[實用新型]多功能彈性模量測定儀

無效

• 申請?zhí)枺?/td>: 92234166.4
• 申請日: 1992-09-24
• 公開（公告）號: CN2147534Y
• 公開（公告）日: 1993-11-24
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 李保江;徐若夷;周漪
• 申請（專利權(quán)）人: 機械電子工業(yè)部鄭州磨料磨具磨削研究所
• 主分類號: G01N29/00
• 分類號: G01N29/00;G01B15/02
• 代理公司: 鄭州市專利事務(wù)所
• 代理人: 華中杰

本實用新型是一種能兼測工件厚度與聲速的彈性模量（E）測定儀，屬于固體材料性能超聲檢測技術(shù)領(lǐng)域。

彈性模量是固體材料的重要物理參數(shù)，對材料的一系列物理機械性能具有決定性影響。因此，測定彈性模量對研究和確定固體材料的許多性能有重要意義。測定彈性模量的現(xiàn)有方法與儀器有多種，例如共振法與敲擊法及其相應(yīng)測量儀。它們都要求試件形狀規(guī)則，尺寸較大且公差嚴(yán)格，不能直接用來測量不規(guī)則型件、10mm以內(nèi)小型及薄型件的彈性模量。在測量較小型試件的彈性模量時，要求使用復(fù)雜的懸掛裝置或以同質(zhì)材料制成100mm以上長桿型試件，因此測量工作復(fù)雜，檢測精度較低，檢測費用大。隨著科技與工業(yè)的發(fā)展，新材料不斷出現(xiàn)，其品種規(guī)格越來越多，應(yīng)用越來越廣，其中有些材料如超硬材料、工程陶瓷等具有一系列優(yōu)異性能，對高新科技與許多工業(yè)的發(fā)展有重要影響，但其產(chǎn)品尺寸一般較小，甚至形狀亦不規(guī)則，有些材料不可能制造大尺寸試件。因此，現(xiàn)有測量技術(shù)不能測定這些材料與制品的彈性模量，不能滿足高性能新型材料及其制品研究開發(fā)的需要。

本實用新型的目的是根據(jù)彈性模量E與其相關(guān)物理量如聲速等的函數(shù)關(guān)系，利用超聲測量與現(xiàn)代化數(shù)據(jù)處理技術(shù)，設(shè)計一種能檢測各種材料試件特別是不規(guī)則型件、小型件及薄型件彈性模量的儀器，提高檢測精度與效率，實現(xiàn)一機多用，以滿足各種固體材料特別是高性能新型材料及其制品研究發(fā)展對檢測技術(shù)越來越高的要求。

本實用新型是一種多功能彈性模量測定儀，具有超聲裝置、接口板和微機。儀器工作時，超聲裝置向工件發(fā)射超聲波并接收其底面之反射波，進行脈沖信號與超聲波間的轉(zhuǎn)換，合成時間方波加以放大，形成計數(shù)方波，進而通過接口板輸入微機處理，測定工件之彈性模量、聲速及厚度。

本儀器的其他特點包括：接口板具有光電隔離電路，且該電路由光耦合器IC1、IC2、檔位開關(guān)K及電阻R1～R10連接而成；光耦合器的發(fā)光二極管接于超聲裝置，光敏三極管接于微機，二者不共電源；檔位開關(guān)K與超聲裝置的檔位開關(guān)同軸；微機為單板機或單片機。

本測定儀由超聲裝置、接口板和微機連接而成（圖1）。超聲裝置具有發(fā)射板、接收板、時放邏緝板和探頭。發(fā)射板向接收板與探頭同時發(fā)射脈沖信號，探頭將該脈沖信號轉(zhuǎn)換為超聲波，并在檢測時接觸涂有耦合劑的測量表面，使超聲波射入工件且接收其底面之反射波，然后轉(zhuǎn)換為脈沖信號送給接收板放大，并在那里與發(fā)射板直接送來的脈沖信號合成為時間方波，進而送入時放邏緝板放大，形成計數(shù)方波輸入接口板。接口板具有由光耦合器IC、檔位開關(guān)K與電阻R連接而成的光電隔離電路（圖2）。檔位開關(guān)根據(jù)儀器測量范圍及精度要求設(shè)有若干檔位，最好與超聲裝置的檔位開關(guān)同軸。光耦合器可以為一個或者多個，只要它（們）的光耦組總數(shù)滿足儀器設(shè)檔要求。光耦合器有一個光耦組的發(fā)光二極管經(jīng)過電阻連接于超聲裝置計數(shù)方波輸出口，其光敏三極管輸出端連接于微機的計數(shù)器輸入口；所用其他光耦組的發(fā)光二極管經(jīng)過電阻與檔位開關(guān)的相應(yīng)檔位相連接，而其光敏三極管的發(fā)射極則相應(yīng)連接于微機之各檔輸入口。電阻的個數(shù)與所用光耦組數(shù)目有關(guān)，二者均決定于檔位開關(guān)的檔數(shù)。電阻的作用是限制通過發(fā)光二極管和光敏三極管之電流，其阻值可據(jù)電源電壓與額定電流按歐姆定律確定。微機可以是單板機或單片機，或者其他型式的微機，且根據(jù)需要均可配帶打印機。接口板光電隔離電路的發(fā)光二極管與光敏三極管不共電源。在結(jié)構(gòu)上，各組件按彼此隔離的方式布置并采取了屏蔽措施。這樣，接口板就能以光電耦合方式將超聲裝置輸出的計數(shù)方波傳遞給微機的計數(shù)器，而避免超聲裝置與微機之間發(fā)生相互干擾。儀器的各檔都有適當(dāng)?shù)牧砍獭Ｒ话恽駲n量程最小，它采用二次回波信號在放大后與發(fā)射波合成時間方波，以加大其波寬，從而減小盲區(qū)。接口電路空檔各光敏三極管輸出高電平，在位檔光敏三極管則輸出低電平。儀器工作時，微機對輸入的計數(shù)方波進行計數(shù)，根據(jù)輸入各檔位電平的高低，判斷當(dāng)前所在檔位，變更各功能測量所需的參數(shù)，利用所輸入待測材料的泊松比、密度、厚度等相應(yīng)數(shù)據(jù)，按照所輸入的指令計算工件的彈性模量、聲速或者厚度，并將結(jié)果顯示或打印出來。前述之發(fā)射板、接收板、時放邏輯板、探頭或者它們的總成超聲裝置、光耦合器IC、開關(guān)K、電阻R及微機均為市售標(biāo)準(zhǔn)產(chǎn)品。