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專利名稱：石英燈輻射加熱的振動試驗裝置的制作方法
技術領域：
本發明涉及一種在高溫熱環境下實現振動的試驗裝置。特別涉及一種采用石英燈輻射加熱的方式模擬高溫熱環境，并在該高溫熱環境下實現結構振動的試驗裝置。
背景技術：
在航空、航天領域，隨著飛行器飛行馬赫數的提高，氣動加熱帶來的熱振耦合現象已成為困擾飛行器設計的主要難題。在熱效應作用下，飛行器表面溫度急劇上升，嚴重時會造成飛行器結構變形，表面點蝕等現象。高溫會引起材料彈性模量等物理參數的改變，不同部位受熱不均所產生的熱應力，將對飛行器結構的動力學特性產生很大影響。因此在飛行器的設計中，考慮熱效應對結構振動特性的影響，在地面實現高溫熱環境下的結構振動試驗尤為重要。實現高溫熱環境是進行熱振動試驗的前提條件。目前國內外一般采用石英燈、石墨加熱器、電弧燈等熱輻射方式加熱試驗件。吳大方等(公開號CN102042870A)設計了高速巡航導彈翼面600°C高溫熱振耦合試驗固有頻率的測取裝置，采用上下兩列石英燈陣列加熱試件，陶瓷引伸桿傳遞響應信號，用傳統加速度傳感器測量振動信號。由于加熱裝置處在開放的環境中，與外界有較多的熱流失，存在加熱效率低的缺點。此外，傳感器通過陶瓷引伸桿間接測量試件的振動響應，存在測試誤差問題。

發明內容
本發明為了克服開放空間中加熱效率低、熱量流失快的缺點，提供一種封閉式的石英燈輻射加熱方式模擬高溫熱環境，并在該高溫熱環境下實現結構振動的試驗裝置。本發明的另一目的是減少測量誤差，并可以模擬不同方向的受熱，使模擬效果更符合實際情況。本發明的結構為:包括有箱門的箱體,箱體上方有觀測窗,觀測窗上設有激光傳感器；箱體內部分布有石英燈陣列和熱電偶；箱體下方有一開口，振動發生器置于箱體底部，激振頂桿由此開口伸入箱體內，激振頂桿上方安裝有夾具。進一步改進，所述的激光傳感器為非接觸式激光傳感器。進一步改進，所述的箱體外還設有與石英燈陣列組數相等的溫度控制器，分別控制各組石英燈陣列的溫度。本發明的有益效果為:
1、采用全封閉的箱體保存熱量，具有加熱效率高，加熱效果強的特點。2、利用非接觸式的激光傳感器直接測試高溫熱環境下的結構振動，減少了測試誤差。3、每組石英燈陣列用不同的溫度控制器獨立控制，加熱時可以模擬不同方向的受熱，與飛行器氣動加熱的實際情況更加吻合。
4、結構簡潔，可用于熱振耦合條件下的強度校核與模態試驗，為高溫熱環境下的結構安全設計提供了地面試驗手段，具有重要的工程應用價值。


圖1為石英燈輻射加熱的振動試驗裝置示意 圖2為耐高溫箱體結構示意圖。
具體實施例方式下面結合具體實施實例及附圖，對本發明的技術方案作進一步的說明。圖1所示為本發明石英燈輻射加熱的振動試驗裝置一個實例示意圖，包括:耐高溫箱體1、非接觸式激光傳感器2、振動發生器3、激振頂桿4和試件夾具5。圖2為圖1中所示的耐高溫箱體結構示意圖。箱體I為長方體型，設有箱門。箱體內外表面由高溫不銹鋼材料制成,箱體中間用耐高溫的硅酸鹽纖維隔熱材料填充。箱體上表面有觀測窗7，觀測窗鑲嵌耐高溫的石英玻璃。非接觸式激光傳感器2的激光信號透過觀測窗7，以非接觸的方式直接測試箱體內試件的振動響應信號。箱體底部有一開口，振動發生器3置于箱體底部，激振頂桿4由此開口伸入箱體內，對箱體內安裝在夾具5上的試件進行激振。箱體內側上表面和左右表面分別安裝若干組石英燈陣列8，當箱門關閉時可實現對箱體內的試件進行封閉式加熱。箱體內安裝熱電偶6，實時測量箱內溫度。石英燈陣列8的加熱溫度和加熱速度由單獨放置的溫度控制器進行控制。每組石英燈陣列由不同的溫度控制器獨立控制，可以模擬不同方向的受熱。本發明具體應用途徑很多，以上所述僅是本發明的優選實施方式，應當指出，對于本技術領域的普通技術人 員來說，在不脫離本發明原理的前提下，還可以作出若干改進，這些改進也應視為本發明的保護范圍。
權利要求
1.一種石英燈輻射加熱的振動試驗裝置，其特征在于:包括有箱門的箱體(1)，箱體(I)上方有觀測窗(7)，觀測窗(7)上設有激光傳感器(2);箱體(I)內部分布有石英燈陣列(8)和熱電偶(6);箱體(I)下方有一開口，振動發生器(3)置于箱體底部，激振頂桿(4)由此開口伸入箱體內，激振頂桿(4 )上方安裝有夾具(5 )。
2.根據權利要求1所述的石英燈輻射加熱的振動試驗裝置，其特征在于:所述的激光傳感器(2)為非接觸式激光傳感器。
3.根據權利要求1所述的石英燈輻射加熱的振動試驗裝置，其特征在于:所述的箱體(I)外還設有與石英燈陣列(8)組數相等的溫度控制器，分別控制各組石英燈陣列(8)的溫度。
全文摘要
本發明為了克服開放空間中加熱效率低、熱量流失快的缺點，提供一種封閉式的石英燈輻射加熱方式模擬高溫熱環境，并在該高溫熱環境下實現結構振動的試驗裝置。本發明的結構為包括有箱門的箱體，箱體上方有觀測窗，觀測窗上設有激光傳感器；箱體內部分布有石英燈陣列和熱電偶；箱體下方有一開口，振動發生器置于箱體底部，激振頂桿由此開口伸入箱體內，激振頂桿上方安裝有夾具。本發明采用全封閉的箱體保存熱量，加熱效率高，加熱效果強。利用非接觸式的激光傳感器直接測試高溫熱環境下的結構振動，減少了測試誤差。石英燈陣列用不同的溫度控制器獨立控制，加熱時可以模擬不同方向的受熱，與飛行器氣動加熱的實際情況更加吻合。
文檔編號G01M7/02GK103217265SQ20131012026
公開日2013年7月24日 申請日期2013年4月9日 優先權日2013年4月9日
發明者賀旭東, 崔嵩, 陳懷海 申請人:南京航空航天大學