第3讲_超声检测_2.ppt

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近代声学 水声工程学院 第1章 超声检测 第1章 超声检测 第1章 超声检测 第1章 超声检测 第1章 超声检测 第1章 超声检测 第1章 超声检测 第1章 超声检测 第1章 超声检测 第1章 超声检测 第1章 超声检测 第1章 超声检测 第1章 超声检测 第1章 超声检测 第1章 超声检测 第1章 超声检测 第1章 超声检测 第1章 超声检测 第1章 超声检测 第1章 超声检测 第1章 超声检测 第1章 超声检测 第1章 超声检测 第1章 超声检测 第1章 超声检测 第1章 超声检测 第1章 超声检测 第1章 超声检测 第1章 超声检测 第1章 超声检测 第1章 超声检测 第1章 超声检测 第1章 超声检测 第1章 超声检测 第1章 超声检测 第1章 超声检测 1.5.5 超声测温1、气介超声温度计的测量原理及方法 还可以利用测量声波的传播时间来求声速。在介绍风速的超声测量中提到,超声波顺风时传播距离 所需时间为 ,逆风时传播相同的距离所需时间为 ,且 和 由下式表示: 消去 温度的测量与风速的测量一样,只要测出超声波的传播时间就可求出,因此,国外一些速度测量仪同时兼有温度测量。 1.5.5 超声测温2、固介式超声温度计原理 固介式的超声测温原理是用一些对温度比较敏感的固体元件作为传声介质,测量出声速随温度的变化,即可求出温度。固介式的温度计有两种类型,一种是以石英为敏感元件的石英温度计;另一种是以细丝为敏感元件做成的温度计。主要介绍石英温度计。 石英晶体产生振荡时,周围环境温度有微小的变化都能改变石英晶体的振荡频率,因此,可利用石英晶体振荡频率的变化测量温度。在一般情况下,石英晶体的振荡频率和温度之间的关系为 式中 为温度, 为一次、二次和三次方的温度系数 当在 方式切割石英晶体时,才能使式中的 这时关系式变为 上式表明石英振子的频率和温度成线性关系。利用这种原理制成了石英温度计。石英温度计已被广泛应用于科学研究领域。例如,在热量测定方面,对比热、溶解热、反应热以及燃烧热等的精确测定。另外还可以在海洋研究中测定海水的温度。 1.5.6 超声测量硬度 超声测量硬度原理:一端固定的杆件另一端与机械负载相接触,随着负载物理状态及性能的变化,杆件自身的振动频率将发生变化,亦即波长发生变化,当杆件自由端不与负载接触时,如左图所示,杆的固定端受到一定的约束力,振动受到阻碍,振幅最小而形成节点,自由端振幅最大形成腹点,这时杆的振动变成杆长的 ( 是波长)的振动。 当杆的自由端与被测工件接触时,由于工件的硬度不同,杆件的振动频率也不相同,所以杆振动波长也将从 变化到 。如右图所示。 1.5.6 超声测量硬度 当杆的自由端与待测材料或工件接触时,材质较软以致压脚全部陷入材料而被压死、成为另外一个固定端,如图所示。 这时自由端的振幅也为零变成第二个节点,振动杆成为一个半波长的振动杆,其谐振频率约为 ,所以,当用超声测量硬度时,杆的振动频率 依赖于自由端接触负载的轻重,亦即随金刚石压角与工件接触松紧程度而变化。 在固定负荷作用下,对于弹性模量相同的工件来说,若工件或材料的硬度越低,压痕就越大,金刚石压角与工件表面接触的面积也就越大,振动杆被压紧的程度相应也就越大,于是,与工件接触端的振幅就越小,这时波腹点越靠近原有的固定端,杆件振动的波长就越短,相应振动的频率就越高;相反,波腹点远离原有固定端,则波长长,频率低,所以,通过测量杆振动的频率,即可得到工件或材料的硬度,这就是超声测量硬度的依据。为了克服材料的弹性模量大小对杆的谐振频率影响,一般用弹性模量与待测材料相同的材料制成各种不同的校准试块,以供测硬度时校准。 1.5.6 超声测量硬度 当杆的自由端与待测材料或工件接触时,材质较软以致压脚全部陷入材料而被压死、成为另外一个固定端,如图所示。 这时自由端的振幅也为零变成第二个节点,振动杆成为一个半波长的振动杆,其谐振频率约为 ,所以,当用超声测量硬度时,杆的振动频率 依赖于自由端接触负载的轻重,亦即随金刚石压角与工件接触松紧程度而变化。 在固定负荷作用下,对于弹性模量相同的工件来说,若工件或材料的硬度越低,压痕就越大,金刚石压角与工件表面接触的面积也就越大,振动杆被压紧的程度相应也就越大,于是,与工件接触端的振幅就越小,这时波腹点越靠近原有的固定端,杆件振动的波长就越短,相应振动的频率就越高;相反,波腹点远离原有固定端,则波长长,频率低,所以,通过测量杆振动的频率,即可得到工件或材料的硬度,这就是超声测量硬

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