專(zhuān)利名稱：優(yōu)化測(cè)量金屬材料力學(xué)性能退化超聲非線性檢測(cè)裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明測(cè)量裝置主要涉及一種具有優(yōu)化性能的，用于離線測(cè)量金屬材料力學(xué)性能
退化的超聲非線性特性的固定及檢測(cè)測(cè)量裝置。
背景技術(shù)：
金屬材料力學(xué)性能退化與超聲波透過(guò)材料傳播時(shí)的非線性效應(yīng)密切相關(guān)，可由非線性系數(shù)表征。非線性系數(shù)與測(cè)量信號(hào)的基波和二次諧波的大小有關(guān)，其量值非常小，受基波和二次諧波變化影響較大，容易被系統(tǒng)非線性淹沒(méi)，因此對(duì)測(cè)試系統(tǒng)要求高。測(cè)量過(guò)程中探頭和試件的耦合效果以及接觸應(yīng)力等因素，都影響著探頭對(duì)超聲波的激勵(lì)接收效果，是系統(tǒng)非線性的影響因素。決定著超聲非線性測(cè)量的結(jié)果，及其試驗(yàn)的穩(wěn)定性等因素。目前所進(jìn)行的金屬材料超聲非線性系數(shù)的測(cè)量中，對(duì)能實(shí)現(xiàn)優(yōu)化測(cè)量過(guò)程的金屬材料力學(xué)性能退化的超聲非線性特性的固定及檢測(cè)裝置鮮有介紹。因此研制一種高效的，可重復(fù)性好的固定及檢測(cè)裝置具有重要意義。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明裝置提供了一種超聲非線性檢測(cè)裝置，該裝置在金屬材料非線性測(cè)量過(guò)程中具有測(cè)量精度高、效率高、可重復(fù)性好、勞動(dòng)強(qiáng)度低、測(cè)量結(jié)果不受測(cè)量人員本身經(jīng)驗(yàn)影響的特點(diǎn)，具有普遍適用性。 為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采取了如下技術(shù)方案。本裝置包括基礎(chǔ)固定平臺(tái)、準(zhǔn)直對(duì)中單元、接觸應(yīng)力控制單元和信號(hào)采集單元。 所述的基礎(chǔ)固定平臺(tái)包括頂層板、中層板、底座支撐板和螺栓，頂層板、中層板和底座支撐板自上而下通過(guò)螺栓固定連接為一體，并且頂層板、中層板和底座支撐板均沿水平方向布置三者之間相互平行； 所述的準(zhǔn)直對(duì)中單元包括螺旋頂桿、圓柱形滑塊和設(shè)置在螺旋頂桿和圓柱形滑塊之間的墊片。在頂層板的中心開(kāi)有螺紋孔，螺旋頂桿穿過(guò)螺紋孔與頂層板螺紋連接。在中層板的中心開(kāi)有通孔，圓柱形滑塊穿過(guò)該通孔并與通孔間隙配合，圓柱形滑塊的上端加工有一凸緣結(jié)構(gòu)，凸緣結(jié)構(gòu)的直徑大于中層板上通孔的直徑，保證圓柱形滑塊可自然搭置于中層板上，圓柱形滑塊可沿檢測(cè)裝置中軸線方向自由向上移動(dòng)。在凸緣上開(kāi)有一個(gè)槽，墊片設(shè)置在該槽內(nèi)，螺旋頂桿、墊片和圓柱形滑塊位于同一中心軸線上，螺旋頂桿旋動(dòng)時(shí)，螺旋頂桿的下端能夠壓緊墊片。 所述的接觸應(yīng)力控制單元包括稱重傳感器和頂針裝置，所述的稱重傳感器設(shè)置在
底座支撐板上，所述的頂針裝置包括放置在稱重傳感器上的頂針底座和固定在頂針底座上
面的半球冠狀的頂針。頂針裝置頂部的半球冠設(shè)計(jì)，便于點(diǎn)接觸接觸應(yīng)力施力。 所述的信號(hào)采集單元設(shè)置在準(zhǔn)直對(duì)中單元和接觸應(yīng)力采集單元之間，包括套筒、
