專利名稱：拉曼環(huán)境下細(xì)絲纖維加載測量裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于測量技術(shù)，具體涉及一種在拉曼光譜儀載物臺(tái)上對細(xì)絲纖維進(jìn)行微小力學(xué)量加載和測量的裝置。
背景技術(shù)：
拉曼光譜技術(shù)被廣泛用于物理、化學(xué)、材料等學(xué)科領(lǐng)域進(jìn)行材料成分、含量、缺陷等物性的檢測。在實(shí)際測量應(yīng)用中，需要在拉曼環(huán)境下對樣品施加可控載荷，以研究材料微尺度的物理、力學(xué)性質(zhì)和行為。因此，對一維細(xì)絲纖維材料在載荷狀態(tài)下進(jìn)行拉曼分析時(shí)，就需要一種既能滿足拉曼光譜儀載物臺(tái)在空間、承重等方面的要求，又能對細(xì)絲纖維進(jìn)行微小位移/力(或應(yīng)變/應(yīng)力)加載和測量的裝置?！帮@微鏡載物臺(tái)用多功能加載裝置 (200810053500. 6) ”能夠滿足對試樣進(jìn)行單軸拉伸或壓縮加載，但是由于該裝置的力傳感器與移動(dòng)夾塊直接相連，測得的力載荷信號含有移動(dòng)夾塊、滾珠、滾珠滑道、框架等部件之間的機(jī)械摩擦信息，因而無法進(jìn)行微小載荷的準(zhǔn)確施加和測量，進(jìn)而不能滿足細(xì)絲纖維材料載荷狀態(tài)下拉曼研究的需要。鑒于此，本發(fā)明的提出可以解決在拉曼環(huán)境下對細(xì)絲纖維樣品進(jìn)行微小載荷動(dòng)態(tài)施加和實(shí)時(shí)測量等問題。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種可放置在拉曼光譜儀載物臺(tái)上對細(xì)絲纖維進(jìn)行微小力學(xué)量加載和測量的裝置。本發(fā)明通過下述技術(shù)結(jié)構(gòu)予以實(shí)現(xiàn)。拉曼環(huán)境下細(xì)絲纖維加載測量裝置具有螺絲、力傳感器、螺母、限位擋板、微動(dòng)連接塊、框架、滾珠滑板、滾珠、移動(dòng)連接塊、轉(zhuǎn)動(dòng)/平動(dòng)轉(zhuǎn)換塊、千分尺螺桿等。力傳感器通過第一螺絲與框架固定，力傳感器右端設(shè)有限位擋板， 限位擋板插入框架的凹槽中，以防止拉伸載荷過大造成力傳感器的失效。微動(dòng)連接塊的中心軸穿過限位擋板和力傳感器并螺母與力傳感器固定。兩個(gè)滾珠滑板通過四個(gè)第二螺絲固定在框架的凹槽內(nèi)，滾珠裝于移動(dòng)連接塊兩側(cè)下側(cè)的凹槽內(nèi)，滾珠滑板與滾珠以及移動(dòng)連接塊下側(cè)的凹槽構(gòu)成直線軸承結(jié)構(gòu)，以減少移動(dòng)連接塊沿中軸線X直線滑動(dòng)的阻力。移動(dòng)連接塊與轉(zhuǎn)動(dòng)/平動(dòng)轉(zhuǎn)換塊由第三螺絲固定。千分尺螺桿穿過框架裝于轉(zhuǎn)動(dòng)/平動(dòng)轉(zhuǎn)換塊中，移動(dòng)連接塊位移信息由千分尺螺桿上的刻度讀出，力載荷信號由力傳感器信號線傳出。而且所述微動(dòng)連接塊、移動(dòng)連接塊、轉(zhuǎn)動(dòng)/平動(dòng)轉(zhuǎn)換塊和千分尺螺桿四個(gè)部件組裝于所述框架平面同一中心軸線X。而且滾珠滑板和滾珠與該中軸線X平行且依中軸線X對稱。而且所述千分尺螺桿的前端為球形，所述轉(zhuǎn)動(dòng)/平動(dòng)轉(zhuǎn)換塊的設(shè)有圓形槽，千分尺螺桿的球形前端鑲臥于轉(zhuǎn)動(dòng)/平動(dòng)轉(zhuǎn)換塊的圓形槽內(nèi)構(gòu)成關(guān)節(jié)式連接?？蓪⑶Х殖呗輻U的轉(zhuǎn)動(dòng)位移轉(zhuǎn)化移動(dòng)連接塊等沿中軸線X的直線位移。