[发明专利]自动横向应变伸长计架构

说明书

公开了一种用使用线性光学编码器的被动垂直系统测量横向应变的应变伸长计。传感器臂安装于车架上，车架在线性轨道上横越。车架装载有弹簧以使传感器臂朝合拢方向偏移。为分开传感器臂且对弹簧的力起反作用，车架响应于上部和下部驱动托架或由上部和下部驱动托架推动，上部和下部驱动托架附连到形成环路的正时输送带的相应上部和下部部分。应变伸长计使用低摩擦设计来使两个传感器臂的移动中的滚动摩擦最小化。一个车架包括直接面向另一车架上的编码器标尺的编码器读取头。在此配置中，可读取两个车架和因此两个传感器臂的精准相对位置。

本申请是申请日为2015年6月28日、国际申请号为PCT/US2015/038202、国家申请号为201580039092.7、发明名称为“自动横向应变伸长计架构”的发明专利申请的分案申请。

本公开的背景

本申请依据35U.S.C.119(e)主张2014年8月7日递交的美国临时申请第62/034,243号的优先权，所述临时申请的内容在此全部以引用的方式且出于所有目的而并入本申请。

技术领域

本公开涉及一种用于在材料测试中的具有被动垂直系统的应变伸长计，所述被动垂直系统使用线性光学编码器。

背景技术

应变伸长计是一种仪器，其准确地测量测试样本在施加的负荷下的尺寸改变以便更好地捕获样本的材料性质。最常见类型的应变伸长计测量轴向应变，其表示当在负荷下拉伸样本时样本长度的改变。这是通过追踪沿着样本长度始于精确初始间隔或标距的两个点来进行的。那两个点之间的初始与最终间隔之间的百分比差为轴向应变。

另外，存在通常结合轴向应变伸长计工作的横向应变伸长计。当测试样本轴向拉伸时，横向应变伸长计追踪其侧向边缘。在材料测试期间，样本的横截面积将在拉伸负荷下变得更小。这种宽度或直径的改变为应变伸长计测得的横向应变。横向应变伸长计的准确度要求由测试标准决定，且可严苛得为需要一微米(微米或美光)的一半的准确度(0.5μm)。在正由轴向应变伸长计追踪的轴向标距点之间的中点处测量横向应变。

如同轴向应变伸长计那样，存在接触式和非接触式横向应变伸长计。接触式应变伸长计在测试期间用两个臂物理追踪样本边缘，而非接触式应变伸长计通常依赖于成像来追踪样本的尺寸改变。

对于自动接触式应变伸长计，通常需要将接触臂附接到样本和从测试样本移除接触臂。使用足够复杂以提供所需要的准确度的测量系统通常也是必要的。

仪器通常被设计以达到作为完整系统的必要准确度。

横向应变伸长计与轴向应变伸长计一起操作，且其接触点通常必须保持在两个轴向接触点的中点。难题在于，轴向点都在测试样本的移动端的方向上移动，且精确的垂直位置是未知的。因此，装置通常必须从来自轴向应变伸长计的数据计算垂直位置，且将其驱动到那里，或者附接到样本，且让样本在其拉伸时携带该装置。如果不这么做，那么应变伸长计将相对于样本滑动，从而导致错误的数据。

重要的是，要注意，标本实际上必须不受来自应变伸长计的作用于样本的任何外部负荷影响，以使从测试得到的材料性质数据在统计上不受影响。这种要求通常适用于任一种类的应变伸长计。虽然受大负荷作用的较大样本可基本上不受应变伸长计(例如，轻型手动夹持式应变伸长计的质量)影响，但经受较小负荷作用的较小样本将在测试期间记录此外部力且产生不良数据。

结果，驱动系统常使用复杂的机构和敏感的传感器，它们确保准确的垂直位置且防止不想要的外部负荷。较简单且优选的方法是，使用仔细平衡、低摩擦、被动追踪系统，其中样本运动使得应变伸长计移动。倘若给定横向应变伸长计测量单元的典型尺寸，那么这可能是有难度的。

倘若给定装置的测量准确度和自动化要求，那么使测量单元位置尽可能靠近样本设置，否则，必须对设计尽较大的努力来确保从样本到测量系统的测量的可信追踪。