激勵(lì)探頭、接收探頭和試件，試件設(shè)置在套筒內(nèi)，激勵(lì)探頭和接收探頭設(shè)置在試件的兩端，
激勵(lì)探頭、試件和接收探頭的總長(zhǎng)度要大于套筒的長(zhǎng)度，同時(shí)激勵(lì)探頭、試件及接收探頭的整體高度還大于圓柱形滑塊的下表面和頂針上表面之間的最小距離。 螺旋頂桿、墊片、圓柱形滑塊、套筒、試件和頂針的中心處于同一軸線上。 螺旋頂桿采用一根雙頭螺柱，在雙頭螺柱的頂端沿水平方向加工有一通孔，螺釘
水平穿過(guò)該通孔，并用兩個(gè)螺母將螺釘固定，作為雙頭螺柱的旋轉(zhuǎn)扶手，可便于控制雙頭螺
柱的旋進(jìn)旋出。也可以不使用旋轉(zhuǎn)扶手或用旋轉(zhuǎn)扶手和螺柱加工成一體的螺紋桿替代。 所述的試件、激勵(lì)探頭和接收探頭三者之間的接觸面均涂有耦合劑。 頂層板、中層板和底座支撐板組成XY水平方向三層板平行結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)固定平臺(tái)，該
平臺(tái)既是整臺(tái)超聲非線性優(yōu)化測(cè)量裝置的基礎(chǔ)平臺(tái)，又是XY水平方向和豎直方向Z的固定
基準(zhǔn)。三層板材均為尺寸相同的長(zhǎng)方形或三角形平板，通過(guò)四角上的四個(gè)或三個(gè)豎直平行
布置的六角形緊固螺栓8固定，保證三層板結(jié)構(gòu)相對(duì)位置的穩(wěn)固和沿XY方向的標(biāo)準(zhǔn)平行，
去除了系統(tǒng)平行度等外加影響因素。在Z方向即豎直方向上，螺旋頂桿、墊片、圓柱形滑塊、
套筒、激勵(lì)探頭、試件、接收探頭和頂針裝置中的頂針位于同一中心軸線上，可確保測(cè)量過(guò)
程中被測(cè)部分不會(huì)沿X、 Y方向作微小偏移，從而保證測(cè)量試件測(cè)量過(guò)程中始終在豎直方向
的中心準(zhǔn)直，去除了系統(tǒng)垂直度等外加影響因素。 旋轉(zhuǎn)螺旋頂桿時(shí)，螺旋頂桿和墊片結(jié)合，通過(guò)墊片和圓柱形滑塊聯(lián)結(jié)為整體，確保 接觸應(yīng)力施力的穩(wěn)定。螺旋頂桿沿Z軸方向的轉(zhuǎn)動(dòng)進(jìn)給量轉(zhuǎn)變?yōu)閳A柱形滑塊沿Z軸方向的 直線進(jìn)給量，通過(guò)墊片部分則可排除螺旋頂桿擰動(dòng)過(guò)程中的遲滯效應(yīng)影響。這樣就能在很 大程度上控制探頭和夾持界面間的接觸應(yīng)力作用，使之保持恒定，從而避免在實(shí)驗(yàn)過(guò)程中 引入額外的非線性參數(shù)變化量，確保試驗(yàn)結(jié)果的準(zhǔn)確性。 接觸應(yīng)力控制單元主要特征在于套筒、頂針裝置和稱重傳感器的使用。接觸應(yīng)力 控制單元采用點(diǎn)-面接觸施力方式。夾持時(shí)將套筒整體置于應(yīng)變式稱重傳感器上的頂針裝 置之上，手動(dòng)微調(diào)至套筒平穩(wěn)，同時(shí)旋動(dòng)螺旋頂桿壓緊套筒，則可確保幾何準(zhǔn)直對(duì)中及接觸 應(yīng)力施力作用的完成。施力單元上部為圓柱形滑塊面和套筒的面接觸施力，下部為套筒和 頂針裝置的點(diǎn)接觸施力。在此點(diǎn)-面接觸裝置中，面接觸應(yīng)力有利于施加和控制整體接觸 應(yīng)力，點(diǎn)接觸有利于中心接觸點(diǎn)的選擇控制，保證測(cè)量裝置的可重復(fù)性和中心準(zhǔn)直。接觸應(yīng) 力的大小通過(guò)應(yīng)變式稱重傳感器輸出電壓的大小表征，通過(guò)旋轉(zhuǎn)螺旋頂桿調(diào)整施力裝置對(duì) 被測(cè)部分的壓緊程度來(lái)控制接觸應(yīng)力，達(dá)到測(cè)量過(guò)程中接觸應(yīng)力恒定的目的。
