常压下浸没式连续变低温微纳米压痕测试装置
专利汇可以提供常压下浸没式连续变低温微纳米压痕测试装置专利检索，专利查询，专利分析的服务。并且本 发明 涉及一种常压下浸没式连续变低温微 纳米压痕 测试装置，属于精密仪器技术领域。可实现在常压环境下对被测试验样品快速开展连续可变低温的微纳米压痕测试。包括宏 定位 驱动单元、微定位驱动单元、压入 载荷 /位移 信号 采集及控制单元、低温单元和夹持单元。通过宏定位驱动单元改变驱动微定位驱动单元与被测试样的相对 位置 ，经过 接触 探测后，进而控制微定位驱动单元进行微纳米压痕测试；压入载荷/位移信号采集及控制单元实现压痕测试过程中的精确控制与信号采集；低温单元实现被测试样与测试压头的共同降温，夹持单元实现被测试样在低温液体中的固定。优点在于：结构简单，易于操作，能消除微纳米压痕测试中的热漂移问题。，下面是常压下浸没式连续变低温微纳米压痕测试装置专利的具体信息内容。
1.一种常压下浸没式连续变低温微纳米压痕测试装置，其特征在于：包括宏定位驱动单元、微定位驱动单元、压入载荷/位移信号采集及控制单元、低温单元和夹持单元；
所述宏定位驱动单元包括x向驱动平台（15）、y向驱动平台（16）和z向驱动平台（1），y向驱动平台（16）放置于x向驱动平台（15）上方并固连，调控被测试件（30）在xy平面内的位置，z向驱动平台（1）调控压头（29）在z轴方向的位置，z向驱动平台（1）固定于基座（25）上；
所述微定位驱动单元包括柔性铰链（5）和压电叠堆（6），其中压电叠堆（6）位于柔性铰链（5）内部并处于受压状态，保证通电后压电叠堆（6）无间隙推动压头（29）沿z轴负方向移动，柔性铰链（6）通过柔性铰链固定螺钉（24）固连在导向板I（4）上，导向板I（4）与z向驱动平台（1）相连，可随其沿z轴运动；
所述压入载荷/位移信号采集及控制单元包括精密力传感器（23）和电容式位移传感器（7），其中，精密力传感器（23）与柔性铰链（5）通过螺纹固连，电容式位移传感器（7）通过旋转调整螺钉（28）夹持于夹持块（8）中，夹持块（8）通过连接螺钉（27）与悬臂梁（3）固连，悬臂梁（3）通过悬臂梁固定螺钉（26）与手动平台（2）固连，手动平台（2）与导向板I（4）连接，通过调整侧边旋钮可调节电容式位移传感器（7）与电容板（9）之间的间距，保证电容式位移传感器（7）与电容板（9）之间的间距时刻保持在电容式位移传感器（7）的量程范围内。
2.根据权利要求1所述的常压下浸没式连续变低温微纳米压痕测试装置，其特征在于：
所述的低温单元包括被测试件腔（10）、帕尔贴片组（18）和隔热层（19），其中，隔热层（19）平面一侧胶接于被测试件腔（10）x轴正方向、x轴负方向、y轴正方向、y轴负方向与z轴负方向五个外表面处，凹槽侧背离试件腔（10），帕尔贴片组（18）冷端胶接于被测试件腔（10）x轴正方向、x轴负方向、y轴正方向、y轴负方向与z轴负方向五个外表面处，位于隔热层（19）凹槽中。
3.根据权利要求1所述的常压下浸没式连续变低温微纳米压痕测试装置，其特征在于：
所述的夹持单元由压紧盖（33）与硅橡胶圈（31）组成，其中硅橡胶圈（31）位于压紧盖（33）下方凹槽内，被测试件（30）位于硅橡胶圈（31）与被测试件腔（10）内底部中间，并由被测试件固定螺钉（32）固定夹紧于硅橡胶圈（31）与被测试件腔（10）底部中间。
4.根据权利要求1所述的常压下浸没式连续变低温微纳米压痕测试装置，其特征在于：
所述的精密力传感器（23）通过螺纹与隔热圆柱（22）固连，电容板（9）位于精密力传感器（23）与隔热圆柱（22）中间并被夹持固定，加热环（21）胶接于隔热圆柱（22）下方，压头夹持杆（20）胶接于加热环（21）下方，压头（29）胶接于压头夹持杆（20）下方，控制加热环（21）发热功率，保证由下方压头（29）传递过来的低温对上方的精密力传感器（23）不产生影响。
