[发明专利]一种低温材料力学性能测试保温装置及其操作方法

说明书

本发明公开了一种低温材料力学性能测试保温装置及其操作方法，包括冷却腔、计算机和液氮挥发器，所述冷却腔上设有第一温度探头和第二温度探头，所述冷却腔的两端分别设有第一进气端、第二进气端、第一出气端、第二出气端，所述计算机通过温度反馈线路和第一温度探头连接，所述冷却腔设有第一出气端的一侧通过第一加热电路和计算机连接，所述冷却腔设有第二出气端的一侧通过第二加热电路和计算机连接，所述第一进气端分别和液氮挥发器、计算机连接，所述第二进气端分别和液氮挥发器、计算机连接。本发明通过计算机的精确控制，以及冷却回路的设置使保温箱内温度稳定、均衡，实现了温度的智能控制，同时也提高了系统的安全性。

技术领域

本发明属于静动态低温材料性能测试技术领域，具体地说，涉及一种低温材料力学性能测试保温装置及其操作方法。

背景技术

测试材料低温力学性能时，需要对材料周围的环境温度进行控制，以消除或减小环境温度对于材料力学性能的影响。针对于这种需求，已经发展出多种环境温度控制方法，大体上可以分为两类。一类是整体环境温度控制，即建造大型的温度室，将测试设备全部放置于温度室中。这种方法需要较大规模的制造和维护，成本相对较高，同时设备长期处在特殊温度下，特别是一些电子元件，容易损坏。另一类是局部温度控制，即仅控制测试样品等相关位置的温度。这种方案所制造的设备体积较小，成本相对较低，也易于测试设备的保养。但目前看来，这类产品并不成熟，一般需要人工控制，稳定性较差，温控滞后性较大，自动化和智能化的水平低。胡时胜等制作了一个人工控制的液氮冷却腔，使用时直接加注液氮，这种装置相对简单，但冷却的精确性和均匀性均难以保证(参见胡时胜等.冻土动态力学性能的实验研究)。美国Sandia实验室的研究人员研制了一个可以同时冷却与施加压力的装置，其装置采用液氨制冷，但液氨本身挥发，具有一定危险性，并且不能自动控温(参见Moo Y.Lee,Arlo Fossum,Laurence S,Costin,etal.Frozen soil material testing andconstitutive modeling)。Monstafa Shazly,Vikas Prakash,Bradley A.Lerch设计了一个使用通过液氮冷却的氮气制冷的冷却装置，虽然安全性较高，但仍不能自动控温，不能维持较长时间的温度平衡(参见Monstafa Shazly,Vikas Prakash,Bradley A.Lerch.Highstrain-rate behavior of ice under uniaxial compression)。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术中的控温装置安全性、均匀性、精确性等的不足，提供一种低温材料力学性能测试保温装置及其操作方法，该产品能对于实验所需环境温度进行智能控制。

其技术方案如下：

一种低温材料力学性能测试保温装置，包括冷却腔、计算机和液氮挥发器，所述冷却腔上设有第一温度探头和第二温度探头，所述冷却腔的两端分别设有第一进气端、第二进气端、第一出气端、第二出气端，所述计算机通过温度反馈线路和第一温度探头连接，所述冷却腔设有第一出气端的一侧通过第一加热电路和计算机连接，所述冷却腔设有第二出气端的一侧通过第二加热电路和计算机连接，所述第一进气端分别和液氮挥发器、计算机连接，所述第二进气端分别和液氮挥发器、计算机连接，所述第一进气端和液氮挥发器、计算机之间，以及所述第二进气端和液氮挥发器、计算机之间均设有自动控制阀。

进一步，所述冷却腔中设有第一冷却回路和第二冷却回路，在冷却腔的腔体壁上方和下方分别设有第一加热电阻和第二加热电阻，在所述冷却腔的两端分别设有压杆。

再进一步，所述在冷却腔的腔体壁和第一加热电阻、第二加热电阻之间分别设有第一隔热层和第二隔热层。

本发明所述低温材料力学性能测试保温装置的操作方法，包括以下步骤：