專利名稱：超導材料力學性能測試用低溫實驗箱的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及超導材料測量技術(shù)，具體是指其測量過程中的溫度控制箱。
背景技術(shù)：
目前，在超導材料測量技術(shù)中，浸泡式低溫下力學性能測試技術(shù)，是針對于特殊環(huán)境下超導材料的力學性能測試技術(shù)。上述浸泡式低溫下力學性能測試技術(shù)，具體包括將試件放置到盛有低溫冷卻劑的杜瓦瓶內(nèi)，運用外部的試樣、并對試樣進行拉伸，以測試試樣在某一特定溫度下試樣的力學性能。在實現(xiàn)本發(fā)明的過程中，發(fā)明人發(fā)現(xiàn)，上述浸泡式低溫下力學性能測試技術(shù)，至少存在以下缺陷
⑴適用范圍小只能在特定溫度環(huán)境下進行試驗，不能在變溫度環(huán)境下進行試驗； ⑵測量精度低若采用浸泡式，樣品需泡到冷卻劑(如液氮)中，冷卻劑會產(chǎn)生一定的浮力，影響變形傳感器(應(yīng)變儀)的測量精度；另外，浸泡式試驗降溫速率是一個未知的量，試樣中無法精確控制，因此，對于那些對降溫速率敏感的材料，大大影響其測量精度；
⑶成本高浸泡式試驗前需要把測試試樣浸泡到冷卻劑中，試驗結(jié)束后，冷卻劑不能回收，造成一定的經(jīng)濟損失；
⑷試驗時間長測試試樣與試驗夾具連接時，由于人為的因素，難免會發(fā)生試樣脫落， 若采用浸泡式，當試樣脫落時，重新連接試驗時，需要相當繁瑣的過程，大大的浪費了試驗時間。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是克服現(xiàn)有超導材料力學性能測試驗設(shè)備的缺陷，提供了一種低溫實驗箱，以實現(xiàn)適用范圍大、測量精度高、成本低與試驗時間短的優(yōu)點。為了解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明提供了如下的技術(shù)方案
超導材料力學性能測試用低溫實驗箱，包括箱體，所述箱體內(nèi)為雙層空間結(jié)構(gòu)，其一層與液氮罐連接，并設(shè)有風循環(huán)系統(tǒng)和熱補償系統(tǒng)，另一層設(shè)有力學性能測試組件和溫度傳感器，溫度傳感器與溫度控制箱電連接；雙層空間結(jié)構(gòu)之間通過風循環(huán)系統(tǒng)貫通連接。所述風循環(huán)系統(tǒng)包括循環(huán)風機，其通過軸承與風機電機連接。所述循環(huán)風機包括采用環(huán)氧材料制成的風機葉片，其出風口為雙層空間結(jié)構(gòu)的連接口。所述熱補償系統(tǒng)包括補償熱電偶，補償熱電偶與溫度控制箱電連接。所述力學性能測試組件包括分別夾持在超導材料試樣兩端的上夾具體與下夾具體，設(shè)在所述下夾具體下端的下拉桿，以及自下向上依次配合設(shè)置在所述上夾具體上端的上拉桿、連接件與負荷傳感器。所述箱體為雙層不銹鋼體，層間填充有低導熱系統(tǒng)發(fā)泡型絕緣體。
本發(fā)明超導材料力學性能測試用低溫實驗箱可以提供更加寬范圍的溫度力學測試環(huán)境，溫度測試范圍為從100°c -196°c，包含了高溫區(qū)(100°C )、低溫區(qū)(<_120°C)，超低溫區(qū)(<-150°C)等多個溫區(qū)；從而可以克服現(xiàn)有技術(shù)中適用范圍小、測量精度低、成本高與試驗時間長的缺陷，以實現(xiàn)適用范圍大、測量精度高、成本低與試驗時間短的優(yōu)點。


附圖用來提供對本發(fā)明的進一步理解，并且構(gòu)成說明書的一部分，與本發(fā)明的實施例一起用于解釋本發(fā)明，并不構(gòu)成對本發(fā)明的限制。在附圖中
圖1為根據(jù)本發(fā)明超導材料力學性能測試用低溫實驗箱的結(jié)構(gòu)示意圖； 結(jié)合附圖，本發(fā)明實施例中附圖標記如下