5.根据权利要求2所述的常压下浸没式连续变低温微纳米压痕测试装置，其特征在于：
所述的帕尔贴片组（18）由直流电源供电，通过调节电源输出电压保证帕尔贴片组（18）的恒功率输出，在工作状态中，帕尔贴片组（18）与被测试件腔（10）相胶接一侧制冷并吸收被测试件腔（10）的热量，使被测试件腔（10）及内部组件的温度降低，帕尔贴片组（18）远离被测试件腔（10）的一侧发热，需预留空间对其进行散热。
6.根据权利要求2或3或5所述的常压下浸没式连续变低温微纳米压痕测试装置，其特征在于：所述的被测试件腔（10）放置于四根隔热空心杆（14）上，隔热空心杆（14）放置于导向板II（17）表面上，隔热空心杆（14）内部有长螺柱（11）穿过，长螺柱（11）下端旋进于导向板II（17）中的螺纹中，隔热圆环（13）套于长螺柱（11）上方并放置于被测试件腔（10）侧方平台上，螺母（12）旋进长螺柱（11）上方将被测试件腔（10）固定，隔热空心杆（14）与隔热圆环（13）将被测试件腔（10）产生的低温与金属件长螺柱（11）相隔离，阻值热量由下方的y向驱动平台（16）流向被测试件（30）区域。
7.根据权利要求1或2所述的常压下浸没式连续变低温微纳米压痕测试装置，其特征在于：所述的被测试件（30）通过硅橡胶圈（31）和压紧盖（33）紧密压合于被测试件腔（10）内底面上。
8.根据权利要求7所述的常压下浸没式连续变低温微纳米压痕测试装置，其特征在于：
所述的被测试件腔（10）内固定被测试件（30）后，内部充入无水乙醇，无水乙醇的液面高于被测试件表面，且将压头（29）的下端浸泡，被测试件（30）与压头（29）同处于无水乙醇液体中。
常压下浸没式连续变低温微纳米压痕测试装置
技术领域
背景技术
发明内容
所述宏定位驱动单元包括x向驱动平台15、y向驱动平台16和z向驱动平台1，y向驱动平台16放置于x向驱动平台15上方并固连，调控被测试件30在xy平面内的位置，z向驱动平台1调控压头29在z轴方向的位置，z向驱动平台1固定于基座25上；
所述微定位驱动单元包括柔性铰链5和压电叠堆6，其中压电叠堆6位于柔性铰链5内部并处于受压状态，保证通电后压电叠堆6无间隙推动压头29沿z轴负方向移动，柔性铰链6通过柔性铰链固定螺钉24固连在导向板I4上，导向板I4与z向驱动平台1相连，可随其沿z轴运动；
所述压入载荷/位移信号采集及控制单元包括精密力传感器23和电容式位移传感器7，其中，精密力传感器23与柔性铰链5通过螺纹固连，电容式位移传感器7通过旋转调整螺钉
28夹持于夹持块8中，夹持块8通过连接螺钉27与悬臂梁3固连，悬臂梁3通过悬臂梁固定螺钉26与手动平台2固连，手动平台2与导向板I4连接，通过调整侧边旋钮可调节电容式位移传感器7与电容板9之间的间距，保证电容式位移传感器7与电容板9之间的间距时刻保持在电容式位移传感器7的量程范围内。
图3为本发明涉及到的热漂移产生示意图；
图4为本发明的微定位驱动单元与压入载荷/位移信号采集及控制单元外观结构示意图；
图5为本发明的低温单元外观结构示意图；
图6为本发明的被测试件腔的外观结构示意图；
图7为本发明的帕尔贴片组的外观结构示意图；
图8为本发明的隔热层的外观结构示意图；
图9为本发明的低温单元俯视示意图；
图10为本发明的低温单元与图7对应的阶梯剖面示意图；
图11为本发明的低温单元的后视图。
31、硅橡胶圈；32、被测试件固定螺钉；33、压紧盖。
具体实施方式
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