而且所述框架底部中間為矩形空槽，其目的是使用該裝置可從樣品底部進(jìn)行照明。本發(fā)明的特點(diǎn)及有益效果是，專門針對在拉曼環(huán)境下對細(xì)絲纖維進(jìn)行微小位移/ 力(或應(yīng)變/應(yīng)力)的加載和測量而設(shè)計(jì)，具有體積小、重量輕、精度高和不易損壞的特點(diǎn)。 在對細(xì)絲纖維試樣施加微小拉伸位移(或力)載荷的同時(shí)，實(shí)現(xiàn)對纖維樣品微小力(位移) 載荷的精準(zhǔn)測量以及該載荷狀態(tài)下的拉曼光譜測量，擴(kuò)大了拉曼光譜儀的應(yīng)用范圍。此外， 該裝置還可作為便攜式的微力學(xué)加載測量系統(tǒng)，單獨(dú)應(yīng)用于細(xì)絲纖維材料的各項(xiàng)測試。


所示附圖是本發(fā)明的結(jié)構(gòu)原理圖。
具體實(shí)施例方式以下通過具體實(shí)施例對本發(fā)明作進(jìn)一步的說明。需要說明的是本實(shí)施例是敘述性的，不以此限定本發(fā)明的保護(hù)范圍。拉曼環(huán)境下細(xì)絲纖維加載測量裝置(如圖1)，結(jié)構(gòu)組成為力傳感器2通過第一螺絲1-1與框架6固定，力傳感器2右端設(shè)有限位擋板4，限位擋板插入框架6的凹槽中， 微動(dòng)連接塊5的中心軸穿過限位擋板4和力傳感器2并螺母3與力傳感器2固定。兩個(gè)滾珠滑板7通過四個(gè)第二螺絲1-2固定在框架6的凹槽內(nèi)，滾珠8裝于移動(dòng)連接塊9兩側(cè)下側(cè)的凹槽內(nèi)，滾珠滑板與滾珠以及移動(dòng)連接塊下側(cè)的凹槽構(gòu)成直線軸承結(jié)構(gòu)。移動(dòng)連接塊 9與轉(zhuǎn)動(dòng)/平動(dòng)轉(zhuǎn)換塊10由第三螺絲1-3固定。千分尺螺桿11穿過框架6裝于轉(zhuǎn)動(dòng)/平動(dòng)轉(zhuǎn)換塊10中，移動(dòng)連接塊位移信息由千分尺螺桿11上的刻度讀出，力載荷信號由力傳感器2信號線傳出。微動(dòng)連接塊5、移動(dòng)連接塊9、轉(zhuǎn)動(dòng)/平動(dòng)轉(zhuǎn)換塊10和千分尺螺桿11四個(gè)部件組裝于所述框架6平面同一中心軸線X ；滾珠滑板7和滾珠8與該中軸線X平行且依中軸線X對稱。千分尺螺桿11的前端為球形，所述轉(zhuǎn)動(dòng)/平動(dòng)轉(zhuǎn)換塊10的設(shè)有圓形槽， 千分尺螺桿11的球形前端鑲臥于轉(zhuǎn)動(dòng)/平動(dòng)轉(zhuǎn)換塊10的圓形槽內(nèi)構(gòu)成關(guān)節(jié)式連接。框架 6底部中間為矩形空槽12。按附圖所示的結(jié)構(gòu)將各部件進(jìn)行組裝。具體操作方法是根據(jù)試樣的尺寸調(diào)整微動(dòng)連接塊與力傳感器的相對位置并用螺母加以固定，同時(shí)調(diào)整千分尺螺桿預(yù)留加載位移余量；纖維試樣的兩端分別固定于微動(dòng)連接塊和移動(dòng)連接塊上，并使得試件位于中軸線X，以基本保證該裝置對試件進(jìn)行無偏心的單軸拉伸加載。校驗(yàn)力傳感器的初始值，通過微調(diào)千分尺螺桿使載荷歸零，記下此時(shí)千分尺螺桿的刻度，作為相對零位移位置；將該裝置固定于拉曼光譜儀的載物臺(tái)上并調(diào)整載物臺(tái)的位置使得試件的被研究區(qū)域進(jìn)入光譜儀物鏡的視野。在通過旋轉(zhuǎn)千分尺螺桿實(shí)現(xiàn)對試件位移加載的同時(shí)，記錄力傳感器的輸出信號和千分尺螺桿的刻度，并采集樣品加載前后的拉曼光譜。通過轉(zhuǎn)動(dòng)千分尺螺桿帶動(dòng)移動(dòng)連接塊沿中軸線X進(jìn)行直線移動(dòng)，實(shí)現(xiàn)對纖維試樣的拉伸加載。位移載荷信息從千分尺螺桿上的刻度讀出；而力載荷信號則通過連接于力傳感器的信號線實(shí)時(shí)傳出，配備一模數(shù)信號轉(zhuǎn)換及顯示儀器，將所測得的力載荷參數(shù)顯示出。