套筒所固定的縱波激勵(lì)探頭、圓柱形試件及縱波接收探頭均可拆卸，安裝組合方 便可調(diào)整。這樣的組合安裝加工制造容易、調(diào)整間隙方便、剛度好、有一定抗傾覆能力。受 試件表面加工精度的影響，在探頭與試件的接觸面上，不能保證兩者是完全貼合的。不完全 貼合導(dǎo)致超聲導(dǎo)波的衰減大，接收到的信號(hào)微弱，有用信號(hào)可能被雜波信號(hào)所掩蓋，影響試 驗(yàn)測(cè)量結(jié)果。因此試驗(yàn)過(guò)程中，激勵(lì)探頭、試件、接收探頭的接觸方式為耦合劑耦合。本發(fā) 明中套筒的使用，使激勵(lì)探頭、試件、接收探頭三者在XY平面上固定，保證其無(wú)XY方向的偏 移。在Z方向上由螺旋頂桿和頂針裝置固定壓緊，保證接觸面的緊密貼合且所有部件位于 同一軸線上，保證接觸應(yīng)力不變。根據(jù)試驗(yàn)的測(cè)量要求，套筒可以將激勵(lì)探頭、試件和接收 探頭必須能夠相對(duì)穩(wěn)定的固定在夾持裝置上，否則在換耦合過(guò)程中，探頭和試件相對(duì)位置 會(huì)由于摩擦力作用而發(fā)生改變，從而不同程度的影響超聲波激勵(lì)和接收效率，引入非線性 測(cè)量系統(tǒng)的隨機(jī)誤差，得出的結(jié)果將不具備可比性。套筒的使用可保證被測(cè)部分沿中心軸 線對(duì)中準(zhǔn)直，很好的解決了這些問(wèn)題。
采用了以上結(jié)構(gòu)，本發(fā)明可以方便、精確、快速的測(cè)量金屬材料試件的基波及二次諧波等參數(shù)，從而確定非線性系數(shù)。


圖l(a)圖l(b)圖l(c)圖2為圖3(a)圖3(b)圖4(a)圖4(b)圖5(a)圖5(b)圖6(a)圖6(b)圖6(c)圖7(a)圖7(b)圖8為
圖
)為具有優(yōu)化性能的固定及檢測(cè)裝置主視圖)為具有優(yōu)化性能的固定及檢測(cè)裝置左視圖)為具有優(yōu)化性能的固定及檢測(cè)裝置俯視圖螺旋頂桿視圖)為墊片主視圖)為墊片俯視圖)為圓柱形滑塊主視圖)為圓柱形滑塊俯視圖)為頂針裝置視圖主視圖)為頂針裝置視圖俯視圖)為應(yīng)變式稱重傳感器和頂針裝置主視圖)為應(yīng)變式稱重傳感器和頂針裝置左視圖)為應(yīng)變式稱重傳感器和頂針裝置俯視圖)為套筒視圖主視圖)為套筒視圖俯視圖
金屬材料力學(xué)性能退化超聲非線性測(cè)量裝置信號(hào)處理單元信號(hào)采集原理
具體實(shí)施例方式
下面結(jié)合說(shuō)明書(shū)附圖對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步詳述。 本實(shí)施例包括基礎(chǔ)固定平臺(tái)、準(zhǔn)直對(duì)中單元、接觸應(yīng)力控制單元和信號(hào)采集單元，下面結(jié)合附圖對(duì)各部分進(jìn)行詳細(xì)說(shuō)明 如圖1(a)、l(b)所示，基礎(chǔ)固定平臺(tái)包括沿XY水平方向布置的三層板結(jié)構(gòu)，具體包括頂層板2、中層板4和底座支撐板9、六角形緊固螺栓8等部件。底座支撐板9既是三層板工作臺(tái)機(jī)構(gòu)的一部分，又是整臺(tái)優(yōu)化測(cè)量超聲非線性檢測(cè)裝置的基礎(chǔ)底座。頂層板2、中層板4、底座支撐板9沿Z方向從上而下平行組裝，通過(guò)六角形緊固螺栓8固支。