本發(fā)明涉及材料測(cè)試技術(shù)領(lǐng)域，具體而言，涉及一種加熱裝置及加熱監(jiān)測(cè)裝置。

背景技術(shù)：

近些年來(lái)，關(guān)于材料的物理場(chǎng)下的力學(xué)性能測(cè)試受到了學(xué)術(shù)界和工程界越來(lái)越多的關(guān)注。工程領(lǐng)域中時(shí)常會(huì)因材料及其制品的意外破壞、失效而導(dǎo)致經(jīng)濟(jì)損失甚至嚴(yán)重事故的發(fā)生，很大一部分原因就是在設(shè)計(jì)過(guò)程中模擬校核時(shí)未考慮真實(shí)條件下各種負(fù)面環(huán)境所帶來(lái)的不利影響。由于熱場(chǎng)在服役條件中最常見(jiàn)，也是對(duì)材料性能的改變影響最顯著的因素之一，因此關(guān)于熱場(chǎng)下的材料拉伸測(cè)試成了經(jīng)久不衰的研究課題。

通常材料試驗(yàn)中熱場(chǎng)加載的實(shí)現(xiàn)有幾種分類，即被測(cè)試樣兩端夾具加載以及被測(cè)試樣中部直接加載，接觸加載以及非接觸加載，各種方式都有其獨(dú)有的優(yōu)點(diǎn)。但傳統(tǒng)的小型材料性能試驗(yàn)機(jī)的溫度加載模塊都是固定在裝置上，且對(duì)小型材料原位拉伸的被測(cè)試樣直接進(jìn)行加熱，存在一定的安全隱患。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的在于提供一種加熱裝置，對(duì)小型材料原位拉伸的被測(cè)試樣來(lái)說(shuō)，其能夠通過(guò)間接加熱的方式對(duì)被測(cè)試樣進(jìn)行加熱，提高了加熱試驗(yàn)過(guò)程的安全性。

本發(fā)明的另一目的在于提供一種加熱監(jiān)測(cè)裝置，其能夠?qū)訜徇^(guò)程中被測(cè)試樣表面的溫度進(jìn)行監(jiān)測(cè)，從而保證被測(cè)試樣表面溫度處于能夠進(jìn)行正常的拉伸試驗(yàn)的恒溫狀態(tài)。

本發(fā)明是這樣實(shí)現(xiàn)的：

一種加熱裝置，用于對(duì)原位拉伸測(cè)試使用的被測(cè)試樣進(jìn)行加熱。加熱裝置包括加熱元件、導(dǎo)熱板、箱體以及與箱體相配合的蓋體，加熱元件、導(dǎo)熱板均設(shè)置于箱體內(nèi)；被測(cè)試樣夾持于箱體和蓋體之間；箱體具有第一腔室和第二腔室，第一腔室和第二腔室分別位于導(dǎo)熱板相對(duì)的兩側(cè)，加熱元件位于第一腔室。

優(yōu)選地，加熱元件為熱電阻。

優(yōu)選地，箱體包括相對(duì)設(shè)置的第一側(cè)壁和第二側(cè)壁，蓋體包括相對(duì)設(shè)置的第三側(cè)壁和第四側(cè)壁；第一側(cè)壁與第三側(cè)壁之間形成第一夾持孔，第二側(cè)壁與第四側(cè)壁之間形成第二夾持孔，被測(cè)試樣沿長(zhǎng)度方向的兩端分別穿過(guò)第一夾持孔、第二夾持孔。

優(yōu)選地，蓋體開(kāi)設(shè)有用于觀察被測(cè)試樣的通孔，且蓋體設(shè)置有與通孔相配合的透明隔熱體。

優(yōu)選地，透明隔熱體為高溫玻璃。

優(yōu)選地，加熱裝置還包括支撐裝置，支撐裝置設(shè)置有容納箱體的容納槽，支撐裝置的側(cè)壁設(shè)置有限位件，箱體可選地相對(duì)于容納槽移動(dòng)以調(diào)節(jié)高度，并通過(guò)限位件固定。

