用于极端条件材料应变特性的测量装置.pdf

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1、(10)申请公布号 CN 104267155 A (43)申请公布日 2015.01.07 C N 1 0 4 2 6 7 1 5 5 A (21)申请号 201410554503.3 (22)申请日 2014.10.20 G01N 33/00(2006.01) G01B 7/16(2006.01) (71)申请人曲靖师范学院 地址 655011 云南省曲靖市麒麟区开发区学 府路 (72)发明人徐坤 李哲 张元磊 曹义明 (74)专利代理机构云南省曲靖市专利事务所 53104 代理人许永昌 郎正德 (54) 发明名称 用于极端条件材料应变特性的测量装置 (57) 摘要 用于极端条件材料应变特性。

2、的测量装置，包 括微机终端、TDS-150数据采集仪、变温变磁装置 及其内的杜瓦套、低温腔体、样品导管、杜瓦盖、超 导线圈、样品台接头和样品台；微机终端安装有 数据采集分析系统；其中变温变磁装置中的低温 腔内安装有样品导管、下部外围安装有超导线圈， 在样品导管的顶端有传输应变片电信号的屏蔽电 缆接口，下部有样品接头，样品接头的下端、有样 品台安装槽，装有样品台；低温腔内壁安装了控 磁线路；样品台的第一层样品安装区、感应模块、 连接通道，第二层有发热片和热电偶，第三层为针 脚孔，应变片感应模块中有应变片，二者均有感应 丝连接到公共端；实现多物理场下对材料的应变 特性进行测量。 (51)Int.C。

3、l. 权利要求书2页 说明书7页 附图6页 (19)中华人民共和国国家知识产权局 (12)发明专利申请 权利要求书2页 说明书7页 附图6页 (10)申请公布号 CN 104267155 A CN 104267155 A 1/2页 2 1.一种用于极端条件材料应变特性的测量装置，其特征在于：包括微机终端(1)、 TDS-150数据采集仪（3）、变温变磁装置及其内的杜瓦套(8)、低温腔体(24)、样品导管 (10)、杜瓦盖(11)、超导线圈(22)、样品台接头(21)和样品台(23)；其中： 所述杜瓦盖(11)通过第一法兰(19)密封地安装于杜瓦套(8)上端面从而形成一外腔 体外腔体内装有杜瓦瓶。

4、(9)，杜瓦盖(11)中央开有一通孔，低温腔体(24)下端嵌入杜瓦盖 (11)的通孔内并位于杜瓦瓶(9)内，一真空模块(13)位于低温腔体(24)上端，此真空模 块(13)与低温腔体(24)之间通过密封环(12)连接，真空模块(13)上设置了用于抽气的 真空泵接口(16)、用于冲入氦气以清洗低温腔(24)的氦气供气端接口(17)和控磁电路接 口(14)，超导线圈(22)缠绕于低温腔体(24)下部的外侧面，沿着低温腔(24)的内壁设有 防护层保护下的超导线圈控制电路(20)，这些密封的超导线圈控制电路(20)紧贴腔体壁 并连接至位于真空模块(13)处的控磁线路接口(14)； 所述样品导管(10)。

5、下端穿过真空模块(13)与密封环(12)进入到低温腔体(24)内， 样品导管(10)的上端设有屏蔽电缆接口(15)，屏蔽电缆接口(15)用于将样品导管(10)内 部的信号传输线路连接至温度与磁场控制模块(6)； 所述样品台(23)分为三层，第一层(26)包括样品安装区域、应变片感应模块(42)、线 路连接通道A和拓展线路连接通道B，第二层结构(27)中装配有用于控制样品的实验温度 的发热片(32)和用于测温的热电偶(31)，第三层结构为针脚孔(34)，应变片感应模块(42) 进一步包括测量应变片(40)、参考应变片(41)，测量应变片(40)与样品(38)表面粘贴测 量应变片(40)与参考应变。

6、片(41)上均设置有应变感应丝(43)，测量应变片(40)的感应丝 (43)两端通过导线分别连接到线路连接通道A中的负极端(V-)和连接通道A中的公共端 (COM)，参考应变片(41)的应变感应丝(43)的两端通过导线分别连接到线路连接通道A中 的正极端(V+)和连接通道A中的公共端(COM)； 所述微机终端(1)通过GPIB转换接口(5)与温度磁场控制模块(6)连接，温度磁场控 制模块(6)连接到超导线圈(22)和热电偶(31)，微机终端(1)通过RS232C连接线(2)与 TDS-150数据采集仪(1)连接，TDS-150数据采集仪(1)通过三通屏蔽电缆(4)连接到线路 连接通道A的负极端。