四個(gè)六角形緊固螺栓8呈相互平行的豎直，安裝于工作臺(tái)的四角，其結(jié)構(gòu)可保證系統(tǒng)平行度定位。頂層板2采用內(nèi)螺紋設(shè)計(jì)，在頂層板2上用六角形螺栓21、螺母22和墊圈23進(jìn)行螺紋聯(lián)結(jié)，考慮到實(shí)際需要，四個(gè)六角形緊固螺栓8均采用一段螺紋聯(lián)結(jié)。中層板4和底部支撐板9采用通孔設(shè)計(jì)，和六角形緊固螺栓8采用過(guò)盈配合。這樣的配合聯(lián)結(jié)形式加工簡(jiǎn)單、拆裝方便。該基礎(chǔ)固定平臺(tái)具有XY方向及Z方向幾何精度高；系統(tǒng)的靜剛度好；試件和激勵(lì)探頭、接收探頭接觸時(shí)界面摩擦力影響可排除，干擾因素小，應(yīng)變式稱重傳感器變形??；工作臺(tái)的重復(fù)定位精度較高等特點(diǎn)。 準(zhǔn)直對(duì)中單元的結(jié)構(gòu)1 (a)、圖1 (b)、圖1 (c)、圖2、圖3 (a)、圖3 (b)、圖4 (a)、圖4(b)、圖5(a)、圖5(b)、圖6(a)、圖6(b)、圖6(c)、圖7(a)、圖7(b)所示，包括螺旋頂桿1、墊片3和圓柱形滑塊5。螺旋頂桿1通過(guò)內(nèi)螺紋旋合安裝于三層板工作臺(tái)的頂層板2上， 位于頂層板2中軸線，可沿Z方向旋進(jìn)旋出。圓柱形滑塊5位于中層板4上，與中層板4中 心通孔間隙配合。圓柱形滑塊上邊緣的凸緣結(jié)構(gòu)位于中層板4上方，其直徑遠(yuǎn)大于通孔直 徑，保證圓柱形滑塊5可自然搭置于中層板上，可沿檢測(cè)裝置中軸線方向自由向上移動(dòng)。在 凸緣上開(kāi)有一個(gè)槽，墊片3內(nèi)嵌于該槽內(nèi)。實(shí)驗(yàn)時(shí)旋轉(zhuǎn)螺旋頂桿l，螺旋頂桿1的下端通過(guò) 墊片3對(duì)圓柱形滑塊5施加一向下的推力，以此將螺旋頂桿1沿Z方向的進(jìn)給量轉(zhuǎn)變?yōu)閳A 柱形滑塊5的位移量。墊片3可以防止擰緊螺旋頂桿1時(shí)劃傷和圓柱形滑塊5的接觸面， 并使通過(guò)螺旋頂桿1施加的接觸應(yīng)力均勻分布到被測(cè)部分表面。 本實(shí)施例中螺旋頂桿的具體結(jié)構(gòu)如圖2所示，包括雙頭螺柱11、螺釘12和兩個(gè)螺 母13加工而成。在雙頭螺柱11頂端加工通孔，將螺釘12通過(guò)通孔，由兩個(gè)螺母13固定螺 釘12。通過(guò)通孔的螺釘結(jié)構(gòu)可起到有效的旋轉(zhuǎn)扶手的作用，即控制雙頭螺柱的旋進(jìn)旋出。 頂層板2中心加工內(nèi)螺紋，將螺旋頂桿1與該內(nèi)螺紋旋合。裝配的步驟是第一步確定雙頭 螺柱11旋轉(zhuǎn)扶手的扭矩長(zhǎng)，將一個(gè)螺母13固定于螺釘12結(jié)構(gòu)上；第二步將固定好一個(gè)螺 釘?shù)穆菽附Y(jié)構(gòu)通過(guò)雙頭螺柱11的通孔，并安裝另一個(gè)螺母13，固定螺釘12結(jié)構(gòu)。
墊片的結(jié)構(gòu)如圖3(a)、圖3(b)所示，為一剛性傳動(dòng)墊片，內(nèi)嵌于圓柱形滑塊5中。