優(yōu)選地，箱體的內(nèi)壁設(shè)置有隔熱件。

優(yōu)選地，隔熱件的材質(zhì)為石棉或聚氨酯發(fā)泡板或云母。

一種加熱監(jiān)測(cè)裝置，其包括加熱裝置和監(jiān)測(cè)被測(cè)試樣溫度的溫度監(jiān)測(cè)裝置。

優(yōu)選地，溫度監(jiān)測(cè)裝置包括熱電偶及與熱電偶相連接的信號(hào)處理裝置。

本發(fā)明的有益效果是：被測(cè)試樣與加熱元件置于加熱裝置內(nèi)部，通過(guò)導(dǎo)熱板將加熱元件與被測(cè)試樣分隔在兩個(gè)不同的空間里，采用非接觸熱輻射方式對(duì)被測(cè)試樣加熱，首先對(duì)加熱元件施加電壓，將產(chǎn)生的熱量通過(guò)熱輻射傳遞給導(dǎo)熱板，然后導(dǎo)熱板將熱量進(jìn)行二次傳熱傳遞給被測(cè)試樣，從而保證了被測(cè)試樣加熱過(guò)程中試驗(yàn)的安全性；同時(shí)，在本發(fā)明中將加熱裝置應(yīng)用在加熱監(jiān)測(cè)裝置中，通過(guò)溫度監(jiān)測(cè)裝置監(jiān)測(cè)被測(cè)試樣表面的溫度，熱電偶將所監(jiān)測(cè)到的溫度信號(hào)傳遞給信號(hào)處理裝置，經(jīng)過(guò)信號(hào)處理裝置的反饋，調(diào)節(jié)加熱元件兩端所施加的電壓，保證被測(cè)試樣處于能夠進(jìn)行正常的拉伸試驗(yàn)的恒溫狀態(tài)。

附圖說(shuō)明

為了更清楚地說(shuō)明本發(fā)明實(shí)施例的技術(shù)方案，下面將對(duì)實(shí)施例中所需要使用的附圖作簡(jiǎn)單地介紹，應(yīng)當(dāng)理解，以下附圖僅示出了本發(fā)明的某些實(shí)施例，因此不應(yīng)被看作是對(duì)范圍的限定，對(duì)于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來(lái)講，在不付出創(chuàng)造性勞動(dòng)的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其它相關(guān)的附圖。

圖1為本發(fā)明實(shí)施例1提供的加熱監(jiān)測(cè)裝置結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2為本發(fā)明實(shí)施例1提供的加熱裝置結(jié)構(gòu)示意圖；

圖3為本發(fā)明實(shí)施例1提供的加熱裝置中箱體的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖4為本發(fā)明實(shí)施例1提供的加熱監(jiān)測(cè)裝置正視面結(jié)構(gòu)示意圖。

圖標(biāo)：101-加熱監(jiān)測(cè)裝置；300-被測(cè)試樣；100-加熱裝置；110-加熱元件；120-導(dǎo)熱板；140-蓋體；130-箱體；132-第一側(cè)壁；134-第五側(cè)壁；122-第一表面；124-第二表面；126-第一腔室；128-第二腔室；200-溫度監(jiān)測(cè)裝置；142-第三側(cè)壁；144-第一夾持孔；148-透明隔熱體；146-通孔；150-支撐裝置；152-限位件；210-熱電偶；220-彈性?shī)A片；230-信號(hào)處理裝置；222-凹槽。

具體實(shí)施方式

為使本發(fā)明實(shí)施例的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點(diǎn)更加清楚，下面將結(jié)合本發(fā)明實(shí)施例中的附圖，對(duì)本發(fā)明實(shí)施例中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實(shí)施例是本發(fā)明一部分實(shí)施例，而不是全部的實(shí)施例。通常在此處附圖中描述和示出的本發(fā)明實(shí)施例的組件可以以各種不同的配置來(lái)布置和設(shè)計(jì)。

