[实用新型]一种材料弹性性能测试仪

说明书

技术领域

本实用新型涉及测量材料弹性的设备，具体的说是一种利用脉冲激振设计的智能化的材料弹性性能测试仪。

背景技术

各种固体材料和高温结构陶瓷的弹性性能对于结构和部件的设计以及高温变形预测和失效预测至关重要。这一类材料的基本弹性性能在常温下的测试可以采用动态性能测试的原理，通过样品的基本固有频率以及振幅衰减等途径获得材料的弹性性能和内耗参数。

通过脉冲激振和频率响应测试固体材料样品的基本固有频率，利用频率和材料的弹性模量，泊松比等参数之间的关系，算出弹性模量，这种原理在国际上已经广泛应用；国内有用共振原理或采用示波器等方法，测到样品的固有频率，然后用手算得到弹性模量，但实验重复性较差，且现有方法获得扭振频率较困难，所以往往只能得到弹性模量，得不到剪切模量和泊松比。在已有测试中，激励一般是采用手动敲击的方法，容易引起误差，在很多情况下只能测到弯曲频率，测不到扭转振动频率，因此无法得到剪切模量和泊松比，使得弹性性能测试不完整。不利于推广使用。

实用新型内容

针对现有技术中存在的缺陷，本实用新型的目的在于提供能自动计算得到材料的三项弹性性能的一种材料弹性性能测试仪，适用于测量各种结构材料在常温及高温环境下的弹性性能。

为达到以上目的，本实用新型采取的技术方案是：

一种材料弹性性能测试仪，包括一激励器，一传感器，用于搁置试件的支架以及一主机，其中，激励器的激励触点与传感器的信号采集点分置于试件的两对角位置，激励器和传感器与具有控制和计算功能的主机电连接，主机控制端连接激励器，传感器信号输出端与主机信号输入端连接。

其中，主机具有壳体以及内置的检测电路，其中壳体上设置有传感器接口、激励器接口及激发指示灯、电源输入接口、电源开关及电源指示灯以及USB通讯接口，这些元件分别通过线路与设于主机壳体内部的检测电路相对应的接口连接。

主机内部检测电路包括有一前置放大器、一A/D转换器、一FPGA信号处理芯片、一同步动态RAM、一80c51主控芯片、一USB总线转接芯片、电源管理芯片和激励触发芯片；所述传感器的输出端通过传感器接口与前置放大器的输入端相接，前置放大器的输出端连接所述增益调节器的输入端，增益调节器的输出端连接所述A/D转换器的输入端，A/D转换器输出端连接所述FPGA信号处理芯片的输入端，FPGA信号处理芯片的输出端连接所述同步动态RAM的输入端，同步动态RAM的输出端与所述8051主控芯片的接口插接，所述USB总线转接芯片、电源管理芯片和激励触发芯片，分别与所述主控芯片相接。

壳体设置的激发指示灯、电源指示灯分别与8051主控芯片对应接口连接；USB通讯接口与所述USB总线转换芯片对应接口连接，电源输入接口与所述电源管理芯片的对应接口连接。

8051主控芯片另一输出端口连接激发用继电器，激发用继电器连接激发器接口，激励器通过线路连接到激发器接口上。

80C51主控芯片内置一计算分析模块，计算分析模块输出端与USB总线转接芯片连接。

所述材料弹性性能测试仪中，传感器选用CD 14423高精度传声器，前置放大器选用M14602芯片，A/D转换器选用BB ADS831E芯片，FPGA信号处理芯片选用EP1C3T144C8芯片，80C51主控芯片选用AT89s52，同步动态RAM选用IS61LV25616AL芯片，USB通讯芯片选用WCH CH341A芯片，电源管理芯片选用AS1084-3V3芯片。

本实用新型具有以下优点：实现了材料动态性能测试仪器、信号分析仪器和计算机仿真的结合与有机匹配，具有简单、实用、智能及高可靠性的特点，能自动计算得到材料的三项弹性性能，适用于测量各种结构材料在常温及高温环境下的弹性性能。

附图说明

图1为本实用新型材料弹性性能测试仪整体结构关系示意图；

图2为本实用新型中主机外表各接口设计示意图；

图3为本实用新型主机内部检测电路构成及工作原理图；

图4为本实用新型使用中被测材料和激励信号触发点、感应信号采集点的位置关系图。

具体实施方式

本实用新型一种材料弹性性能测试仪，整体装配如图1所示，其包括一激励器1，一传感器2，用于搁置被测材料(试件)4的支架3，以及一主机5(附有计算分析单元6)。这里：激励器1的激励触点与被测材料4接触，用于对被测材料4发出激励信号；传感器2用于采集被测材料4在激励后的信号，信号采集点位于被测材料4的上方；激励器1和传感器2均与主机信号相连；