7、(V-)、正极端(V+)和公共端(COM)。 2.根据权利要求1所述的测量装置，其特征在于：杜瓦瓶(9)内部装有超过三分之二 的液氦，这些液氦足以完全浸泡超导线圈(22)。 3.根据权利要求1所述的测量装置，其特征在于：密封环(12)与低温腔和真空模块之 间的接触区域涂抹有真空硅脂层。 4.根据权利要求1所述的测量装置，其特征在于：变温变磁装置中还有一限位环(18)； 此限位环(18)侧面具有螺纹面，限位环(18)位于杜瓦盖(11)和低温腔体(24)之间，通过 旋转限位环(18)可以使低温腔体(24)在竖直方向上下移动，并带动超导线圈(22)移动从 而调整超导线圈(22)浸入液氦的深度。 5.。

8、根据权利要求1所述的测量装置，其特征在于样品台接头(21)两端面间制作有引线 针脚(29)。 6.根据权利要求1或5所述的测量装置，其特征在于样品台接头(21)上的安装槽(25) 内制作的限位齿(30)。 7.根据权利要求1所述的测量装置，其特征在于样品台第二层结构(27)中的热电偶 权 利 要 求 书CN 104267155 A 2/2页 3 (31)与发热片(32)形成对称安装。 8.根据权利要求1或7所述的测量装置，其特征在于样品台(23)的第三层结构(28) 上制作有针脚引线焊点(33)和针脚孔(34)，针脚引线焊点(33)为第一层结构(26)和第二 层结构(27)中电路的连接点，针脚。

9、孔(34)与样品台接头(21)上的引线针脚(29)一一对 应。 9.根据权利要求1所述的测量装置，其特征在于样品台(23)的第一层结构由样品安装 台(36)、样品粘贴区(37)和两个接线通道组成，每个通道中都有线路接线点(39)；其中通 道A为应变片的引脚线路连接通道，通道B为样品台(23)扩展功能所用的接线通道。 10.根据权利要求5所述的测量装置，其特征在于：所述引线针脚(29)中传输测量应 变片(40)、参考应变片(41)中电流响应信号的针脚为1、2、3号，用于传输热电偶(31)和发 热片(32)的电流的针脚为8、9、10、11、12号，用于样品台(21)的扩展功能的针脚为4、5、6、 。

10、7号。 权 利 要 求 书CN 104267155 A 1/7页 4 用于极端条件材料应变特性的测量装置 技术领域 0001 本发明涉及一种用于极端条件材料应变特性的测量装置；实现多物理场（如低温， 强磁场）下对材料的应变特性进行测试的装置。 背景技术 0002 众所周知，在实验凝聚态物理和材料学的研究中，对金属材料、多功能合金以及复 合材料等众多材料的静态应变特性，如磁致伸缩、热致伸缩等物理机理进行测试和研究是 材料物理学基础研究的重要手段。利用这一手段还能够进一步确定材料在实际工程应用 中的价值。然而，在实际的材料静态应变测试中通常需要测量材料在给定温度以及给定磁 场等特殊条件进行，这种特。

11、殊的测试条件致使单一的应变测量设备无法满足测试需求，难 于实现现代材料基础研究的测试手段。此外，就目前最新物性测量系统而言，美国量子设 计公司(Quantum Design, Inc.)研发的物理性能测量系统(PPMS)提供了能够在变温和 强变磁场环境中对材料的电学、磁学、热学、光电、形貌等各种物理性能测量的手段；英国 Cryogenic公司研发和生产的无液氦低温强磁场物性测量系统同样也能在低温和强磁场环 境中对材料的电学、磁学、热学等性能进行测量。然而，上述公司所报道的系列产品中并不 包含多物理场下应变特性测量功能。因此，设计一台用于极端条件材料应变特性的测量装 置来满足材料在不同环境下应变。