因此，以下對(duì)在附圖中提供的本發(fā)明的實(shí)施例的詳細(xì)描述并非旨在限制要求保護(hù)的本發(fā)明的范圍，而是僅僅表示本發(fā)明的選定實(shí)施例?；诒景l(fā)明中的實(shí)施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒(méi)有作出創(chuàng)造性勞動(dòng)前提下所獲得的所有其它實(shí)施例，都屬于本發(fā)明保護(hù)的范圍。

應(yīng)注意到：相似的標(biāo)號(hào)和字母在下面的附圖中表示類似項(xiàng)，因此，一旦某一項(xiàng)在一個(gè)附圖中被定義，則在隨后的附圖中不需要對(duì)其進(jìn)行進(jìn)一步定義和解釋。

在本發(fā)明的描述中，需要說(shuō)明的是，術(shù)語(yǔ)“中心”、“水平”、“內(nèi)”等指示的方位或位置關(guān)系為基于附圖所示的方位或位置關(guān)系，或者是該發(fā)明產(chǎn)品使用時(shí)慣常擺放的方位或位置關(guān)系，僅是為了便于描述本發(fā)明和簡(jiǎn)化描述，而不是指示或暗示所指的裝置或元件必須具有特定的方位、以特定的方位構(gòu)造和操作，因此不能理解為對(duì)本發(fā)明的限制。此外，術(shù)語(yǔ)“第一”、“第二”、“第三”等僅用于區(qū)分描述，而不能理解為指示或暗示相對(duì)重要性。

在本發(fā)明的描述中，還需要說(shuō)明的是，除非另有明確的規(guī)定和限定，術(shù)語(yǔ)“設(shè)置”、“安裝”、“相連”、“連接”應(yīng)做廣義理解，例如，可以是固定連接，也可以是可拆卸連接，或一體地連接；可以是機(jī)械連接，也可以是電連接；可以是直接相連，也可以通過(guò)中間媒介間接相連，可以是兩個(gè)元件內(nèi)部的連通。對(duì)于本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員而言，可以具體情況理解上述術(shù)語(yǔ)在本發(fā)明中的具體含義。

實(shí)施例1

圖1是本實(shí)施例1提供的一種加熱監(jiān)測(cè)裝置101的結(jié)構(gòu)示意圖，加熱監(jiān)測(cè)裝置101包括加熱裝置100和用于監(jiān)測(cè)被測(cè)試樣300溫度的溫度監(jiān)測(cè)裝置200。加熱裝置100用于對(duì)原位拉伸測(cè)試使用的被測(cè)試樣300進(jìn)行加熱，溫度監(jiān)測(cè)裝置200用于監(jiān)測(cè)被加熱的被測(cè)試樣300表面的溫度，用溫度監(jiān)測(cè)裝置200對(duì)被測(cè)試樣300表面溫度進(jìn)行監(jiān)測(cè)，通過(guò)反饋的溫度信息，對(duì)被測(cè)試樣300表面的溫度進(jìn)行調(diào)節(jié)，確保被測(cè)試樣300所達(dá)到的溫度處于能夠進(jìn)行正常拉伸試驗(yàn)的恒溫狀態(tài)。

圖2為加熱裝置100結(jié)構(gòu)示意圖，參照?qǐng)D2，加熱裝置100包括加熱元件110、導(dǎo)熱板120、箱體130以及與箱體130相配合的蓋體140；加熱元件110、導(dǎo)熱板120均設(shè)置于箱體130內(nèi)；被測(cè)試樣300夾持于箱體130和蓋體140之間。加熱之前先將被測(cè)試樣300置于箱體130上，然后再將蓋體140蓋合在箱體130上，使被測(cè)試樣300處于夾持狀態(tài)，避免加熱過(guò)程中出現(xiàn)被測(cè)試樣300移動(dòng)導(dǎo)致被測(cè)試樣300受熱不均勻，從而影響被測(cè)試樣300的拉伸效果。

