一种软材料杨氏模量的逆向压痕测量装置、系统及方法制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种软材料杨氏模量的逆向压痕测量装置、系统及方法。测量系统包括电控平移台、逆向压痕测量装置、样品支撑座、平移台连接件和光学平台，所述电控平移台包括X轴平移台、Y轴平移台和Z轴平移台，所述X轴平移台和Y轴平移台均平行安装于光学平台上，所述X轴平移台和Y轴平移台相垂直，所述平移台连接件的一侧与Y轴平移台连接，平移台连接件的另一侧与Z轴平移台连接，所述样品支撑座安装于Z轴平移台上，所述软材料杨氏模量的逆向压痕测量装置安装于光学平台上，所述软材料杨氏模量的逆向压痕测量装置的压头与样品支撑座相对应。本发明专利技术可以实现任意位置的测量，可以精确定位到其余位置进行测量而不会与此前测量的位置产生重叠。生重叠。生重叠。

【技术实现步骤摘要】
一种软材料杨氏模量的逆向压痕测量装置、系统及方法


[0001]本专利技术涉及软材料
，更具体地说，特别涉及一种软材料杨氏模量的逆向压痕测量装置、系统及方法。

技术介绍

[0002]软材料的理化性能是科研人员关注的重点。针对一些强度较差的粘弹性水凝胶材料(例如低浓度的海藻酸钠、明胶等)，为获得材料自身的杨氏模量，国际上常采用纳米压痕仪进行测量。通过纳米压痕仪上面探针的压头下移和材料接触，经过力传感器输出位移
‑
力的数据，而后可根据赫兹模型或其他数学模型进行测试。由于纳米压痕仪属于精密仪器，在压头通过平移台进行移动的过程中，测量传感器及压头容易受到平移台振动误差和环境振动误差，从而导致数据不准确。并且，当采用数学模型进行测试时，为了消除随机误差会测量多个位置的数据，这些位置需要间隔一定距离避免产生干涉。然而人工移动显然是不精确的，便需要通过机器按照设定的距离自动移动。综上，设计一种软材料杨氏模量的逆向压痕测量装置，并组装新的可移动逆向压痕测试系统显得十分重要。

