[發明專利]成形材料在溫壓可控變化狀態下的聲學特性檢測裝置

無效

• 申請號: 201310206307.2
• 申請日: 2013-05-29
• 公開（公告）號: CN103267803A
• 公開（公告）日: 2013-08-28
• 發明（設計）人: 鄒大鵬;劉吉安;任勇
• 申請（專利權）人: 廣東工業大學
• 主分類號: G01N29/11
• 分類號: G01N29/11
• 代理公司: 廣州粵高專利商標代理有限公司 44102
• 代理人: 林麗明

技術領域

??本發明涉及一種成形材料在溫壓可控變化狀態下的聲學特性檢測裝置。

背景技術

成形材料是指加工得到一定截面形狀的材料，例如：銅、不銹鋼、尼龍、混凝土、土壤、海底沉積物等。

運用超聲波對于水下成型材料檢測是新技術，可以檢測水下成型材料的物理力學性能。隨著水下工程快速發展，例如：鋪設海底電纜、建設海底隧道、建造海洋石油天然氣采集平臺等，都需要掌握水下成型材料的物理力學性能在不同溫度和壓力下的數據，為工程質量和安全提供重要依據?，F有的破壞性檢測方法，缺乏模擬原位狀態條件。采用聲學探測的方法，如：混凝土動彈性模量測量儀，只能檢測材料的動彈性模量特性，壓力在20Mpa以內等同2000米水深，不能滿足物理力學性能檢測和更高壓力的檢測條件。因此，開發成形材料在溫壓可控變化狀態下的聲學特性檢測裝置，用壓力平衡機構使得測試艙內壓力與滑臺套筒推力平衡，通過溫度和壓力控制系統調節模擬成形材料原位狀態條件，壓力最高達到100MPa，等同于10000米水深的壓力。為水下工程提供技術方法和支持。此裝置也能為水下原位測量技術提供校正、標定和比較數據。

發明內容

本發明的目的是提供一種成形材料在溫壓可控變化狀態下的聲學特性檢測裝置，實現在不同的水下溫度、壓力和鹽度環境下的多種成型材料的聲波探測，獲得橫波和縱波的聲速和聲衰減系數，從而建立成型材料與物理力學性能關系模型，為工程實踐應用提供直接依據。

本發明提供的一種成形材料在溫壓可控變化狀態下的聲學特性檢測裝置，在機座10上安裝測試艙3、沿測試艙3中軸線左右對稱位置，機座10上還安裝兩個導軌8及兩個液壓缸9，兩個液壓缸9分別連接滑臺7的一端，滑臺7嵌入在兩個導軌8中滑動，滑臺7的另一端連接滑臺套筒4；成形材料試樣5水平放置在測試艙3內，測試艙3的一端安裝測試艙端蓋2，測試艙端蓋2連接第一換能器1；測試艙3的另一端安裝滑臺套筒4，滑臺套筒4內連接第二換能器6；成形材料試樣5的兩端分別貼緊滑臺套筒4的端面和測試艙端蓋2的端面。

所述兩個液壓缸的間距大于滑臺套筒的外徑，液壓缸的上表面位于滑臺套筒中軸線的下方。

所述液壓缸的工作壓力是0～100MPa。

所述換能器直徑是30～45mm，長度是60～100mm。

所述換能器使用凡士林分別黏貼在測試艙端蓋和滑臺套筒上。

本發明提供的一種成形材料在溫壓可控變化狀態下的聲學特性檢測裝置，成形材料試樣水平放置在測試艙內，安裝測試艙端蓋，安裝第一換能器。第二換能器放入滑臺套筒內，推動滑臺，滑臺兩側有導軌，滑臺上方的空間位置是更換換能器通道。導軌使得滑臺運動軌跡準確和穩定，滑臺套筒接近測試艙內的成形材料試樣，直到成形材料試樣端面貼緊滑臺套筒端面，此時有直達超聲波形產生。根據實驗要求，注入淡水或海水，控制溫度調節裝置對測試艙的水溫根據實際需要進行調節，可調節溫度范圍為-5～30度范圍；通過加壓控制系統對測試艙的水進行壓力調節，可調節壓力范圍為0～100MPa，100MPa等同于10000米水深。啟動超聲波測量儀，測量不同水下環境狀態下的聲波圖，分析聲波圖，獲得橫波和縱波的聲速和聲衰減系數，匹配成形材料的物理力學性能參數。

本發明的有益效果：

測試艙與壓力平衡機構分隔開由滑臺連接，防止測試艙內的液體接觸液壓缸端蓋和活塞桿等零件，造成液壓缸零件被侵蝕和泄漏。由于滑臺連接起到過渡聯接的作用，避免了測試艙和液壓缸在尺寸和形狀方面的干涉，使得壓力平衡機構配件可以選用目前技術成熟的液壓缸和連接配件，因此可以模擬比目前檢測裝置更高的壓力，可調節壓力范圍為0～100MPa，等同于10000米水深。由于測試艙與壓力平衡機構分隔開，更換換能器時通過壓力平衡機構的中間位置，更換路徑短，避免了目前的活塞桿內放入換能器，更換路經長，可以減少了定制防腐蝕的液壓缸套和活塞桿等的制造成本，減小了活塞桿直徑，減少泄漏，減低制造難度。

附圖說明

圖1是本發明的結構示意圖。

圖2是本發明的測試艙剖視示圖。

其中:?1.第一換能器；?2.測試艙端蓋；3.?測試艙；4.?滑臺套筒；5.成形材料試樣；?6.第二換能器；7.滑臺；8.導軌；9.液壓缸；10.機座。

具體實施方式

下面結合附圖對本發明作進一步的詳細說明。

本發明提供的一種成形材料在溫壓可控變化狀態下的聲學特性檢測裝置，是在機座10上安裝測試艙3、沿測試艙3中軸線左右對稱位置，機座10上還安裝兩個導軌8及兩個液壓缸9，兩個液壓缸9分別連接滑臺7的一端，滑臺7嵌入在兩個導軌8中滑動，滑臺7的另一端連接滑臺套筒4；成形材料試樣5水平放置在測試艙3內，測試艙3的一端安裝測試艙端蓋2，測試艙端蓋2連接第一換能器1；測試艙3的另一端安裝滑臺套筒4，滑臺套筒4內連接第二換能器6；成形材料試樣5的兩端分別貼緊滑臺套筒4的端面和測試艙端蓋2的端面，此時有直達超聲波形產生。根據實驗要求，注入淡水或海水，控制溫度調節裝置對測試艙的水溫根據實際需要進行調節，可調節溫度范圍為-5～30度范圍；通過加壓控制系統對測試艙的水進行壓力調節，可調節壓力范圍為0～100MPa，100MPa等同于10000米水深。啟動超聲波測量儀，測量不同水下環境狀態下的聲波圖，分析聲波圖，獲得橫波和縱波的聲速和聲衰減系數，匹配成形材料的物理力學性能參數。