12、特性研究具有重要意义。 发明内容 0003 本发明的目的是提出一种用于极端条件材料应变特性的测量装置；以实现低温和 强磁场条件下材料应变特性的测量，具有温度环境稳定、结构简单、实施过程容易、建设成 本相对较低等优点。 0004 技术方案：一种用于极端条件材料应变特性的测量装置，包括微机终端1、 TDS-150数据采集仪3、变温变磁装置及其内的杜瓦套8、低温腔体24、样品导管10、杜瓦盖 11、超导线圈22、样品台接头21和样品台23；其中： 所述杜瓦盖11通过第一法兰19密封地安装于杜瓦套8上端面从而形成一外腔体外腔 体内装有杜瓦瓶9，杜瓦盖11中央开有一通孔，低温腔体24下端嵌入杜瓦盖11的。

13、通孔内并 位于杜瓦瓶9内，一真空模块13位于低温腔体24上端，此真空模块13与低温腔体24之间 通过密封环12连接，真空模块13上设置了用于抽气的真空泵接口16、用于冲入氦气以清洗 低温腔24的氦气供气端接口17和控磁电路接口14，超导线圈22缠绕于低温腔体24下部 的外侧面，沿着低温腔24的内壁设有防护层保护下的超导线圈控制电路20，这些密封的超 导线圈控制电路20紧贴腔体壁并连接至位于真空模块13处的控磁线路接口14； 所述样品导管10下端穿过真空模块13与密封环12进入到低温腔体24内，样品导管 10的上端设有屏蔽电缆接口15，屏蔽电缆接口15用于将样品导管10内部的信号传输线路 连接至。

14、温度与磁场控制模块6； 所述样品台23分为三层，第一层26包括样品安装区域、应变片感应模块42、线路连接 说 明 书CN 104267155 A 2/7页 5 通道A和拓展线路连接通道B，第二层结构27中装配有用于控制样品的实验温度的发热片 32和用于测温的热电偶31，第三层结构为针脚孔34，应变片感应模块42进一步包括测量 应变片40、参考应变片41，测量应变片40与样品38表面粘贴测量应变片40与参考应变片 41上均设置有应变感应丝43，测量应变片40的感应丝43两端通过导线分别连接到线路连 接通道A中的负极端(V-)和连接通道A中的公共端(COM)，参考应变片41的应变感应丝 43的两端。

15、通过导线分别连接到线路连接通道A中的正极端(V+)和连接通道A中的公共端 (COM)； 所述微机终端1通过GPIB转换接口5与温度磁场控制模块6连接，温度磁场控制模块 6连接到超导线圈22和热电偶31，微机终端1通过RS232C连接线2与TDS-150数据采集仪 3连接，TDS-150数据采集仪3通过三通屏蔽电缆4连接到线路连接通道A的负极端(V-)、 正极端(V+)和公共端(COM)。 0005 杜瓦瓶9内部装有超过三分之二的液氦，这些液氦足以完全浸泡超导线圈22；密 封环12与低温腔和真空模块之间的接触区域涂抹有真空硅脂层。 0006 变温变磁装置中还有一限位环18；此限位环18侧面具有螺。

16、纹面，限位环18位于 杜瓦盖11和低温腔体24之间，通过旋转限位环18可以使低温腔体24在竖直方向上下移 动，并带动超导线圈22移动从而调整超导线圈22浸入液氦的深度。 0007 样品台接头21两端面间制作有引线针脚29；样品台接头21上的安装槽25内制 作的限位齿30。 0008 样品台第二层结构27中的热电偶31与发热片32形成对称安装。样品台23的第 三层结构28上制作有针脚引线焊点33和针脚孔34，针脚引线焊点33为第一层结构26和 第二层结构27中电路的连接点，针脚孔34与样品台接头21上的引线针脚29一一对应。样 品台23的第一层结构由样品安装台36、样品粘贴区37和两个接线通道组。

17、成，每个通道中都 有线路接线点39；其中通道A为应变片的引脚线路连接通道，通道B为样品台23扩展功能 所用的接线通道。 0009 上述引线针脚29中传输测量应变片40、参考应变片41中电流响应信号的针脚为 1、2、3号，用于传输热电偶31和发热片32的电流的针脚为8、9、10、11、12号，用于样品台 21的扩展功能的针脚为4、5、6、7号。 0010 后面根据装置结构，结合工作方式进一步说明：本技术发明的实施装置为多物理 场下的应变测量系统，主要由变温变磁装置、TDS-150数据采集仪和微机终端组成。其中，微 机终端安装有使用LabVIEW2013开发的数据采集分析系统。微机终端分别通过RS。