接觸應(yīng)力控制單元包括稱重傳感器7和頂針裝置6，其具體結(jié)構(gòu)如圖5(a)、圖 5 (b)、圖6 (a)、圖6 (b)、圖6 (c)所示，包括應(yīng)變式稱重傳感器7和頂針裝置6。其中應(yīng)變式稱 重傳感器7為成品模塊，固定在底座支撐板9上，起著測(cè)量被測(cè)試件所受接觸應(yīng)力的作用。 應(yīng)變式稱重傳感器7材料為鋁合金，上面覆蓋一層陶瓷，能起到絕緣作用。接線方式分為四 個(gè)端，紅黑是電源正負(fù)，綠白是輸出正負(fù)。應(yīng)變式稱重傳感器7為壓電轉(zhuǎn)換裝置，其將變化 的接觸應(yīng)力大小表征為不同的電壓值輸出。應(yīng)變式稱重傳感器7為成品模塊，量程40Kg。 由直流穩(wěn)壓電源供電，連接萬(wàn)用表，由萬(wàn)用表的示值表征相對(duì)接觸應(yīng)力大小。
頂針裝置6主要功能裝置為頂針61部分，為了固定頂針61，頂針61同一符合應(yīng)變 式稱重傳感器7鋁材部分大小的長(zhǎng)方形頂針底座64是一體的，組成頂針61部分。頂針裝 置6的安裝步驟是第一步將頂針61部分在相應(yīng)位置放好；第二步在頂針61兩側(cè)同一直 線上左右對(duì)稱的位置上分別放置墊片或螺母63，用六角形螺栓62旋緊，以此來(lái)固定頂針部 分。 信號(hào)采集單元設(shè)置在準(zhǔn)直對(duì)中單元和接觸應(yīng)力采集單元之間，其結(jié)構(gòu)如圖7(a)、 圖7 (b)，包括套筒、激勵(lì)探頭、接收探頭和試件。套筒兩端為開(kāi)槽結(jié)構(gòu)，利于探頭側(cè)面探頭線 的放置，可保護(hù)探頭線不受磨損。為了加工方便，徑向一端開(kāi)通槽，一端上下兩邊開(kāi)槽。固 定激勵(lì)探頭、試件和接收探頭。裝配的步驟是第一步將耦合劑均勻涂抹在激勵(lì)探頭、試件 和接收探頭上，并將試件裝入套筒；其中試件長(zhǎng)度大于套筒中間部分長(zhǎng)，可以保證探頭和試 件的充分接觸，徑向部分為間隙配合；第二步將激勵(lì)探頭、接收探頭裝好；激勵(lì)探頭、試件 及接收探頭的整體高度大于套筒的高，這樣可以保證施加接觸應(yīng)力的兩端對(duì)整體被測(cè)部分 的充分接觸，同時(shí)激勵(lì)探頭、試件及接收探頭的整體高度還大于準(zhǔn)直對(duì)中單元中的圓柱形 滑塊5的下表面和接觸應(yīng)力采集單元中的頂針61的上表面之間的最小距離。本實(shí)施例中 試件為圓柱形棒材。試件、激勵(lì)探頭、接收探頭三者和套筒的徑向配合均為間隙配合，調(diào)整 套筒可以調(diào)整三者相對(duì)套筒的位置，保證三者準(zhǔn)直對(duì)中；三者的軸向配合為過(guò)盈配合，這樣 可以達(dá)到有效接觸應(yīng)力施力的目的。
本實(shí)施例中選用的激勵(lì)探頭和接收探頭為高頻超聲激勵(lì)探頭和高頻超聲接收探頭，選擇高頻的超聲激勵(lì)接收探頭，且接收探頭的中心頻率最好為激勵(lì)探頭中心頻率的2倍大小，可有效接收到包含基波成分和二次諧波成分的信號(hào)，得到很好的畸變波形，有效表征金屬材料的非線性測(cè)量結(jié)果。 激勵(lì)接收探頭夾持試件時(shí)存在接觸界面問(wèn)題，夾持力大小和方向的改變會(huì)引起接觸界面非線性參數(shù)的變化，引入隨機(jī)誤差，從而影響系統(tǒng)非線性效應(yīng)，影響實(shí)驗(yàn)結(jié)果。本實(shí)施例中用套筒來(lái)固定激勵(lì)探頭、試件和接收探頭，可以防止激勵(lì)探頭、試件和接收探頭接觸面相對(duì)滑動(dòng)和豎直運(yùn)動(dòng)，限制了三者間的相對(duì)移動(dòng)，實(shí)現(xiàn)Z方向準(zhǔn)直固定，保證了測(cè)量精度和準(zhǔn)確性。套筒選用有機(jī)玻璃材料不僅有利于試驗(yàn)的觀察操作，而且輕便，對(duì)應(yīng)變式稱重傳感器7的壓力小。 