一种高精度仪器化压入仪及金刚石压头压入试样深度的计算方法

摘要

本发明公开了一种仪器化压入仪的设计。驱动与载荷测试系统采用音圈直线电机与载荷传感器及压头组件相串联设计；金刚石压头压入试样深度测试系统采用三个探头式电容位移传感器与深度测量随动盘的组合设计；计算机控制系统依试验进程的不同设计为开环与闭环两种工作模式，可控制音圈电机进而控制金刚石压头对试样表面实施压入加载、保载及卸载等试验，同时获得压入载荷、压入深度及时间三者关系。本发明排除了试样在被压入过程中因支撑或夹持因素导致试样表面相对水平面发生小角度倾斜和试样表面沿铅垂方向发生平动位移对压头压入试样深度测量的影响，同时也排除了机架柔度对压头压入试样深度测量的影响，保证了测试压头压入试样深度的精度。

主权项

一种高精度仪器化压入仪，其特征在于它包括：由直线驱动装置、载荷传感器及压头组件相串联构成的驱动与载荷测试系统、计算机控制系统、数据自动处理系统、安放试样的工作台和机架；所述压头组件，由压杆、金刚石压头、电容位移传感器探头夹持装置与被夹持的三个电容位移传感器探头以及深度测量随动盘组成；其中三个探头式电容位移传感器与深度测量随动盘组成金刚石压头压入试样深度测试系统；金刚石压头固定在压杆下端，压杆上端与载荷传感器连接；在位于深度测量随动盘上方的压杆上，固定有水平方向的电容位移传感器探头夹持装置，三个电容位移传感器探头在以压杆中心轴为中心，互成120度位置上，被夹持在电容位移传感器探头夹持装置上；所述的深度测量随动盘套装在压杆下端带有键槽的轴肩上，在所述深度测量随动盘的下方临近金刚石压头尖端处，设有与深度测量随动盘连成一体的底端支撑环；当金刚石压头尖端距被测试样表面一定距离时，深度测量随动盘底端支撑环与试样表面接触并落座于试样表面上；在深度测量随动盘落座于试样表面后，当金刚石压头尖端进一步趋近被测试样表面并距试样表面50‑100微米时，深度测量随动盘上表面与位移传感器探头的距离进入传感器有效测量范围之内。