技术实现思路

[0003]本专利技术的目的在于提供一种软材料杨氏模量的逆向压痕测量装置、系统及方法，以克服现有技术所存在的缺陷。
[0004]为了达到上述目的，本专利技术采用的技术方案如下：
[0005]一种软材料杨氏模量的逆向压痕测量装置，包括固定座、支撑杆、拉压力传感器、探针和压头，所述支撑杆固定在固定座上，所述拉压力传感器安装在支撑杆上，所述探针安装在拉压力传感器上，所述压头设于探针的下端。
[0006]进一步地，所述支撑杆包括支撑板和连接杆，所述支撑板通过可拆卸式安装于固定座上，所述连接杆安装在固定板的一侧，所述拉压力传感器安装于连接杆上。
[0007]本专利技术还提供一种软材料杨氏模量的逆向压痕测量系统，包括电控平移台、上述的软材料杨氏模量的逆向压痕测量装置、样品支撑座、平移台连接件和光学平台，所述电控平移台包括X轴平移台、Y轴平移台和Z轴平移台，所述X轴平移台和Y轴平移台均平行可拆卸式安装于光学平台上，所述X轴平移台和Y轴平移台相垂直，所述平移台连接件的一侧与Y轴平移台连接，平移台连接件的另一侧与Z轴平移台连接，所述样品支撑座可拆卸式安装于Z轴平移台上，所述软材料杨氏模量的逆向压痕测量装置可拆卸式安装于光学平台上，所述软材料杨氏模量的逆向压痕测量装置的压头与样品支撑座相对应。
[0008]进一步地，所述样品支撑包括支撑横板和支撑竖板，所述支撑竖板一侧与Z轴平移台连接，所述支撑横板设于支撑竖板的另一侧，所述支撑横板上设有安装孔，安装孔作为料槽并设有刻度线。
[0009]进一步地，还包括与电控平移台连接的PLC控制电路。
[0010]进一步地，还包括安装于光学平台上的空心罩，所述软材料杨氏模量的逆向压痕
测量系统设于空心罩内。
[0011]本专利技术还提供一种软材料杨氏模量的逆向压痕测量系统的测量方法，包括以下步骤：
[0012]S1、将样品置于样品支撑座上，通过料槽的刻度线确保样品高度处在设计高度；
[0013]S2、控制X轴平移台和Y轴平移台移动，将样品移动到第一设定位置；
[0014]S3、控制Z轴平移台使样品支撑座上移与样品接触并继续上升，采集第一组数据，再控制Z轴平移台使样品支撑座下移；
[0015]S4、重复执行步骤S2
‑
S3直至完成n个位置的数据采集，形成第二至第n组数据；
[0016]S5、将第一至第n组数据传输至终端。
[0017]与现有技术相比，本专利技术的优点在于：本专利技术设计了可用于软材料样品任意位置的杨氏模量的逆向压痕测量装置及系统，可以避免测量传感器和压头受到平移台振动误差和环境振动误差。本专利技术的逆向压痕测量系统可以实现任意位置的测量，在材料所测量的几个点数据不够可靠的时候，可以精确定位到其余位置进行测量而不会与此前测量的位置产生重叠。与此同时，通过在样品支撑座设定刻度线可以确保样品处于设计高度避免误差。
附图说明
[0018]为了更清楚地说明本专利技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0019]图1是本专利技术软材料杨氏模量的逆向压痕测量系统的结构示意图。
[0020]图2是本专利技术软材料杨氏模量的逆向压痕测量装置的结构示意图。
[0021]图3是本专利技术中样品支撑座的结构示意图。
[0022]图4是本专利技术中平移台连接件的结构示意图。
[0023]图5是本专利技术中空心罩的结构示意图。
[0024]图中：电控平移台1、软材料杨氏模量的逆向压痕测量装置2、样品支撑座3、平移台连接件4、光学平台5、空心罩6、固定座7、支撑杆8、螺栓9、拉压力传感器10、探针11、压头12、支撑横板30、支撑竖板31、安装孔32、支撑板80、连接杆81。
具体实施方式
[0025]下面结合附图对本专利技术的优选实施例进行详细阐述，以使本专利技术的优点和特征能更易于被本领域技术人员理解，从而对本专利技术的保护范围做出更为清楚明确的界定。
[0026]参阅图2和图4所示，本实施例公开了一种软材料杨氏模量的逆向压痕测量装置，包括固定座7、支撑杆8、拉压力传感器10、探针11和压头12，其中，支撑杆8固定在固定座7上，拉压力传感器10安装在支撑杆8上，探针11安装在拉压力传感器10上，压头12设于探针11的下端。
[0027]具体的，所述支撑杆8包括支撑板80和连接杆81，支撑板80通过螺栓8安装于固定座7上，连接杆81安装在固定板80的一侧，拉压力传感器10安装于连接杆81上。
[0028]参阅图1所示，本专利技术还提供一种软材料杨氏模量的逆向压痕测量系统，包括电控
平移台1、权利要求1或2所述的软材料杨氏模量的逆向压痕测量装置2、样品支撑座3、平移台连接件4和光学平台5，所述电控平移台1包括X轴平移台、Y轴平移台和Z轴平移台，所述X轴平移台和Y轴平移台均平行安装于光学平台5上，所述X轴平移台和Y轴平移台相垂直，所述平移台连接件4的一侧与Y轴平移台连接，平移台连接件4的另一侧与Z轴平移台连接，所述样品支撑座3安装于Z轴平移台上，所述软材料杨氏模量的逆向压痕测量装置2安装于光学平台5上，所述软材料杨氏模量的逆向压痕测量装置2的压头12与样品支撑座3相对应。
[0029]参阅图3所示，样品支撑座3是根据软材料杨氏模量的逆向压痕测量装置2的结构进行设计，需放置样品并使压头可接触到样品，同时样品支撑座3需固定在Z轴平移台上，根据测试样品的形状不同，夹具形状不同。在此，以直径为35mm的圆形培养皿为样品大小进行设计出多孔位辅助支撑夹具3，并设有刻度线以保证样品高度。同时，开螺纹孔用于与平移台连接。
[0030]具体的，所述样品支撑3包括支撑横板30和本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种软材料杨氏模量的逆向压痕测量装置，其特征在于，包括固定座、支撑杆、拉压力传感器、探针和压头，所述支撑杆固定在固定座上，所述拉压力传感器安装在支撑杆上，所述探针安装在拉压力传感器上，所述压头设于探针的下端。2.根据权利要求1所述的软材料杨氏模量的逆向压痕测量装置，其特征在于，所述支撑杆包括支撑板和连接杆，所述支撑板通过可拆卸式安装于固定座上，所述连接杆安装在固定板的一侧，所述拉压力传感器安装于连接杆上。3.一种软材料杨氏模量的逆向压痕测量系统，其特征在于，包括电控平移台、权利要求1或2所述的软材料杨氏模量的逆向压痕测量装置、样品支撑座、平移台连接件和光学平台，所述电控平移台包括X轴平移台、Y轴平移台和Z轴平移台，所述X轴平移台和Y轴平移台均平行可拆卸式安装于光学平台上，所述X轴平移台和Y轴平移台相垂直，所述平移台连接件的一侧与Y轴平移台连接，平移台连接件的另一侧与Z轴平移台连接，所述样品支撑座可拆卸式安装于Z轴平移台上，所述软材料杨氏模量的逆向压痕测量装置可拆卸式安装于光学平台上，所述软材料杨氏模量的逆向压痕测量装置的压头与样品支撑座相对应。4.根据权利要求3所述的软材料杨氏模量的...

【专利技术属性】
技术研发人员：蒋涛，高源，林泽宁，尚建忠，洪阳，杨云，白向娟，
申请(专利权)人：中国人民解放军国防科技大学，
类型：发明
国别省市：