18、232C连 接线和GPIB转换接口与TDS-150数据采集仪和变温变磁装置连接；数据采集分析系统分别 从TDS-150数据采集仪和变温变磁装置中读取应变数据和温度/磁场强度，同时进行分析 处理并输出相应的结果。 0011 变温变磁装置主要由样品导管、提供低温条件的液氦杜瓦部分和提供强磁场的超 导线圈构建。液氦杜瓦部分即制冷部分，是维持特定温度环境的各个组件的综合，由杜瓦 套、杜瓦瓶、杜瓦盖、低温腔、真空模块和防漏气环等组件组成。真空模块的上下均为法兰结 构，一侧有两个气路接口，分别用于连接真空泵和连接氦气供气端，另一侧有一个控磁电路 接口。防漏气环与低温腔和真空模块之间的接触都涂抹真空硅脂以增。

19、强密封性。杜瓦盖的 中央开有与低温腔外径一致的圆孔，低温腔通过这个圆孔插入到杜瓦瓶里面。由于限位环 说 明 书CN 104267155 A 3/7页 6 中设有密封螺纹旋转机构，通过旋转限位环可以使低温腔在竖直方向上下移动，而超导线 圈固定于低温腔上，因此可通过杜瓦盖上的限位环控制附着在低温腔上的超导线圈浸入液 氦的深度。样品导管的顶端设有传输应变片电信号和控温电流的屏蔽电缆接口，底端为样 品台的安装槽，样品台可以定向插入样品台安装槽。样品粘贴于样品台之后，将已安装有样 品台的样品导管插入低温腔，此时的待测样品正好位于超导线圈环的中心部位。样品导管 与低温腔之间的接合是法兰结构，由真空模块和防。

20、漏气环来提供密封保障，应变电信号和 控温电流均通过样品导管内部的电路引出至样品导管顶端屏蔽电缆接口处，为超导线圈所 提供的控制磁场变化的电信号则通过铺设于低温腔内壁的线路传输，该线路紧贴于低温腔 体的内壁并装防护层以保护线路不受温度变化的影响，引线在超导线圈处穿过低温腔体壁 连接至超导线圈，超导线圈装置与腔体之间完全密封。 0012 样品台的结构分为三层，第一层结构为样品安装区域和应变片线路连接通道，应 变片线路连接通道为通道A，通道B用于样品台的功能拓展。第二层结构中装配有发热片和 热电偶，用于控制和检测样品的实验温度。第三层结构为针脚孔，是第一层和第二层结构中 的电路接线口。样品台呈柱体型。

21、，其侧面有一限位齿，这一限位齿与样品台安装槽中的限位 槽吻合后可使样品台定向插入样品台安装槽内，同时使得针脚一一对应地插入针脚孔。样 品台上总的针脚孔数为12支，靠近限位齿的两个针脚孔按顺时针方向依次为12号和1号 针脚孔。样品台安装槽中靠近限位槽的针脚按顺时针方向依次为1号和12号针脚，传输应 变片中电流响应信号的针脚为1-3号，8-12号针脚用于传输热电偶和发热片的电流，其余 的针脚可用于样品台的扩展功能。 0013 有益效果：对比现有技术，本发明具有恒定的温度和磁场条件下的应变测量环境， 具有均匀的变温或变磁场环境下的应变测量条件，能够满足在特定温度(特定磁场)条件 下研究应变随磁场(温。

22、度)的变化关系的需要。本发明中的测量方法可靠，所测量的数据 稳定，重复性好；设备结构相对简单，搭建容易，造价成本相对较低，适合用于材料应变特性 研究的一些领域。另外，本发明中使用两个完全一样应变片分别用作测量应变片和参考应 变片，其中测量应变片测量出的应变量包括样品的应变量和测量应变片自身的应变量，而 参考应变片所测量出的应变量仅是其自身的应变量，由于测量应变片和参考应变片完全相 同，因此两个应变片的自身应变量是相等的。由于这样的应变片接线方式能够使TDS-150 数据采集仪对两个应变片所采集到的应变信号进行差运算分析，即有效应变量是测量应变 片的应变量减去参考应变片的应变量，这使得TDS-1。