權(quán)利要求
1.拉曼環(huán)境下細(xì)絲纖維加載測量裝置，具有螺絲、力傳感器、螺母、限位擋板、微動(dòng)連接塊、框架、滾珠滑板、滾珠、移動(dòng)連接塊、轉(zhuǎn)動(dòng)/平動(dòng)轉(zhuǎn)換塊、千分尺螺桿，其特征是力傳感器(2)通過第一螺絲(1-1)與框架(6)固定，力傳感器( 右端設(shè)有限位擋板(4)，限位擋板插入框架(6)的凹槽中，微動(dòng)連接塊(5)的中心軸穿過限位擋板(4)和力傳感器O)并螺母(3)與力傳感器( 固定，兩個(gè)滾珠滑板(7)通過四個(gè)第二螺絲(1- 固定在框架(6)的凹槽內(nèi)，滾珠(8)裝于移動(dòng)連接塊(9)兩側(cè)下側(cè)的凹槽內(nèi)，滾珠滑板與滾珠以及移動(dòng)連接塊下側(cè)的凹槽構(gòu)成直線軸承結(jié)構(gòu)，移動(dòng)連接塊(9)與轉(zhuǎn)動(dòng)/平動(dòng)轉(zhuǎn)換塊(10)由第三螺絲(1-3) 固定，千分尺螺桿(11)穿過框架(6)裝于轉(zhuǎn)動(dòng)/平動(dòng)轉(zhuǎn)換塊(10)中，移動(dòng)連接塊位移信息由千分尺螺桿(11)上的刻度讀出，力載荷信號由力傳感器⑵信號線傳出。
2.按照權(quán)利要求1所述的拉曼環(huán)境下細(xì)絲纖維加載測量裝置，其特征是所述微動(dòng)連接塊(5)、移動(dòng)連接塊(9)、轉(zhuǎn)動(dòng)/平動(dòng)轉(zhuǎn)換塊(10)和千分尺螺桿(11)四個(gè)部件組裝于所述框架(6)平面同一中心軸線X ；所述滾珠滑板(7)和滾珠(8)與該中軸線X平行且依中軸線X對稱。
3.按照權(quán)利要求1所述的拉曼環(huán)境下細(xì)絲纖維加載測量裝置，其特征是所述千分尺螺桿(11)的前端為球形，所述轉(zhuǎn)動(dòng)/平動(dòng)轉(zhuǎn)換塊(10)的設(shè)有圓形槽，千分尺螺桿(11)的球形前端鑲臥于轉(zhuǎn)動(dòng)/平動(dòng)轉(zhuǎn)換塊(10)的圓形槽內(nèi)構(gòu)成關(guān)節(jié)式連接。
4.按照權(quán)利要求1所述的拉曼環(huán)境下細(xì)絲纖維加載測量裝置，其特征是所述框架(6) 底部中間為矩形空槽(12)。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種拉曼環(huán)境下細(xì)絲纖維加載測量裝置，結(jié)構(gòu)組成為，力傳感器通過螺絲與框架固定，其右端設(shè)有限位擋板。微動(dòng)連接塊的中心軸穿過限位擋板和力傳感器與力傳感器固定。兩個(gè)滾珠滑板由螺絲固定在框架的凹槽內(nèi)，滾珠裝于移動(dòng)連接塊兩側(cè)下側(cè)的凹槽內(nèi)，滾珠滑板與滾珠以及移動(dòng)連接塊下側(cè)的凹槽構(gòu)成直線軸承結(jié)構(gòu)。移動(dòng)連接塊與轉(zhuǎn)動(dòng)/平動(dòng)轉(zhuǎn)換塊由螺絲固定。千分尺螺桿穿過框架裝于轉(zhuǎn)動(dòng)/平動(dòng)轉(zhuǎn)換塊中，位移信息由千分尺螺桿的刻度以及力傳感器信號輸出。本發(fā)明具有體積小、重量輕、精度高和不易損壞的特點(diǎn)。對細(xì)絲纖維試樣施加微小拉伸力的同時(shí)，實(shí)現(xiàn)對樣品力(位移)載荷的測量以及拉曼光譜的采集，擴(kuò)大了拉曼光譜儀的應(yīng)用范圍。
文檔編號G01N3/06GK102183413SQ20111006072
公開日2011年9月14日 申請日期2011年3月15日 優(yōu)先權(quán)日2011年3月15日
發(fā)明者亢一瀾, 仇巍, 李秋 申請人:天津大學(xué)