超声共振频谱法测量固体材料的弹性模量

弹性模量是工程材料重要的性能参数，是反映材料抵抗弹性变形能力的指标。弹性参数是温度的函数，准确测量变温环境下固体材料的弹性参数，对热工、材料、航空航天、工业应用方面有非常重要的意义。然而，国内缺乏变温环境下准确测量固体材料弹性参数的仪器。本文基于超声共振频谱法原理，研制了可在变温条件下工作的超声共振频谱法测量系统，系统包括超声传感器、声学发射和接收系统、恒温系统以及数据采集和分析系统。在30℃下分别测量了四种不同能量品质因数（Q值）的固体材料的弹性参数，测量的共振峰匹配误差（RMS）可小于0.04％，与国外先进商业仪器的测量结果有良好的一致性，对超声信号激励和接收方式做相应改变，可扩展该装置的测温范围。

超声共振频谱法测量材料弹性参数系统程序的优化

基于超声共振频谱法测量材料弹性参数的原理和LabVIEW平台,建立超声共振频谱法测量固体材料弹性参数的自动控制和测量系统。针对原有系统操作步骤繁琐、需要人为判断、手动输人的信息量大等问题,采用虚拟仪器LabVIEW编程,实现数据的自行采集与显示、谐振频率的初选和精确拟合,对比研究谐振频率匹配个数对弹性参数计算结果的影响,确定匹配精度较优时的谐振频率参数。整个程序完成了数据采集、分析、处理与显示等一系列功能的自动化运行,提高了原有装置的运行效率,优化了数据分析方法,实现了材料弹性参数的快速准确测量。

可变温的固体材料弹性参数测量系统研究

基于超声共振频谱法原理，研制了可在变温条件下工作的超声共振频谱法测量系统，包括超声传感器、声学发射和接收系统、恒温系统以及数据采集和分析系统。在常温下分别测量了3种不同能量品质因数（Q值）的固体材料的弹性参数，分析了影响测量准确性的因素，测量的共振峰匹配误差（RMS）可小于0．04％，与国外先进商业仪的测量结果有良好的一致性。在此基础上，测量了轴承钢（9Crl8）从293K至353K的弹性参数，获得了轴承钢材料的等温压缩系数随温度变化的关系。该系统具备扩展测量温度范围的能力，所采用的超声共振测量元件，使得系统不做任何改动，在防氧化的保护气氛下，可将测量温度上限扩展至500K；对超声信号激励和接收方式做相应改变，可扩展至更高测量温度。