1-低溫實驗箱；2-風機電機；3-軸承；4-下拉桿；5-下夾具體；6-超導材料試樣；7-上拉桿；8-連接件；9-負荷傳感器；10-溫度傳感器；11-補償熱點偶；12-溫度控制箱；13-液氮罐；14-液氮噴霧量控制裝置；15-液氮熱電偶。
具體實施例方式以下結(jié)合附圖對本發(fā)明的優(yōu)選實施例進行說明，應(yīng)當理解，此處所描述的優(yōu)選實施例僅用于說明和解釋本發(fā)明，并不用于限定本發(fā)明。實施例1
如圖1所示，根據(jù)本發(fā)明超導材料力學性能測試用低溫實驗箱，包括箱體1，所述箱體內(nèi)為雙層空間結(jié)構(gòu)，其一層通過液氮噴霧量控制裝置14與液氮罐13連接，并設(shè)有風循環(huán)系統(tǒng)和熱補償系統(tǒng)，另一層設(shè)有力學性能測試組件和溫度傳感器10，溫度傳感器10與溫度控制箱12電連接，本實施例的溫度傳感器為PT100熱電阻溫度傳感器；雙層空間結(jié)構(gòu)之間通過風循環(huán)系統(tǒng)貫通連接。箱體1為雙層不銹鋼體，層間填充有低導熱系統(tǒng)發(fā)泡型絕緣體，這樣可以使溫度保持均勻，熱波動較小，同時，大大節(jié)約了試驗成本。風循環(huán)系統(tǒng)包括循環(huán)風機16，其通過軸承3與風機電機2連接，循環(huán)風，16包括采用環(huán)氧材料制成的風機葉片，其出風口為雙層空間結(jié)構(gòu)的連接口。熱補償系統(tǒng)包括補償熱電偶11，補償熱電偶11與溫度控制箱12電連接。力學性能測試組件包括分別夾持在超導材料試樣6兩端的上夾具體與下夾具體 5，設(shè)在下夾具體5下端的下拉桿4，以及自下向上依次配合設(shè)置在上夾具體上端的上拉桿 7、連接件8與負荷傳感器9。在本實施例中，在液氮罐13的內(nèi)部，設(shè)有與液氮罐13的輸出口配合連接的液氮噴霧量控制裝置14 ；在液氮罐13的內(nèi)部，還設(shè)有液氮熱電偶15，液氮熱電偶15通過導線與溫度控制箱12的連接。箱體的前后雙層結(jié)構(gòu)設(shè)計，箱體的一層為超導材料試樣以及溫度傳感器的放置空間，可檢測箱體內(nèi)的溫度情況；在箱體的后面一層設(shè)置功率可調(diào)的風循環(huán)系統(tǒng)，在降溫過程中，啟動高功率的風循環(huán)系統(tǒng)，可以在短時間內(nèi)使前層箱體的溫度達到均勻，由于風循環(huán)系統(tǒng)在超導材料試樣測試中會影響測試精度，因此在試驗測試開始時，改調(diào)低功率的風循環(huán)， 這樣就可以既不影響試驗的精度，又可以繼續(xù)保持箱體內(nèi)的溫度。通過溫度控制箱，可以操控液氮罐中的熱電耦加熱，使液氮氣化，達到加壓的目的，進而使液氮罐中的液氮通過波紋管被噴霧到箱體中，并由循環(huán)風機輸送到測試區(qū)，使得超導材料試樣處于一個均勻溫度場內(nèi)。測試時，溫度控制箱可以根據(jù)溫度傳感器所測溫度與給定的降溫溫度進行比對， 并進行實時自動調(diào)節(jié)，以達到恒定降溫速率。當達到設(shè)定工作溫度后，液氮噴霧的工作狀態(tài)勢必不會立即停止，液氮的余量還會繼續(xù)噴入箱體，這樣，就會造成箱體內(nèi)的溫度會繼續(xù)降低，而無法到達設(shè)定溫度。區(qū)別于傳統(tǒng)降溫裝置，本溫度控制箱采用雙補償控制方式，即在箱體內(nèi)安裝有補償熱電偶，溫度控制箱可以同時控制液氮罐中的液氮熱電耦和箱體內(nèi)的補償熱電偶，當達接近指定溫度時，啟動補償熱電耦加熱，并且通過程序設(shè)定補償熱電偶的功率低于液氮噴霧的功率，因此可以很好的控制降溫溫度，防止了溫度的過沖。