在本實(shí)施例中，蓋體140與箱體130采用分離式設(shè)計(jì)的目的在于便于將加熱裝置100安裝在需要進(jìn)行熱場(chǎng)加載的小型力學(xué)性能試驗(yàn)儀器中，對(duì)試驗(yàn)儀器空間的合理利用具有重要意義。

圖3是加熱裝置100中箱體130的結(jié)構(gòu)示意圖，參照?qǐng)D3，箱體130包括第一側(cè)壁132和與第一側(cè)壁132相對(duì)設(shè)置的第二側(cè)壁(未示出)、第五側(cè)壁134和與第五側(cè)壁134相對(duì)設(shè)置的第六側(cè)壁(未示出)，第一側(cè)壁132、第二側(cè)壁分別連接于第五側(cè)壁134、第六側(cè)壁之間，進(jìn)一步地，第一側(cè)壁132、第二側(cè)壁中至少有一個(gè)側(cè)壁與第五側(cè)壁134、第六側(cè)壁采用可拆卸的連接。

優(yōu)選地，第一側(cè)壁132與第五側(cè)壁134、第六側(cè)壁采用可拆卸連接；在本實(shí)施例中將第一側(cè)壁132采用可拆卸方式連接，便于被測(cè)試樣300及箱體130內(nèi)部其它部件例如加熱元件110、導(dǎo)熱板120的安裝。

需要說(shuō)明的是：第一側(cè)壁132、第二側(cè)壁、第五側(cè)壁134及第六側(cè)壁的位置關(guān)系為基于附圖所示位置關(guān)系，僅是為了便于描述本發(fā)明和簡(jiǎn)化描述，而不是指示或暗示所指的加熱監(jiān)測(cè)裝置101必須具有特定方位構(gòu)造，因此不能理解為對(duì)本發(fā)明的限制。

在本實(shí)施例中，箱體130的第一側(cè)壁132、第二側(cè)壁、第五側(cè)壁134及第六側(cè)壁相互依次連接形成空腔，導(dǎo)熱板120內(nèi)置于空腔中，導(dǎo)熱板120的一端固定在第五側(cè)壁134上，導(dǎo)熱板120的另一端固定在第六側(cè)壁上，進(jìn)一步地，導(dǎo)熱板120的兩端放置在同一水平面。

參照?qǐng)D2，導(dǎo)熱板120包括相對(duì)設(shè)置的第一表面122和第二表面124。在本實(shí)施例中，導(dǎo)熱板120的第一表面122與第二表面124分別為對(duì)稱設(shè)置的曲面，且以導(dǎo)熱板120中心線為對(duì)稱軸兩端分別向第五側(cè)壁134、第六側(cè)壁的方向逐漸擴(kuò)張。導(dǎo)熱板120的曲面設(shè)計(jì)可在一定程度上保證其在熱輻射過(guò)程中的均勻受熱，進(jìn)而進(jìn)一步保證被測(cè)試樣300的均勻受熱。

在本實(shí)施例中，導(dǎo)熱板120的形狀并不僅僅局限于曲面板，也可以是其它的形狀，例如平面板。在本實(shí)施例中導(dǎo)熱板120的材質(zhì)采用的是硅導(dǎo)熱板120，因Si-Si是很強(qiáng)的共價(jià)鍵結(jié)構(gòu)，質(zhì)點(diǎn)的振動(dòng)會(huì)迅速傳到相鄰質(zhì)點(diǎn)，故其導(dǎo)熱系數(shù)很高，導(dǎo)熱能力很強(qiáng)，從而加快了熱傳播的速度，有利于將導(dǎo)熱板120上的熱量通過(guò)熱輻射傳遞給被測(cè)試樣300。

