技术摘要：
本发明公开的一种高温脉冲动态应变校准装置，属于应变计量测试技术领域。本发明主要由动态应变激励系统、高温环境试验系统、被校应变测量系统、激光测量系统和底座支架组成。本发明通过将受压缩气体推动加速的弹体高速撞击入射杆产生脉冲应变作为动态应变激励源，即使  全部
背景技术：
应变是指固体及结构承受力、力矩、压力等载荷产生的变形行为，以及温度等环境 变化产生的热胀冷缩的变形行为。而应变量是定量衡量这类应变大小的一种物理量值。对 于应变测量，人们有各种不同的原理和方法，从经典的电阻式应变测量、电容式应变测量、 电感式应变测量、磁致伸缩式应变测量，到半导体式应变测量、悬丝式应变测量、光纤光栅 式应变测量等等，有众多原理与方法。 由于动态应变实现和测量起来的难度，有关动态应变计量校准问题一直未有突 破，针对高温条件下的动态应变测量如何校准目前尚未有较好的手段。
技术实现要素：
为解决动态应变计量的溯源及无法在高温环境下进行动态应变校准的问题，本发 明的目的是提供一种高温脉冲动态应变校准装置，能够在温度范围(25～600)℃，针对应变 范围(300～2000)με，持续时间(50～100)μs的脉冲应变，实现高温动态应变校准。本发明将 应变计量校准由静态特性拓展到动态特性，且能够同时实现常温和高温环境下的应变动态 校准。 本发明的目的是通过下述技术方案实现的。 本发明公开的一种高温脉冲动态应变校准装置，主要由动态应变激励系统、高温 环境试验系统、被校应变测量系统、激光测量系统和底座支架组成。 所述动态应变激励系统，包括高压气室、弹体、气管、砧体、入射杆、透射杆。 所述高温环境试验系统，包括高温加热箱，高温应变片、试样件、同轴套管。 所述被校应变测量系统，包括动态应变测量仪、高速数据采集系统、分析系统、应 变片、应变片。 所述激光测量系统，包括侧向激光测速仪、轴向激光测速仪、高速数据采集系统、 分析系统。 所述底座支架，包括固定机架、同步推杆机构、平台底座。 所述高温动态应变校准范围指温度范围为25～600℃，应变范围为300～2000με， 脉冲应变持续时间为50～100μs。 入射杆和透射杆通过固定机架同轴安装在平台底座上，试样件安装在同轴套管中 间，同轴套管两端套在入射杆和透射杆上，高压气室压缩气体，使弹体在气管中加速到所需 的速度范围，通过控制高压气室内的气压，调整弹体速度值。 砧体根据材料和尺寸厚度的不同，用于产生不同的脉冲应变持续时间；根据应变 持续时间。作为优选，砧体材料选择铝合金材料。 4 CN 111551463 A 说　明　书 2/4 页 弹体轴向撞击砧体，产生弹性应力波，弹性应力波通过砧体传播到入射杆，进入入 射杆的弹性应力波到达入射杆和试样件交界面时，由于阻抗不同，一部分应力波在交界面 发生发射，剩余应力波进入试样件，应力波同样在试样件和透射杆交界面处发生反射和透 射。 弹性应力波在入射杆和透射杆中传播时产生脉冲应变，由安装在透射杆上的应变 片感知，通过动态应变测量仪采集各应变电压值，经分析系统获得常温应变测量值。 高温加热箱加热到所需温度，高温加热时仅试样件处在高温加热箱内，当温度达 到要求，同步推杆机构推动入射杆和透射杆与试样件接触，通过弹性应力波对试样件压缩， 安装在试样件上的高温应变片感知应力波压缩脉冲，通过动态应变测量仪采集应变电压 值，经分析系统获得高温应变测量值。 轴向激光测速仪测得应力波传递的速度，高速数据采集系统采集速度值，经分析 系统得到常温标准应变值，实现常温脉冲应变量值的溯源。 