綜上所述，本發(fā)明低溫箱可以提供更加寬范圍的溫度力學測試環(huán)境，溫度測試范圍為從100°C -196°c，包含了高溫區(qū)(100°C )、低溫區(qū)(<-120°C)，超低溫區(qū)(<-150°C) 等多個溫區(qū)；從而可以克服現(xiàn)有技術(shù)中適用范圍小、測量精度低、成本高與試驗時間長的缺陷，以實現(xiàn)適用范圍大、測量精度高、成本低與試驗時間短的優(yōu)。。最后應(yīng)說明的是以上所述僅為本發(fā)明的優(yōu)選實施例而已，并不用于限制本發(fā)明， 盡管參照前述實施例對本發(fā)明進行了詳細的說明，對于本領(lǐng)域的技術(shù)人員來說，其依然可以對前述各實施例所記載的技術(shù)方案進行修改，或者對其中部分技術(shù)特征進行等同替換。 凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)，所作的任何修改、等同替換、改進等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求
1.超導材料力學性能測試用低溫實驗箱，包括箱體，其特征在于所述箱體內(nèi)為雙層空間結(jié)構(gòu)，其一層與液氮罐連接，并設(shè)有風循環(huán)系統(tǒng)和熱補償系統(tǒng)，另一層設(shè)有力學性能測試組件和溫度傳感器，溫度傳感器與溫度控制箱電連接；雙層空間結(jié)構(gòu)之間通過風循環(huán)系統(tǒng)貫通連接。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的超導材料力學性能測試用低溫實驗箱，其特征在于所述風循環(huán)系統(tǒng)包括循環(huán)風機，其通過軸承與風機電機連接。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的超導材料力學性能測試用低溫實驗箱，其特征在于所述循環(huán)風機包括采用環(huán)氧材料制成的風機葉片，其出風口為雙層空間結(jié)構(gòu)的連接口。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的超導材料力學性能測試用低溫實驗箱，其特征在于所述熱補償系統(tǒng)包括補償熱電偶，熱電偶與溫度控制箱電連接。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的超導材料力學性能測試用低溫實驗箱，其特征在于所述力學性能測試組件包括分別夾持在超導材料試樣兩端的上夾具體與下夾具體，設(shè)在所述下夾具體下端的下拉桿，以及自下向上依次配合設(shè)置在所述上夾具體上端的上拉桿、連接件與負荷傳感器。
6.根據(jù)權(quán)利要求1-5所述的超導材料力學性能測試用低溫實驗箱，其特征在于所述箱體為雙層不銹鋼體，層間填充有低導熱系統(tǒng)發(fā)泡型絕緣體。
全文摘要
超導材料力學性能測試用低溫實驗箱，本發(fā)明涉及超導材料測量技術(shù)，具體是指其測量過程中的溫度控制箱。超導材料力學性能測試用低溫實驗箱，包括箱體，所述箱體內(nèi)為雙層空間結(jié)構(gòu)，其一層與液氮罐連接，并設(shè)有風循環(huán)系統(tǒng)和熱補償系統(tǒng)，另一層設(shè)有力學性能測試組件和溫度傳感器，溫度傳感器與溫度控制箱電連接；雙層空間結(jié)構(gòu)之間通過風循環(huán)系統(tǒng)貫通連接。本發(fā)明超導材料力學性能測試用低溫實驗箱可以提供更加寬范圍的溫度力學測試環(huán)境，具有適用范圍大、測量精度高、成本低與試驗時間短的優(yōu)點。
文檔編號G01N3/18GK102353582SQ20111019782
公開日2012年2月15日 申請日期2011年7月14日 優(yōu)先權(quán)日2011年7月14日
發(fā)明者關(guān)明智, 周又和, 王省哲 申請人:蘭州大學