在本發(fā)明的其它實(shí)施例中，導(dǎo)熱板120的材質(zhì)也可以根據(jù)導(dǎo)熱板120的形狀、厚度、及需要傳導(dǎo)的溫度來(lái)確定，因同種材料在不同的溫度下，其導(dǎo)熱系數(shù)也會(huì)不一樣，例如導(dǎo)熱板120的材質(zhì)也可以是銅、鋁、不銹鋼等，在本發(fā)明的其它實(shí)施例中，導(dǎo)熱板120的材質(zhì)可根據(jù)具體的情況進(jìn)行選擇。

參照?qǐng)D2，由于導(dǎo)熱板120置于箱體130的內(nèi)部，將箱體130的空腔分為第一腔室126和第二腔室128，第一腔室126和第二腔室128分別為位于導(dǎo)熱板120相對(duì)的兩側(cè)；加熱元件110設(shè)置于第一腔室126，被測(cè)試樣300設(shè)置于第二腔室128的上方，且?jiàn)A持于箱體130和蓋體140之間；導(dǎo)熱板120將加熱元件110與被測(cè)試樣300分隔在兩個(gè)不同的腔室中，避免了加熱元件110與被測(cè)試樣300的直接接觸，從而保證了包含被測(cè)試樣300在內(nèi)的試驗(yàn)過(guò)程的安全性。

在本實(shí)施例中箱體130的內(nèi)側(cè)壁均設(shè)置有隔熱件(未示出)，用于隔絕箱體130內(nèi)部熱量與外界熱量的熱交換，在一定程度上起到隔熱作用，保證了箱體130內(nèi)部產(chǎn)生的熱量不散發(fā)出去，從而加快了對(duì)被測(cè)試樣300的熱輻射傳遞。在本實(shí)施例中隔熱件的材質(zhì)是石棉，但在本發(fā)明的其它實(shí)施例中，隔熱件的材質(zhì)并不僅僅局限于石棉，也可以是其它的隔熱材質(zhì)，例如聚氨酯發(fā)泡板、云母。

在本實(shí)施例中，加熱元件110為熱電阻，通過(guò)給熱電阻施加電壓，對(duì)導(dǎo)熱板120通過(guò)熱輻射方式加熱，再由導(dǎo)熱板120對(duì)被測(cè)試樣300進(jìn)行熱輻射加熱，從而對(duì)由熱電阻產(chǎn)生的熱量通過(guò)導(dǎo)熱板120進(jìn)行二次熱傳遞，可有效避免直接加熱帶來(lái)的安全隱患。

請(qǐng)依次參照?qǐng)D1、圖2、圖3，蓋體140包括第三側(cè)壁142和與第三側(cè)壁142相對(duì)設(shè)置的第四側(cè)壁(未示出)，第一側(cè)壁132與第三側(cè)壁142之間形成第一夾持孔144，第二側(cè)壁與第四側(cè)壁之間形成第二夾持孔(未示出)，且第一夾持孔144、第二夾持孔的大小與被測(cè)試樣300的兩端相配合，確保被測(cè)試樣300能夠穿過(guò)第一夾持孔144、第二夾持孔；被測(cè)試樣300沿長(zhǎng)度方向的兩端分別穿過(guò)第一夾持孔144、第二夾持孔，從而將被測(cè)試樣300固定。

參照?qǐng)D2，蓋體140上開(kāi)設(shè)有用于觀察被測(cè)試樣300的通孔146，進(jìn)一步地，通孔146設(shè)置在蓋體140兩對(duì)角線相交處的中心位置，且通孔146的大小可根據(jù)需要觀察的視野范圍確定，確保能夠完整的觀察到箱體130內(nèi)部的加熱情況。

在本實(shí)施例中，蓋體140上還設(shè)置有與通孔146相配合的透明隔熱體148，進(jìn)一步地，透明隔熱體148是高溫玻璃，高溫玻璃可以作為光學(xué)數(shù)字顯微鏡的觀測(cè)視窗使用；通過(guò)透明隔熱體148可以觀測(cè)到被測(cè)試樣300的加熱情況，同時(shí)對(duì)箱體130也起到一定的隔熱作用。

