基于太赫兹光谱的应力原位无损检测装置制造方法及图纸

本发明专利技术提出一种基于太赫兹光谱的应力原位无损检测装置，用于实现对试样不同角度入射的太赫兹应力原位无损检测；包括太赫兹模块

【技术实现步骤摘要】
基于太赫兹光谱的应力原位无损检测装置


[0001]本专利技术属于太赫兹
、
无损检测
，尤其涉及一种基于太赫兹光谱的应力原位无损检测装置
。

技术介绍

[0002]针对服役工件的实时应力检测对判断其的当前所处工作状态有着重要意义，检测结果能够帮助我们更好的判断工件的强度和剩余寿命，避免事故发生
。
然而当前存在的检测方法需要对工件进行全破坏或者半破坏处理，无法做到对工件无损非接触检测，更无法做到实时检测
。
太赫兹光谱方法以光为载体，能够穿透几乎所有非金属工件并探测工件内部信息，属于无损检测技术，是当前唯一能够进行高深度内部应力检测的光谱力学方法
。

技术实现思路

[0003]为了克服现有技术的缺陷和不足，并充分利用太赫兹的无损检测能力，本专利技术提供了一种基于太赫兹光谱的应力原位无损检测装置
。
[0004]本专利技术解决其技术问题采用的技术方案是：
[0005]一种基于太赫兹光谱的应力原位无损检测装置，其特征在于：
[0006]用于实现对试样不同角度入射的太赫兹应力原位无损检测；
[0007]包括太赫兹模块
、
信号处理系统
、
装置旋转模块
、
试样夹具和直线位移模块；
[0008]所述太赫兹模块由太赫兹发射器和太赫兹接收器组成，分别位于检测装置的前后两端，用于发射太赫兹波和接收太赫兹波；所述信号处理系统用于处理应力施加过程中采集到的太赫兹信号；
[0009]所述装置旋转模块用于配合试样夹具固定试样和调整试样的旋转角度；
[0010]所述直线位移模块用于使夹具随着直线伺服位移电机运动时候沿着同一个方向移动而不产生偏移，确保试样位移时候的水平度；
[0011]所述试样夹具由两组夹具组成，分别为：固定试样夹具和活动试样夹具
。
[0012]进一步地，所述装置旋转模块由旋转底座
、
固定底座
、
主体框架和固定块组成，旋转底座作为最底部支撑，固定底座固定在旋转底座上，主体框架与固定块相连接，设置于固定底座的卡槽内；
[0013]所述直线位移模块由直线位移导轨
、
直线伺服位移电机和力传感器组成；直线位移导轨共有两组四根，位于固定于主体框架内侧；直线伺服位移电机共两组，位于活动试样夹具上下两侧；固定试样夹具连接直线位移导轨滑块和力传感器，活动试样夹具连接直线位移导轨滑块和直线伺服位移电机
。
[0014]进一步地，所述直线伺服位移电机末端与结构长度匹配的螺栓的连接进而带动活动试样夹具水平方向的位移，通过直线位移导轨保证水平位移的精度；力传感器连接固定试样夹具和主体框架，力传感器通过数据传输线与上位机相连接，直线伺服位移电机通过数据传输线与运控控制卡相连；直线伺服位移电机通过运动控制卡实现对试样的拉伸测
试，压缩测试和疲劳测试
。
[0015]进一步地，所述装置旋转模块以竖直方向为轴，产生正负
45
度角度内的旋转位移，实现不同角度入射的太赫兹检测
。
[0016]进一步地，所述固定底座安装在旋转底座上；主体框架与固定块通过螺栓固定，形成一个十字形结构，与固定底座顶部的十字凹槽相对应
。
[0017]进一步地，所述固定试样夹具由固定试样夹具主体与上夹板组成；固定试样夹具主体的两侧分别设有4个通孔，与两组导轨滑块分别通过螺栓固定，固定试样夹具主体中间部分设有通孔，通过螺栓与力传感器的其中一端相固定；
[0018]所述活动试样夹具由活动试样夹具主体与上夹板组成；活动试样夹具主体的两侧分别设有4个通孔，与两组滑块分别通过螺栓固定，活动试样夹具顶部设有通孔，用于设置结构长度匹配的螺栓与直线伺服位移电机相固定
。
[0019]进一步地，所述上夹板通过螺栓与试样夹具主体的内部底表面相连接，上夹板表面与试样夹具主体底部表面均有相配合的锯齿纹与滚花
。
[0020]进一步地，所述直线伺服位移电机共两组，通过螺栓固定在电机固定支架两侧上；电机固定支架分为内外两层，外层置于主体框架内侧，内层置于主体框架外侧，通过螺栓将外层
、
主体框架
、
内层固定在一起
。
[0021]进一步地，对试样的原位应力检测原理如下：
[0022]A1
：各向同性试样在受到应力作用时，试样从各向同性转变为各向异性，以
B1和
B2两个参数进行表征；折射率变化量与应力由下式所联系：
[0023]Δ
n
x
＝
‑
B1S
x
‑
B2(S
y
+S
z
)
[0024]Δ
n
y
＝
‑
B1S
y
‑
B2(S
x
+S
z