測(cè)試時(shí)，將激勵(lì)探頭、試件和接收探頭放置在套筒內(nèi)，在三者的接觸面上涂有耦合劑，使三者之間緊密接觸。然后推動(dòng)圓柱形滑塊5 ，使其向上運(yùn)動(dòng)，將套筒放置在圓柱形滑塊5和頂針61之間，手動(dòng)旋轉(zhuǎn)螺旋頂桿l，螺旋頂桿相下運(yùn)動(dòng)，其下端壓緊墊片3，墊片3推動(dòng)圓柱形滑塊5，圓柱形滑塊5向下運(yùn)動(dòng)，使套筒壓緊在圓柱形滑塊5和頂針61之間，對(duì)試件施力。然后通過(guò)稱重傳感器得到此時(shí)施加的壓力。在施加壓力的同時(shí)，由外加函數(shù)發(fā)生器發(fā)出波形信號(hào)通過(guò)激勵(lì)探頭進(jìn)行信號(hào)激勵(lì)，信號(hào)經(jīng)過(guò)試件的透射，由接收探頭接收，再將接收探頭接收到的接觸應(yīng)力信號(hào)轉(zhuǎn)換為電信號(hào)，經(jīng)過(guò)放大、濾波等信號(hào)處理，采集保存為文本方式的數(shù)字信號(hào)，激勵(lì)探頭產(chǎn)生的激勵(lì)信號(hào)經(jīng)過(guò)試件非線性透射由接收探頭接收，采集到具有很好的非線性特性的時(shí)域信號(hào)，時(shí)域信號(hào)經(jīng)傅立葉變換后，生成的幅頻譜波形含基波和二次諧波成分。 應(yīng)變式稱重傳感器7所測(cè)得的力大小由被測(cè)部分所受接觸應(yīng)力和套筒重量?jī)刹糠纸M成，而套筒重量為一相對(duì)較小的定值，對(duì)實(shí)際接觸應(yīng)力大小的變化并無(wú)影響。在試驗(yàn)過(guò)程中對(duì)于套筒重量，可選擇減去排除或作為實(shí)際接觸應(yīng)力的一部分兩種方式進(jìn)行處理。
采用上述結(jié)構(gòu)的金屬材料力學(xué)性能退化超聲非線性測(cè)量裝置對(duì)圓柱形金屬試件進(jìn)行超聲非線性參量測(cè)量時(shí)具有測(cè)量精度高，系統(tǒng)非線性影響小，干擾因素少，可重復(fù)性好，測(cè)量過(guò)程不受人員經(jīng)驗(yàn)水平限制，測(cè)量過(guò)程和數(shù)據(jù)便于處理。經(jīng)反復(fù)使用驗(yàn)證，使用金屬材料力學(xué)性能退化超聲非線性測(cè)量裝置，具有試驗(yàn)可靠性。
權(quán)利要求
優(yōu)化測(cè)量金屬材料力學(xué)性能退化超聲非線性檢測(cè)裝置，其特征在于包括基礎(chǔ)固定平臺(tái)、準(zhǔn)直對(duì)中單元、接觸應(yīng)力控制單元和信號(hào)采集單元；所述的基礎(chǔ)固定平臺(tái)包括頂層板(2)、中層板(4)、底座支撐板(9)和螺栓(8)，頂層板(2)、中層板(4)和底座支撐板(9)自上而下通過(guò)螺栓(8)固定連接為一體，并且頂層板(2)、中層板(4)和底座支撐板(9)均沿水平方向布置三者之間相互平行；所述的準(zhǔn)直對(duì)中單元包括螺旋頂桿(1)、圓柱形滑塊(5)和設(shè)置在螺旋頂桿(1)和圓柱形滑塊(5)之間的墊片(3)；在頂層板(2)的中心開(kāi)有螺紋孔，螺旋頂桿(1)穿過(guò)螺紋孔與頂層板(2)螺紋連接；在中層板(4)的中心開(kāi)有通孔，圓柱形滑塊(5)穿過(guò)該通孔并與通孔間隙配合，圓柱形滑塊(5)的上端加工有一凸緣結(jié)構(gòu)，凸緣結(jié)構(gòu)的直徑大于中層板(4)上通孔的直徑，使圓柱形滑塊(5)能夠自由搭置在中層板上，在凸緣上開(kāi)有一個(gè)槽，墊片(3)設(shè)置在該槽內(nèi)，旋轉(zhuǎn)螺旋頂桿(1)時(shí)，螺旋頂桿(1)的下