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专利名称：热震实验仪的制作方法
技术领域：
本发明涉及热震试验，尤其是一种热震实验仪。
背景技术：
传统的热震实验主要通过用不同的热震材料及热震介质，并改变材料尺寸及热震 介质温度等方法来进行研究。随着热震问题研究的深入，确定材料热震的持续时间变得越 来越重要，因此在实验上迫切需要能够控制并测量材料的热震时间。但是由于热震过程持 续的时间短，目前暂无控制并测量热震持续时间的有效方法和设备。

发明内容
为了解决热震过程的时间尺度的问题，本发明提供一种能够控制并测量热震持续 时间的热震实验仪器，进而有助于在时间尺度上展开材料的热震研究。为实现上述目的，本发明热震实验仪器，包括装有设定深度的热震介质的容器，其 底部设置有使热震材料通过的阀门，该阀门由阀门控制单元控制其开关，热震材料从所述 热震介质正上方的设定高度自由落体落下，穿过热震介质，并由阀门落出所述容器。进一步，所述阀门控制单元包括相互联动的光电开关和电磁开关，该光电开关设 置在设定的高度，所述热震材料落下时触发光电开关，进而联动电磁开关，使得电磁开关控 制所述阀门打开，以使所述热震材料通过所述阀门落出。进一步，所述容器为敞口容器，其由PMMA材料制成。进一步，所述容器设置有一定的高度，其上部的器壁上设置有作为所述热震材料 下落起点的置物架，该置物架可沿器壁上下移动，以调节所述热震材料的下落高度。进一步，所述热震介质内设置有用于控制其温度的温度控制器。进一步，所述温度控制器控制热震介质的温度范围为0°C 150°C。进一步，所述容器的下方设置有热震材料回收箱，该回收箱内铺设有耐火毡，回收 箱的上盖上设置有与所述第一阀门正对设置的第二阀门，第二阀门由第二电磁开关控制其 开关，该第二电磁开关与所述光电开关联动，所述热震材料落出所述容器后通过第二阀门 落入回收箱。进一步，所述容器的下方设置有热震介质回收容器。进一步，所述热震介质为不具腐蚀性的液体。进一步，所述热震介质为水、四氯化碳液体或硅胶液体。本发明通过控制热震材料的下落高度、热震介质的深度，以控制热震材料通过热 震介质的时间，本发明具有热震时间跨度大、操作方便、结构简单等优点。


图1为本发明结构示意图。
具体实施例方式如图1所示，本发明热震实验仪包括容器1，容器1为敞口容器，其为整个仪器的框 架，其由PMMA材料制成。容器1为筒状结构，其设置有一定的高度，其上部的器壁上设置有 作为热震材料下落起点的置物架11，置物架11可沿器壁上下移动，以调节热震材料的下落 高度。容器1内装有设定深度的热震介质3，热震介质3可为不具腐蚀性的液体，如水、四 氯化碳液体或硅胶液体等各种液体，热震介质3内设置有用于控制其温度的温度控制器2。 容器1底部设置有使热震材料通过的第一阀门6，第一阀门6由阀门控制单元控制其关闭， 热震材料从热震介质3正上方的设定高度自由落体落下，穿过热震介质3后，并由第一阀门 6落出容器1。阀门控制单元包括光电开关4、第一电磁开关5，第一电磁开关5与光电开关4联 动设置，第一电磁开关5控制第一阀门6的关闭。光电开关4设置在设定的高度，热震材料 落下时将触发光电开关4，进而联动第一电磁开关5，使得第一电磁开关5控制第一阀门6 打开，即热震材料触发光电开关4时，第一阀门6同时被打开，以实现热震材料及时快速的 通过第一阀门6落出。容器1的下方设置有热震材料回收箱12，其内铺设有耐火毡7，回收箱12的上盖 上设置有第二阀门10，第二阀门10设置在第一阀门6的正下方，第二阀门10由第二电磁开 关9控制其开关，第二电磁开关9也与光电开关4联动，热震材料落出容器1后通过第二阀 门10落入回收箱12内。本发明的具体操作过程为让热震材料从一定高度H自由落体，穿过深度为S的热 震介质3后与之脱离结束热震。通过调节自由落体的高度H可控制热震材料穿过热震介质 3的速度；通过调节热震介质3的深度S可控制热震材料穿过热震介质3的路程，进而可控 制热震材料通过热震介质3的时间，即热震持续的时间。本发明中各部件功能容器1 整个仪器的框架，用来装热震介质。