23、50数据采集仪最终输出的测量结果就 是样品的实际应变量，使得测量结果不受应变片自身应变量的影响，所得应变数据更加准 确可靠。 附图说明 0014 图1为本发明中多物理场下的应变测量系统组成结构图。图中：1为微机终端，2 为RS232C连接线，3为TDS-150数据采集仪，4为三通屏蔽电缆，5为GPIB连接线，6为变温 变磁装中的温度和磁场控制模块，7为变温变磁装置中的液氦杜瓦与超导线圈部分。 0015 图2为本发明中的变温变磁装置。图中：8为杜瓦套，9为杜瓦瓶，10为样品导管， 11为杜瓦盖，12为密封环，13为真空模块，14为控磁线路接口，15为屏蔽电缆接线口，16为 真空泵接口，17为氦气。

24、供气端接口，18为限位环，19为法兰结构，20为超导线圈控制电路， 说 明 书CN 104267155 A 4/7页 7 21为样品台接头，22为超导线圈，23为样品台，24为低温腔。 0016 图3为样品台插入样品台接头的方式示意图。图中：21为样品台接头，25为样品 台安装槽，26为样品台第一层结构，27为样品台第二层结构，28为样品台第三层结构。 0017 图4为样品台接头顶视图。图中：21为样品台接头，25为样品台安装槽，29引线 针脚，30限位槽。 0018 图5为样品台分件结构图。图中：26为样品台第一层结构，27为样品台第二层结 构，28为样品台第三层结构。 0019 图5a是热。

25、电偶、发热片在样品台第二层上的连接方式图。31为热电偶，32为发热 片。 0020 图5b是针脚引线焊点、针脚孔和限位齿在样品台第三层上的分布示意图。33针脚 引线焊点，34为针脚孔，35为限位齿。 0021 图6样品台第一层结构及其应变片连接方式。图中：36为样品安装台，37为样品 粘贴区，38为样品，39为连接点，40为应变片，41为参考应变片，42为应变片感应模块，43 为应变感应丝。 0022 图7为TDS-150数据采集仪与变温变磁装置中的样品台之间的电路连接原理图。 图中的R为TDS-150数据采集仪3内部电路的标准电阻，r为引线电阻，Rs*为参考应变片 41的电阻，Rs为测量应变。

26、片40的电阻，V+、V-和COM分别对应样品台23中通道A的V+、 V-和COM三个接线点。 0023 图8为利用本发明中的多物理场下的应变测量系统对Ni 46 Co 4 Mn 39 Sn 11 变磁性形状 记忆合金进行测量而得到的不同温度下应变随磁场强度的变化关系(a)以及在零磁场下 应变随温度的变化关系(b)。 具体实施方式 0024 参考附图详细说明本发明的优选实施例如下： 一种用于极端条件材料应变特性的测量装置，包括微机终端1、TDS-150数据采集仪3、 变温变磁装置及其内的杜瓦套、低温腔体24、样品导管10、杜瓦盖11、超导线圈22、样品台 接头21和样品台23。 0025 所述杜。

27、瓦盖11通过第一法兰密封地安装于杜瓦套上端面从而形成一外腔体，杜 瓦瓶9位于此外腔体内；所述杜瓦盖中央开有一通孔，低温腔体24下端嵌入杜瓦盖11的通 孔内并位于杜瓦瓶9内；真空模块13位于低温腔体24上端，此真空模块13与低温腔体24 之间通过密封环12连接；真空模块13上设置了用于抽气的真空泵接口16，用于冲入氦气 以清洗低温腔24的氦气供气端接口17和控磁电路接口14；所述超导线圈22缠绕于低温腔 体24下部的外侧面，沿着低温腔24的内壁设有防护层保护下的超导线圈控制电路20，这些 密封的超导线圈控制电路20紧贴腔体壁并连接至位于真空模块13处的控磁线路接口14。 0026 所述样品导管1。

28、0下端穿过真空模块13与密封环12进入到低温腔体24内，样品 导管10的上端设有屏蔽电缆接口15，屏蔽电缆接口15用于将样品导管10内部的信号传输 线路连接至温度与磁场控制模块6。 0027 所述样品台23分为三层，第一层结构26包括样品安装区域、应变片感应模块42、 线路连接通道A和拓展线路连接通道B，第二层结构27中装配有用于控制样品的实验温度 说 明 书CN 104267155 A 5/7页 8 的发热片32和用于测温的热电偶31，第三层为针脚孔34；所述应变片感应模块42进一步 包括测量应变片40、参考应变片41，测量应变片与样品38表面粘贴，所述测量应变片40和 参考应变片41上均设。

