离以及通过调节摆动块相对热电偶夹具的角度调节热电偶转动的角度，使双针热电偶测温装置更加贴合大变形试件；
[0031]S4、分别接通与正极线连接的第一热电偶和与负极线连接的第二热电偶，给予大变形试件一定的试验力并进行试验，在试验期间第一热电偶和第二热电偶分别与大变形试件贴合并随大变形试件的变形而发生移动，连续测量大变形试件在热变形时的温度，并记录跨间温度数据。
[0032]可优选的是，测温装置中的热电偶在工作过程，需要使保护圆柱的长度满足以下条件：
[0033][0034]其中，F
I
为热电偶承受的最大力，L
k
为矩形弹簧的长度，L
y
为保护圆柱的长度，从而避免出现弯曲受损。
[0035]本专利技术与现有技术相比，具有如下优点：
[0036]1.本专利技术的测温装置采用固定块及滑块，配合定位小球，可以调节矩形弹簧的位置，使双针热电偶与试件之间具有可调节的初始接触压力，热电偶夹具与滑块之间的欠定位配合，使热电偶夹具能够转动和沿滑道移动，热电偶双针具有多自由度，能够测量试件立体复杂变形时的温度。
[0037]2.本专利技术在试件发生三维立体变形时，双针热电偶在滑块、热电偶夹具和矩形弹簧的作用力下能够随着试件的剧烈变形而运动，热电偶双针始终与试件表面接触，随着变形量的增大进行位移补偿，提高在变形过程中对温度的控制精度。
[0038]3.本专利技术的测温装置设置有第一复位弹簧、第二复位弹簧、摆动块及挡锁等复位机构，保证第一热电偶和第二热电偶具有相同的初始状态。
[0039]4.本专利技术的测温本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种多自由度体变形适应的双针热电偶测温装置，其包括热电偶、热电偶夹具、外壳、滑块、矩形弹簧、固定块、挡锁、摆动块、复位弹簧、弹簧柱、保护圆柱、磁铁、定位弹簧、定位小球和套筒，其特征在于，所述热电偶夹具的第一端为连接圆柱，所述连接圆柱的内部设有第二固定孔，所述热电偶夹具的第二端为U型插头，所述U型插头的两侧对称设有圆柱孔，所述滑块内部的中心设有第一螺纹孔，所述第一螺纹孔的两侧分别设有六角螺母槽和圆形槽，所述滑块内部的一侧设有第一固定孔，所述滑块外部的一侧设有第一固定槽，所述固定块中部设有保护圆柱孔，所述保护圆柱孔的上端和下端分别设有第二固定槽和移动孔，所述固定块中部的两侧分别设有第二定位孔和放置孔；所述热电偶的固定端和所述热电偶夹具中U型插头上第一圆柱孔的第一端连接，所述摆动块的第一安装端和热电偶夹具中U型插头上第一圆柱孔的第二端连接，第一热电偶和第二热电偶的输入端分别与正极线和负极线连接，所述摆动块的第二安装端和第一复位弹簧的第一端连接，所述第一复位弹簧的第二端通过弹簧柱和所述热电偶夹具中U型插头的第二圆柱孔连接，所述挡锁的固定端和所述热电偶的安装端连接，所述挡锁的活动端和所述摆动块接触，所述摆动块实现双针热电偶测温装置的复位；所述热电偶夹具的连接圆柱的滑动端和滑道接触，所述滑块的第一螺纹孔与所述热电偶夹具的连接圆柱的固定端连接，所述矩形弹簧的第一端和所述滑块的第一固定槽连接，所述矩形弹簧的第二端和所述固定块的第二固定槽连接，所述定位弹簧和定位小球连接，所述保护圆柱的第一端位于所述矩形弹簧的内部，所述保护圆柱的第二端穿过保护圆柱孔和所述套筒连接，通过调节滑道和第一定位孔之间的距离来改变矩形弹簧的压缩量实现装置的自由度，并使热电偶具有初始接触压力。2.根据权利要求1所述的多自由度体变形适应的双针热电偶测温装置，其特征在于，第二复位弹簧位于所述滑块的圆形槽内，第一六角螺母位于所述滑块的六角螺母槽内，第二复位弹簧的两端分别与第一固定孔和第二固定孔连接，所述套筒位于所述固定块的移动孔内，所述套筒的安装端和所述磁铁连接，所述定位弹簧位于所述套筒内部，所述定位小球位于所述固定块的第二定位孔和外壳上第一定位孔之间，所述磁铁位于所述固定块的放置孔内。3.根据权利要求1所述的多自由度体变形适应的双针热电偶测温装置，其特征在于，所述热电偶夹具的U型插头、所述第一复位弹簧、所述弹簧柱、所述挡锁和所述摆动块组成转动组件。4.根据权利要求1所述的多自由度体变形适应的双针热电偶测温装置，其特征在于，所述滑块、所述热电偶夹具的连接圆柱、所述矩形弹簧、所述第二复位弹簧、所述固定块、所述定位弹簧、所述定位小球、所述保护圆柱和所述套筒组成平动组件；所述矩形弹簧、所述滑块的第一固定槽、所述固定块的第二固定槽、所述保护圆柱的轴线在同一条直线上。5.根据权利要求1、3或4之一所述的多自由度体变形适应的双针热电偶测温装置，其特征在于，所述平动组件对称分布在所述外壳的内部，所述转动组件对称分布在所述外壳的外部。6.根据权利要求1或4所述的多自由度体变形适应的双针热电偶测温装置，其特征在于，在平动组件的水平方向中，所述滑块向靠近矩形弹簧方向移动距离的表达式为：
Δs
1max
≤L1其中，s0为双针热电偶头部距离滑块中心点的垂直距离，s1'为滑块向靠近矩形弹簧方向移动时热电偶头部距离滑块中心点的垂直距离，Δs1为滑块向后移动的距离，r0为热电偶针从热电偶夹具中心位置到针头部的直线长度，l0为热电偶针头部与热电偶上部的垂直距离，l1'为热电偶针头部向上移时的移动距离，Δs
1max
为滑块...
【专利技术属性】
技术研发人员：张芳芳，董睿，段永川，段叙言，
申请(专利权)人：燕山大学，
类型：发明
国别省市：
还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。