侧向激光测速仪和轴向激光测速仪测得的速度差，经分析系统得到试样件变形量 大小，从而解算得出高温应变标准值，实现高温脉冲应变量值的溯源。 将应变片的应变测量值与经轴向激光测速仪测得的标准应变值比对，实现常温下 的不同应变的动态校准。 将应变片的应变测量值与经侧向激光测速仪和轴向激光测速仪测得的标准应变 值比对，实现高温下应变的动态校准。 本发明公开的一种高温脉冲动态应变校准装置的工作方法为：高压气室压缩气 体，使弹体在气管中加速到所需的能量；砧体用于产生不同的脉冲应变持续时间；弹体轴向 撞击砧体，产生弹性应力波，弹性应力波通过砧体传播到入射杆，进入入射杆的弹性应力波 到达入射杆和试样件交界面时，由于阻抗不同，一部分应力波在交界面发生发射，剩余应力 波进入试样件，应力波同样在试样件和透射杆交界面处发生反射和透射。侧向激光测速仪 和轴向激光测速仪测得应力波传递的速度，高速数据采集系统采集速度值和应变电压值， 经分析系统得到标准应变值和被校应变值。 高温动态应变校准时，高温应变计贴在试样件上，高温加热箱加热到所需温度，高 温加热时仅试样件处在高温加热箱内，入射杆和透射杆不在高温加热箱内。当温度达到要 求，同步推杆机构推动透射杆和入射杆与试样件接触，同时加载信号施加在柱体上，解决直 接加热导致加热速度慢、加热温度很难保持及温度分布不均的问题。 弹性应力波在入射杆和透射杆中传播时，试样件受压缩产生的变形量大小不能直 接测量得到，通过侧向激光测速仪和轴向激光测速仪测得的速度差，经分析系统得到试样 件变形量大小，从而解算出高温应变标准值，实现高温脉冲应变值的溯源。 通过弹性应力波对试样件的压缩，安装在试样件上的应变片感知应力波压缩脉 冲，通过动态应变测量仪测量获得高温应变测量值，通过比对高温动态应变标准值，实现高 温应变量的校准。 常温应变校准时，当应力波进入透射杆进行传播时，轴向激光测速仪测得常温应 力波速度，并解算出相应的常温标准应变值，实现常温脉冲应变值的溯源，通过比对轴向激 光测速仪得到的常温标准应变值与应变片直接测量的常温应变测量值，实现常温应变量的 校准。 5 CN 111551463 A 说　明　书 3/4 页 有益效果： 1、本发明公开的一种高温脉冲动态应变校准装置，通过将受压缩气体推动加速的 弹体高速撞击入射杆产生脉冲应变作为动态应变激励源，即使用一种基于双Hopkinson分 离杆冲击模式产生脉冲应变，能够实现较大量程范围和持续时间的脉冲应变。通过采用激 光多普勒测量系统测得的应变值作为标准值，同时结合高温环境试验系统，采取局部半封 闭加热方案，实现在常温和高温下的应变动态校准，为大幅值应变量值的动态应变校准提 供有效的技术手段。 2、本发明公开的一种高温脉冲动态应变校准装置，进行高温动态应变校准时，高 温应变计贴在试样件上，高温加热箱加热到所需温度，高温加热时仅试样件处在高温加热 箱内，入射杆和透射杆不在高温加热箱内。当温度达到要求，同步推杆机构推动透射杆和入 射杆与试样件接触，同时加载信号施加在柱体上，能够解决直接加热导致加热速度慢、加热 温度很难保持及温度分布不均的问题。 附图说明 图1为本发明公开的一种高温脉冲动态应变校准装置的原理图。 图2为高温环境试验系统加载方案图。 其中：1-高压气室、2-弹体、3-气管、4-砧体、5-侧向激光测速仪、6-入射杆、7-动态 应变测量仪、8-高速数据采集系统、9-分析系统、10-高温加热箱，11-试样件、12-高温应变 片、13-同轴套管、14-应变片、15-透射杆、16-固定机架、17-轴向激光测速仪、18-同步推杆 机构、19-平台底座。