29、置有应变感应丝43，测量应变片40的应变感应丝43两端通过导线分 别连接到线路连接通道A中的负极端V-和连接通道A中的公共端COM，参考应变片41的应 变感应丝43两端通过导线分别连接到线路连接通道A中的正极端V+和连接通道A中的公 共端COM。 0028 所述微机终端1通过GPIB转换接口与温度磁场控制模块6连接，温度磁场控制模 块6连接到超导线圈22和热电偶31，微机终端1通过RS232C连接线2与TDS-150数据采 集仪3连接，TDS-150数据采集仪3通过三通屏蔽电缆4连接到线路连接通道A的负极端 V-、正极端V+和公共端COM。 0029 所述杜瓦瓶9内部装有超过三分之二的液氦，这。

30、些液氦足以完全浸泡超导线圈 22；密封环12与低温腔和真空模块之间的接触区域涂抹有真空硅脂层。 0030 变温变磁装置中还有一限位环18；此限位环18侧面具有螺纹面，限位环18位于 杜瓦盖11和低温腔体24之间，通过旋转限位环18可以使低温腔体24在竖直方向上下移 动，并带动超导线圈22移动从而调整超导线圈22浸入液氦的深度。 0031 如图1所示，微机终端1通过RS232C连接线2与TDS-150数据采集仪3连接， TDS-150数据采集仪3通过三通屏蔽电缆4读取粘贴于样品表面的应变片中的电信号，这种 电信号被读取之后进一步转化为了相应的样品应变值，这种应变值被安装于微机终端的数 据采集分析。

31、系统读取并保存；微机终端1通过GPIB转换接口5连接至变温变磁装置的温度 和磁场控制模块6，实现对液氦杜瓦与超导线圈7的控制，从而达到控温与控磁的目的，并 实时读取当前的温度与磁场强度值；数据采集分析系统从TDS-150数据采集仪3和变温变 磁装置的温度和磁场控制模块6中读取的数据经过分析处理后输出相应的关系曲线图并 对这些数据进行存储。 0032 如图2所示，变温变磁装置是测量环境中产生物理场的主要部分，主要由样品导 管10、杜瓦瓶9和超导线圈22这几分部分组成。杜瓦套8对杜瓦瓶9起到了机械保护和阻 止热量传输的作用。杜瓦瓶9内部装有超过三分之二的液氦，这些液氦足以完全浸泡超导 线圈22。由。

32、于限位环18中设有密封螺纹旋转机构，通过旋转限位环18可以使低温腔24在 竖直方向上下移动，而超导线圈22固定于低温腔24外壁上，因此可以通过杜瓦盖11上的 限位环18控制附着在低温腔24上的超导线圈22浸入液氦的深度。超导线圈22在液氦环 境下处于超导体状态，因此对超导线圈22加电流便可以实现对磁场强度的控制。沿着低温 腔24的内壁设有防护层保护下的超导线圈控制电路20，这些密封的超导线圈控制电路20 紧贴腔体壁并连接至位于真空模块13处的控磁线路接口14。真空模块13与密封环12相 结合使得低温腔24与样品导管10之间密封性显著增强，同时有效地阻止了外界环境中的 水蒸气进入到低温腔24中；。

33、为了有效排除安装或者更换样品的过程中从外界进入到低温 腔24中气体，在真空模块13上设置了用于抽气的真空泵接口16和用于冲入氦气以清洗低 温腔24的氦气供气端接口17。杜瓦套8与杜瓦盖11之间设有法兰结构19，可有效阻止液 氦的外泄。 0033 样品导管10穿过真空模块13与密封环11进入到低温腔24，样品导管10的顶端 设有屏蔽电缆接口15，底端设有图2和图3中所示的样品台接头21。其中，图3所示的是 说 明 书CN 104267155 A 6/7页 9 样品台23插入至样品台接头21中的示意图，样品台安装槽25内设有引线针脚29，引线针 脚29的布局如图4所示。屏蔽电缆接口15用于将样品导。

