[实用新型]一种具备3D观测功能的显微压缩测试系统

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种用于测定微颗粒、微胶囊和微柱等试样的力学性能参数的显微压缩测试系统，尤其是涉及一种具备3D观测功能的显微压缩测试系统。

背景技术

微颗粒、微胶囊和微柱等试样因尺寸微小，其力学性能测试需满足如下两个方面：(1)高分辨的加载驱动和数据测量。由于试样尺寸微小(通常为10⁰～10²μm)，测试过程中所施加的载荷和产生的变形量微小，施加载荷的驱动部件和测量载荷和位移的传感器都必须具有高分辨能力，才能保证测量数据准确。(2)试样变形情况和失效形貌的观测。由于试样尺寸微小，仅用肉眼或者普通相机，难以直接观察和准确测量试样在压缩过程中的变形情况和失效形貌，需要借助3D显微观测系统实时观测和记录微小试样的变形情况，尤其是全方位多角度的观察和测量，才能及时确定试样的失效载荷和失效形貌。现有的显微压缩测试系统，例如安捷伦T150 UTM纳米力学测试系统，能够实现高分辨的载荷-位移数据测量，但不具备3D显微观测功能，从而无法确定试样在测试过程中的3D变形情况和失效形貌。

发明内容

为了克服现有显微测试压缩装置不能实时观测缺陷，本实用新型提出一种具备3D观测功能的显微压缩测试系统，能够在微颗粒、微胶囊和微柱等微小试样的压缩测试过程中，得到精确的载荷-位移数据，并实时观测和记录试样在相应时刻的3D变形情况。

本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是：

一种具备3D观测功能的显微压缩测试系统，包括放置在光学平台上的试验台、安装在试验台上的操作台，通过试验台上的悬臂支架固定的压缩试验组件、显微观测系统、控制器和用于显示微小试样形态的显示装置；

所述压缩试验组件包括用于载荷驱动和位移测量的音圈致动器、压头和用于承载微小试样的透明载物台，所述音圈致动器位于操作台的上方并安装在悬臂支架上，所述压头安装在音圈致动器的输出轴端，所述操作台上开设有通孔，所述通孔与压头同轴设置，所述透明载物台位于操作台的通孔上并与通孔同轴设置；

所述显微观测系统包括用于观测微小试样底部的变形和破损情况的底部显微观测组件、用于观测微小试样在水平后部变形和破损情况的后置显微观测组件和用于观测微小试样在水平侧向的变形和破损情况的侧向显微观测组件，所述底部显微观测组件位于所述操作台的下方并安装在试验台上且与操作台上的通孔正对，所述后置显微观测组件位于微小试样的后方并安装操作台上，所述侧向显微观测组件位于微小试样的水平侧向的一侧并安装在操作台上；

所述控制器与所述音圈致动器连接，所述底部显微观测组件、后置显微观测组件和侧向显微观测组件分别与所述显示装置连接，所述显示装置与所述控制器连接。

进一步，所述底部显微观测组件、后置显微观测组件和侧向显微观测组件均为基于CCD芯片的工业相机。

再进一步，所述音圈致动器的内部设有用于测量位移的高精度的光栅尺位移传感器。

更进一步，所述控制器和显示装置均安装在操作台上。

本实用新型的有益效果主要表现在：利用高分辨力的音圈致动器施加的载荷激励和测量位移，通过高精度和高分辨的显微观测系统对微小试样压缩测试变形情况和失效形貌进行实时观察和测量，实现对微小试样力学性能和失效机理的精准研究。

附图说明

图1是本实用新型的结构示意图。

图2是图1的主视图。

图3是图1的右视图。

图4是图1的局部放大图。

图5是图4的主视图。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型作进一步描述。

参照图1～图5，一种具备3D观测功能的显微压缩测试系统，包括放置在光学平台上的试验台7、安装在试验台7上的操作台6，通过试验台7上的悬臂支架1固定的压缩试验组件、显微观测系统、控制器4和用于显示微小试样12形态的显示装置10；

所述压缩试验组件包括用于载荷驱动和位移测量的音圈致动器2、压头11和用于承载微小试样的透明载物台9，所述音圈致动器2位于操作台6的上方并安装在悬臂支架1上，所述压头11安装在音圈致动器2的输出轴端，所述操作台6上开设有通孔13，所述通孔13与压头11同轴设置，所述透明载物台9位于操作台6的通孔上并与通孔13同轴设置；