端能夠壓緊墊片(3)；所述的接觸應(yīng)力控制單元包括稱重傳感器(7)和頂針裝置，所述的稱重傳感器設(shè)置在底座支撐板(9)上，所述的頂針裝置包括放置在稱重傳感器(7)上的頂針底座和固定在頂針底座上面的半球冠狀的頂針(61)；所述的信號(hào)采集單元設(shè)置在準(zhǔn)直對(duì)中單元和接觸應(yīng)力采集單元之間，包括套筒、激勵(lì)探頭、接收探頭和試件，試件設(shè)置在套筒內(nèi)，激勵(lì)探頭和接收探頭設(shè)置在試件的兩端，激勵(lì)探頭、試件和接收探頭的總長(zhǎng)度要大于套筒的長(zhǎng)度，同時(shí)還要大于準(zhǔn)直對(duì)中單元中的圓柱形滑塊(5)的下表面和接觸應(yīng)力采集單元中的頂針(61)的上表面之間的最小距離；螺旋頂桿(1)、墊片(3)、圓柱形滑塊(5)、套筒、試件和頂針(61)的中心處于同一軸線上。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的優(yōu)化測(cè)量金屬材料力學(xué)性能退化超聲非線性檢測(cè)裝置，其特 征在于所述的螺栓(8)為三根或四根。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的優(yōu)化測(cè)量金屬材料力學(xué)性能退化超聲非線性檢測(cè)裝置，其特 征在于所述的頂層板(2)、中層板(4)和底座支撐板(9)為三角形或長(zhǎng)方形。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的優(yōu)化測(cè)量金屬材料力學(xué)性能退化超聲非線性檢測(cè)裝置，其特 征在于所述的螺旋頂桿(1)的頂端沿水平方向加工有一通孔，螺釘(12)穿過(guò)該通孔，并用 兩個(gè)螺母(13)將螺釘固定。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的優(yōu)化測(cè)量金屬材料力學(xué)性能退化超聲非線性檢測(cè)裝置，其特征在于所述的試件、激勵(lì)探頭和接收探頭三者之間的接觸面均涂有耦合劑。
全文摘要
本發(fā)明是一種優(yōu)化測(cè)量金屬材料力學(xué)性能退化超聲非線性檢測(cè)裝置，用于測(cè)量金屬材料力學(xué)性能退化。本裝置包括基礎(chǔ)固定平臺(tái)、準(zhǔn)直對(duì)中單元、接觸應(yīng)力控制單元和信號(hào)采集單元?；A(chǔ)固定平臺(tái)為三層板結(jié)構(gòu)。準(zhǔn)直對(duì)中單元包括螺旋頂桿、圓柱形滑塊和墊片，螺旋頂桿可以沿著頂層板的中心孔旋進(jìn)旋出，圓柱形滑塊與中層板的中心孔間隙配合，墊片設(shè)置在圓柱形滑塊上表面的凹槽內(nèi)。在準(zhǔn)直對(duì)中單元和接觸應(yīng)力采集單元之間放置有信號(hào)采集單元設(shè)置，二者對(duì)信號(hào)采集單元施加作用力。本發(fā)明具有測(cè)量精度高，系統(tǒng)非線性影響小，干擾因素少，可重復(fù)性好，測(cè)量過(guò)程不受人員經(jīng)驗(yàn)水平限制，測(cè)量過(guò)程和數(shù)據(jù)便于處理等優(yōu)點(diǎn)。
文檔編號(hào)G01N29/04GK101694480SQ200910210700
公開(kāi)日2010年4月14日 申請(qǐng)日期2009年11月6日 優(yōu)先權(quán)日2009年11月6日
發(fā)明者何存富, 吳斌, 李佳銳, 顏丙生 申請(qǐng)人:北京工業(yè)大學(xué);