34、管10内部的信号传输线路连接 至温度与磁场控制模块6，而样品台23安装于样品导管10底部的样品台接头21中，安装时 样品台23上的限位齿35与样品台接头21中的限位槽30吻合，这样引线针脚29与针脚孔 34一一对应地插入，如图3、图4和图5所示。 0034 图3为样品台23插入样品台接头21的示意图，其中样品台接头21中的引线针脚 布局图为图4，图5则是样品台23的结构分解图。如图5所示，样品台23共分为三层结构， 其中样品台第二层结构27是能够实现控温的关键部件，因为在此层中设有发热片32，这一 发热片的作用是通过发热，释放热量来调节和稳定实验温度点，从而达到控温的效果。例 如，当样品38的。

35、实际温度高于设定温度时，发热片32不发热，依靠液氦的作用使样品38降 温，直到样品38的实际温度达到设定温度为止；而当样品38的实际温度低于设定温度时， 发热片32发热，通过其释放的热量使样品38的温度升高，直到样品38的实际温度达到设 定温度为止。而在这个过程中对样品的实际温度进行实时测量的器件则是与发热片32形 成对称安装的热电偶31。样品台23的第三层结构28主要是第一层结构26和第二层结构 27中所涉及电路的总接口，这些接口设计为针脚引线焊点33和针脚孔34，针脚引线焊点33 为第一层结构26和第二层结构27中电路的连接点，针脚孔34与图4中的引线针脚29一一 对应。 0035 图6所。

36、示的是样品台23的第一层结构及其应变片的连接方式。这一层结构中主 要由样品安装台36、样品粘贴区37和两个接线通道组成，每个通道中都有线路接线点39。 其中通道A为应变片的引脚线路连接通道，通道B为样品台23扩展功能所用的接线通道。 安装样品时，先将测量应变片40粘贴于呈薄片状的样品38表面，待测量应变片40与样品 38粘贴牢固之后再将样品38粘贴于样品台23中的样品粘贴区37。将测量应变片40的两 支引脚依次与通道A中的V-和COM两个接线点连接，将参考应变片41的两支引脚依次与 通道A中的V+和COM两个接线点连接。所使用的两个应变片完全一样，其中测量应变片40 测量出的应变量包括样品的应。

37、变量和测量应变片40自身的应变量，而参考应变片41所测 量出的应变量仅是其自身的应变量，测量应变片40和参考应变片41完全相同，因此两个应 变片的自身应变量是相等的。由于这样的应变片接线方式能够使TDS-150数据采集仪3对 两个应变片所采集到的应变信号进行差运算分析，即有效应变量是测量应变片40的应变 量减去参考应变片41的应变量，这使得TDS-150数据采集仪3最终输出的测量结果就是样 品38的实际应变量，使得测量结果不受应变片自身应变量的影响，所得应变数据更加准确 可靠。 0036 图7所示的电路图为TDS-150数据采集仪3与样品台23之间的连接电路图。图 中的R为TDS-150数据采。

38、集仪3内部电路的标准电阻，r为引线电阻，Rs*为参考应变片41 的电阻，Rs为测量应变片40的电阻，V+、V-和COM分别对应样品台23中通道A的V+、V-和 COM三个接线点。材料应变测量的测量过程中，实质上是测量材料的电阻变化，有这种材料 的电阻变化转换为材料的应变量。 0037 三通屏蔽电缆4从屏蔽电缆接口15引出的电信号分为两路，一路传输至温度和磁 场控制模块6中进行电信号与数字信号的转换，另一路则传输至TDS-150数据采集仪3进 行应变信号处理；最后，微机终端1中的数据采集分析系统分别从TDS-150数据采集仪3和 说 明 书CN 104267155 A 7/7页 10 变温变磁装。

39、置的温度和磁场控制模块6中读取应变数据和温度/磁场强度数据，经过系统 的分析处理后便得到相应的应变量(S)随温度(T)、应变量(S)随磁场强度(H)之间的变化 关系，并将S-T关系曲线、S-H关系曲线以图像的形式显示输出，同时进行数据的存储处理。 说 明 书CN 104267155 A 10 1/6页 11 图1 说 明 书 附 图CN 104267155 A 11 2/6页 12 图2 说 明 书 附 图CN 104267155 A 12 3/6页 13 图3 说 明 书 附 图CN 104267155 A 13 4/6页 14 图4 说 明 书 附 图CN 104267155 A 14 5/6页 15 图5 图5a 图5b 图6 说 明 书 附 图CN 104267155 A 15 6/6页 16 图7 图8 说 明 书 附 图CN 104267155 A 16 。