)
[0025]Δ
n
z
＝
‑
B1S
z
‑
B2(S
x
+S
y
)
[0026]式中，
Δ
n
x
、
Δ
n
y
、
Δ
n
z
分别为材料沿
x、y、z
方向折射率变化量，
S
x
、S
y
、S
z
分别为材料沿着
x、y、z
方向的应力；
[0027]A2
：通过信号处理系统所得到的折射率变化量包括应力变化部分和厚度变化部分，由下式表示：
[0028][0029][0030][0031]式中，
c
为真空中光速，
d
为试样厚度，
Δδ
为太赫兹信号相位差，
f
为太赫兹频率，
n0为初始折射率，
μ
为试样泊松比，
E
为试样弹性模量
。
[0032]进一步地，进行应力原位无损检测的步骤如下：
[0033]S1
：将试样一端固定于活动试样夹具，另一端固定于固定试样夹具；
[0034]S2
：固定试样过程中同时调节试样高度，以对准并覆盖太赫兹光斑；
[0035]S3
：通过控制直线伺服位移电机运动使试样产生不同应变；
[0036]S4
：测量并记录试样受拉力；
[0037]S5
：在试样受力过程中采集太赫兹信号；
[0038]S6
：检测结束，控制直线伺服位移电机对试样卸载荷，并对所得一系列太赫兹信号进行处理，提取太赫兹信号的相位，带入检测原理的公式中，计算本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.
一种基于太赫兹光谱的应力原位无损检测装置，其特征在于：用于实现对试样不同角度入射的太赫兹应力原位无损检测；包括太赫兹模块
、
信号处理系统
、
装置旋转模块
、
试样夹具和直线位移模块；所述太赫兹模块由太赫兹发射器和太赫兹接收器组成，分别位于检测装置的前后两端，用于发射太赫兹波和接收太赫兹波；所述信号处理系统用于处理应力施加过程中采集到的太赫兹信号；所述装置旋转模块用于配合试样夹具固定试样和调整试样的旋转角度；所述直线位移模块用于使夹具随着直线伺服位移电机运动时候沿着同一个方向移动而不产生偏移，确保试样位移时候的水平度；所述试样夹具由两组夹具组成，分别为：固定试样夹具和活动试样夹具
。2.
根据权利要求1所述的基于太赫兹光谱的应力原位无损检测装置，其特征在于：所述装置旋转模块由旋转底座
、
固定底座
、
主体框架和固定块组成，旋转底座作为最底部支撑，固定底座固定在旋转底座上，主体框架与固定块相连接，设置于固定底座的卡槽内；所述直线位移模块由直线位移导轨
、
直线伺服位移电机和力传感器组成；直线位移导轨共有两组四根，位于固定于主体框架内侧；直线伺服位移电机共两组，位于活动试样夹具上下两侧；固定试样夹具连接直线位移导轨滑块和力传感器，活动试样夹具连接直线位移导轨滑块和直线伺服位移电机
。3.
根据权利要求2所述的基于太赫兹光谱的应力原位无损检测装置，其特征在于：所述直线伺服位移电机末端与结构长度匹配的螺栓的连接进而带动活动试样夹具水平方向的位移，通过直线位移导轨保证水平位移的精度；力传感器连接固定试样夹具和主体框架，力传感器通过数据传输线与上位机相连接，直线伺服位移电机通过数据传输线与运控控制卡相连；直线伺服位移电机通过运动控制卡实现对试样的拉伸测试，压缩测试和疲劳测试
。4.
根据权利要求2所述的基于太赫兹光谱的应力原位无损检测装置，其特征在于：所述装置旋转模块以竖直方向为轴，产生正负
45
度角度内的旋转位移，实现不同角度入射的太赫兹检测
。5.
根据权利要求2所述的基于太赫兹光谱的应力原位无损检测装置，其特征在于：所述固定底座安装在旋转底座上；主体框架与固定块通过螺栓固定，形成一个十字形结构，与固定底座顶部的十字凹槽相对应
。6.
根据权利要求2所述的基于太赫兹光谱的应力原位无损检测装置，其特征在于：所述固定试样夹具由固定试样夹具主体与上夹板组成；固定试样夹具主体的两侧分别设有4个通孔，与两组导轨滑块分别通过螺栓固定，固定试样夹具主体中间部分设有通孔，通过螺栓与力传感器的其中一端相固定；所述活动试样夹具由活动试样夹具主体与上夹板组成；活动试样夹具主体的两侧分别设有4个通孔，与两组滑块分别通过螺栓固定，活动试样夹具顶部设有通孔，用于设置结构长度匹配的螺栓与直线伺服位移电机相固定
。7.
根据权利要求6所述的基于太赫兹光谱的应力原位无损检测装置，其特征在于：所述上夹板通过螺栓与试样夹具主体的内部底表面相连接，上夹板表面与试样夹具主体底部表面均有相配合的锯齿纹与滚花
。
8.
根据权...

【专利技术属性】
技术研发人员：黄异，林辉圣，钟舜聪，王冰，张震，丁思民，
申请(专利权)人：福州大学，
类型：发明
国别省市：