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高溫下測(cè)固有頻率的試樣夾持裝置及其使用方法與流程

文檔序號(hào):11824132閱讀:來源:國(guó)知局

技術(shù)特征:

1.一種高溫下測(cè)固有頻率的試樣夾持裝置,其特征在于,包括:

試樣定位架,用于對(duì)試樣進(jìn)行定位;

接收換能器,接收試樣振動(dòng)信息;

發(fā)射換能器,激發(fā)試樣振動(dòng),發(fā)射換能器和接收換能器都位于試樣定位架和換能器定位架之間;

換能器定位架,調(diào)節(jié)發(fā)射換能器位置,保證試樣水平;

耐高溫導(dǎo)線,位于換能器定位架和底座之間,將接收發(fā)射換能器的信號(hào)傳出高溫爐;

支架,支架穿過換能器定位架,支架上下兩端分別與試樣定位架、底座固定,支撐整個(gè)裝置;

試樣定位凹槽,位于試樣定位架的內(nèi)側(cè)壁上,限制試樣振動(dòng)的位移;

底座,用于增加穩(wěn)定性;

試樣托架,位于試樣定位架的內(nèi)側(cè)壁上且位于試樣定位凹槽的側(cè)面,保證試樣處于水平狀態(tài);

試樣固定凹槽,位于試樣定位凹槽的下方,防止試樣振動(dòng)時(shí)發(fā)生大幅移位,為防止完全緊固試樣而無法振動(dòng)。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高溫下測(cè)固有頻率的試樣夾持裝置,其特征在于,所述發(fā)射換能器包括壓電晶體、彈簧、耐高溫導(dǎo)線、上電極、下電極、外殼與保護(hù)板,下電極位于保護(hù)板和壓電晶體之間,上電極位于彈簧與壓電晶體之間,外殼、彈簧分別與一根耐高溫導(dǎo)線連接,壓電晶體、彈簧、上電極、下電極、保護(hù)板都位于外殼內(nèi)。

3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的高溫下測(cè)固有頻率的試樣夾持裝置,其特征在于,所述壓電晶體為鈮酸鋰單晶。

4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的高溫下測(cè)固有頻率的試樣夾持裝置,其特征在于,所述下電極采用30%鈀摻雜的銀,與保護(hù)板通過釬焊技術(shù)連接。

5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高溫下測(cè)固有頻率的試樣夾持裝置,其特征在于,所述試樣固定凹槽的尺寸大于試樣的尺寸。

6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高溫下測(cè)固有頻率的試樣夾持裝置,其特征在于,所述彈簧為超合金高溫彈簧。

7.一種高溫下測(cè)固有頻率的試樣夾持裝置的使用方法,其特征在于,包括以下步驟:

步驟一,制備試樣,并對(duì)其進(jìn)行切削、打磨、清洗,將薄膜生長(zhǎng)在基底表面,用于測(cè)試;

步驟二,將試樣薄膜向下,置于試樣定位槽上;

步驟三,在三個(gè)超聲換能器表面涂抹高溫耦合劑,增加換能器與試樣間的耦合度;

步驟四,將換能器固定于換能器固定架上,并調(diào)節(jié)固定架的微調(diào)裝置,調(diào)整每個(gè)換能器的高度及傾斜度,使三個(gè)換能器頂端共面,保證試樣水平;

步驟五,換能器遠(yuǎn)離試樣一端用耐高溫導(dǎo)線連接;

步驟六,將步驟一至步驟五所搭的裝置置于高溫爐中,不斷提高溫度,并向爐中通入惰性氣體,防止試樣氧化;

步驟七,利用一個(gè)發(fā)射換能器不斷更換激勵(lì)頻率掃頻,利用另外兩個(gè)換能器接收振動(dòng),并將其轉(zhuǎn)化為電信號(hào);當(dāng)激發(fā)頻率與特定形狀試樣的本征模態(tài)一致時(shí),接收換能器就接收到一個(gè)幅度較大的振動(dòng);

步驟八,接收換能器接收的信號(hào)經(jīng)過放大、A/D轉(zhuǎn)換信號(hào)處理,再經(jīng)過數(shù)字處理,得到穩(wěn)定的試樣振動(dòng)的幅頻曲線;

步驟九,預(yù)估試樣的材料常數(shù),并用COMSOL Multiphysics有限元軟件建立模型,計(jì)算出試樣的共振頻率;

步驟十,將步驟九中估算的試樣共振頻率與步驟八中實(shí)測(cè)的幅頻曲線進(jìn)行擬合,不斷改變步驟九中預(yù)估的材料常數(shù)的使得共振頻率完全匹配,匹配時(shí)的材料常數(shù)即試樣的材料常數(shù);

步驟十一,如果重復(fù)多次仍無法完全匹配,再重復(fù)步驟七至步驟十,重新測(cè)量試樣固有頻率并進(jìn)行擬合。

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