置物架11可上 下滑动以调节材料下落高度H。容器1的下方设置有热震介质回收容器8，其用来接住流出 的热震介质。温度控制器2:用来控制热震介质的温度，可控范围为0°C-150°C。热震介质 3 可为水、油等各种液体，使高温材料通过时温度迅速降低发生热震。光电开关4 材料自 由下落到与光电开关4相同水平高度时，可将其触发进而打开电磁开关。第一电磁开关5、 第二电磁开关9 其右端固定，左端可左右自由伸缩，迅速完成开关动作，用来控制阀门的 打开和关闭。第一阀门6、第二阀门10 与电磁开关相连，可随着电磁阀的触发而迅速开关。 当材料通过第一阀门6时会有少量热震介质流出，由于材料下落速度远大于热震介质流出 速度，故材料可通过第二阀门10而热震介质被第二阀门10拦截，流出的热震介质继而流入 热震介质回收容器8。耐火毡7 对下落的材料起缓冲作用。粗略估算时间可用自由落体+勻速直线运动。从材料开始下落到与热震介质接触 可看作自由落体运动，穿过热震介质的过程可看作勻速直线运动。则热震时间为
办讲其误差A = 0(0. lms)精确计算可用超越方程
其中，S为热震介质的深度；H为材料自由下落的高度；t为材料经过热震介质的时 间，即热震持续时间；g为重力加速的；n为热震介质的粘滞系数；P为材料的密度；r为材 料的特征长度。以3_X4_X36_的氧化铝试件为例，S+H最大取1. 5m, S取0. 04-1. 5m，则可控 制的热震时间下限tmin = 8ms，热震时间上限t_ = 0. 45s。由于材料热震损伤开始的时间 为10ms数量级，故本发明适用于材料抗热震性能的研究。
权利要求
热震实验仪器，其特征在于，该仪器包括装有设定深度的热震介质的容器，其底部设置有使热震材料通过的阀门，该阀门由阀门控制单元控制其开关，热震材料从所述热震介质正上方的设定高度自由落体落下，穿过热震介质，并由阀门落出所述容器。
2.如权利要求1所述的热震实验仪器，其特征在于，所述阀门控制单元包括相互联动 的光电开关和电磁开关，该光电开关设置在设定的高度，所述热震材料落下时触发光电开 关，进而联动电磁开关，使得电磁开关控制所述阀门打开，以使所述热震材料通过所述阀门 落出。
3.如权利要求1所述的热震实验仪器，其特征在于，所述容器为敞口容器，其由PMMA材 料制成。
4.如权利要求1所述的热震实验仪器，其特征在于，所述容器设置有一定的高度，其上 部的器壁上设置有作为所述热震材料下落起点的置物架，该置物架可沿器壁上下移动，以 调节所述热震材料的下落高度。
5.如权利要求1所述的热震实验仪器，其特征在于，所述热震介质内设置有用于控制 其温度的温度控制器。
6.如权利要求5所述的热震实验仪器，其特征在于，所述温度控制器控制热震介质的 温度范围为0°C 150°C。
7.如权利要求1所述的热震实验仪器，其特征在于，所述容器的下方设置有热震材料 回收箱，该回收箱内铺设有耐火毡，回收箱的上盖上设置有与所述第一阀门正对设置的第 二阀门，第二阀门由第二电磁开关控制其开关，该第二电磁开关与所述光电开关联动，所述 热震材料落出所述容器后通过第二阀门落入回收箱。
8.如权利要求1所述的热震实验仪器，其特征在于，所述容器的下方设置有热震介质 回收容器。
9.如权利要求1所述的热震实验仪器，其特征在于，所述热震介质为不具腐蚀性的液体。
10.如权利要求9所述的热震实验仪器，其特征在于，所述热震介质为水、四氯化碳液 体或硅胶液体。
全文摘要
本发明公开了一种热震实验仪器，包括装有设定深度的热震介质的容器，其底部设置有使热震材料通过的阀门，该阀门由阀门控制单元控制其开关，热震材料从所述热震介质正上方的设定高度自由落体落下，穿过热震介质，并由阀门落出所述容器。本发明通过控制热震材料的下落高度、热震介质的深度，以控制热震材料通过热震介质的时间，本发明具有热震时间跨度大、操作方便、结构简单等优点。
文档编号G01N3/18GK101852702SQ20101018349
公开日2010年10月6日 申请日期2010年5月19日 优先权日2010年5月19日
发明者宋凡, 李伟, 许向红, 邵颖峰 申请人:中国科学院力学研究所