參照?qǐng)D1，加熱裝置100還包括支撐裝置150，支撐裝置150設(shè)置有容納箱體130的容納槽(未示出)，且支撐裝置150的側(cè)壁設(shè)置有限位件152，箱體130可選地相對(duì)于容納槽上下移動(dòng)以調(diào)節(jié)高度，并通過(guò)限位件152固定，從而來(lái)適應(yīng)不同儀器的高度，以保證被測(cè)試樣300進(jìn)行正常的拉伸試驗(yàn)。在本發(fā)明中，限位件152為螺釘，通過(guò)螺釘將支撐裝置150與箱體130固定，從而達(dá)到調(diào)節(jié)整體高度的目的。

參照?qǐng)D4，加熱監(jiān)測(cè)裝置101還包括溫度監(jiān)測(cè)裝置200，溫度監(jiān)測(cè)裝置200包括熱電偶210、彈性?shī)A片220和與熱電偶210相連接的信號(hào)處理裝置230。請(qǐng)?jiān)賲⒄請(qǐng)D2所示，第六側(cè)壁靠近蓋體140的一端面設(shè)置有凹槽222，彈性?shī)A片220的一端設(shè)置于凹槽222內(nèi)，彈性?shī)A片220的另一端固定熱電偶210；進(jìn)一步地，彈性?shī)A片220可在凹槽222內(nèi)橫向自由移動(dòng)。

在本實(shí)施例中，彈性?shī)A片220的材質(zhì)是金屬，但在本發(fā)明的其它實(shí)施例中，彈性?shī)A片220的材質(zhì)也不僅僅局限于金屬，也可以是其它材質(zhì)，例如橡膠、塑料等。

本實(shí)施例中加熱監(jiān)測(cè)裝置101是這樣實(shí)現(xiàn)加熱監(jiān)測(cè)功能的：將被測(cè)試樣300置于加熱位置的箱體130，對(duì)熱電阻施加電壓使其產(chǎn)生熱量，熱量通過(guò)熱輻射的方式給導(dǎo)熱板120加熱，導(dǎo)熱板120將通過(guò)二次熱傳遞將熱量傳遞給被測(cè)試樣300，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)被測(cè)試樣300的加熱過(guò)程；在對(duì)被測(cè)試樣300加熱的過(guò)程中，熱電偶210通過(guò)彈性?shī)A片220產(chǎn)生的力的作用，使熱電偶210與被測(cè)試樣300表面相接處，彈性?shī)A片220在凹槽222內(nèi)自由來(lái)回的移動(dòng)，監(jiān)測(cè)被測(cè)試樣300表面不同位置的溫度；與此同時(shí)，熱電偶210將所監(jiān)測(cè)到的溫度信號(hào)傳遞給與其相連接的信號(hào)處理裝置230，經(jīng)過(guò)信號(hào)處理裝置230的反饋，調(diào)節(jié)熱電阻兩端所施加的電壓，保證被測(cè)試樣300處于能夠進(jìn)行正常拉伸試驗(yàn)的恒溫狀態(tài)。

綜上所述，在本發(fā)明中將被測(cè)試樣300與加熱元件110置于加熱裝置100內(nèi)部，通過(guò)導(dǎo)熱板120將加熱元件110與被測(cè)試樣300分隔在兩個(gè)不同的空間里，采用非接觸輻射方式對(duì)被測(cè)試樣300加熱，從而實(shí)現(xiàn)了被測(cè)試樣300加熱過(guò)程中試驗(yàn)的安全性。

以上所述僅為本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例而已，并不用于限制本發(fā)明，對(duì)于本領(lǐng)域的技術(shù)人員來(lái)說(shuō)，本發(fā)明可以有各種更改和變化。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(jìn)等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。