[实用新型]超声延迟效应测量装置

说明书

本实用新型属于材料性能的测量设备领域。特别适用于非晶态合金薄带和细丝超声延迟效应及弹性模量的测量装置。

在现有技术中，测量非晶态合金中超声传播速度的方法主要有脉冲叠加法、共振法和延迟法。虽然脉冲叠加法和共振法具有测量精度高，稳定性好等特点，但是需要专门的仪器设备，并且对样品的几何形状和尺寸要求较严格。延迟法是测量非晶态合金中超声传播速度常用的方法，在这类方法中，普遍采用两个线圈绕在被测样品两端，一个线圈作为激励线圈，另一个线圈作为接收线圈，当在激励线圈中产生一定宽度的脉冲电流时，线圈中则会产生平行于样品长度方向的磁场，磁场使被测样品产生磁致伸缩，相应产生超声脉冲(应力波)，当超声脉冲传导到接收线圈时，由于逆磁致伸缩效应，在接收线圈中产生感应电动势，通过测量发射信号和接收信号的时间差以及两个线圈的中心位置，即可确定声速在被测样品中的传播速度。该方法虽然简单，但是线圈的中心位置很难精确确定，不可避免的带来测量误差，另外由于接收线圈裸露在空间，很容易受到周围电磁场的干扰，致使接收信号误差增大。

本实用新型的目的是提供一种结构简单合理、操作方便、可靠、而且测量误差小的超声延迟效应测量装置。

根据本实用新型的目的，我们所提出的超声延迟效应测量装置的工作原理是，该装置以采用测量激励线圈和接收线圈的相对位置来代替测量他们地绝对位置的方式，这样可以有效减小测量的误差，在激励线圈和接收线圈周围安装永磁环，可以在激励信号不变的条件下增强接收信号，同时对线圈采取屏蔽措施，可以有效减小周围电磁场的干扰，提高接收信号的信噪比。本实用新型装置的具体结构可根据附图进行描述。该附图为本实用新型装置的结构示意图。附图1为超声延迟效应测量装置的工作状态结构示意图，附图2为附图1的A-A剖面结构示意图，附图3为附图2的局部，剖面结构示意图，附图3为附图1的B-B剖面结构示意图，在附图中1为标尺，2为滑轨，3，为样品定位架，4为样品，5为样品架，6为调整螺母，7为固定螺杆，8为激励线圈接线柱，9为屏蔽罩，10为永磁环，11为激励线圈，12为激励线圈支架，13激励线圈滑动支架底座，14为接收线圈滑动支架底座，15为接收线圈，16为接受线圈接线柱，17测量线圈滑动支架，18为滑动支架固定螺钉，19为样品限位架。

下面根据附图来详细叙述本实用新型装置的具体结构。本实用新型超声延迟效应测量装置的组成是在滑轨2上安装有标尺1、滑动支架3、13、14、19和激励测量线圈等部件，其特征在于装有标尺1的滑轨2上分别装有的样品定位架3、激励线圈滑动支架底座13、接收线圈滑动支架底座14和样品限位架19应在同一轴线上，在样品定位架3的上端装调整螺母6和固定螺杆7，在样品定位架3的中部开有放置样品架5的凹形槽，样品架5内装有样品4，样品限位架19与样品定位架3结构相同，在样品定位架3与样品限位架19之间分别装有激励线圈滑动支架底座13与接收线圈滑动支架底座14，在他们的上端分别装有屏蔽罩9和永磁环10，在激励线圈滑动支架底座13上所装的永磁环10内装有激励线圈11、激励线圈接线柱8和激励线圈支架12，在接收线圈滑动支架底座14上所装的永磁环10内装有接收线圈15、接受线圈接线柱16和激励线圈支架17，在样品定位架3、激励线圈滑动支架底座13、接收线圈滑动支架底座14、样品限位架19的下部均装有滑动支架固定螺钉18。本实用新型装置的其它特征在于样品定位架3、样品限位架19中所开有放置样品架5凹形槽的水平线应与激励线圈11、接收线圈15的中心线应为同心轴线。另外还有屏蔽罩9、永磁环10、激励线圈11联接激励线圈接线柱8、激励线圈支架12与激励线圈滑动支架底座13均为绝缘装配。屏蔽罩9、永磁环10、接收线圈15联接接收线圈接线柱16、激励线圈支架17均为绝缘装配。样品定位架3、激励线圈滑动支架底座13、接收线圈滑动支架底座14和样品限位架19在与装有标尺1的滑轨2上应为滑动配合安装。4个滑动支架座可以在滑轨2上任意滑动，并由滑动支架固定螺钉18锁定在滑轨上。

本实用新型装置的测量工作过程可根据上述内容和附图进行简单描述。首先将样品定位架3和样品限位架19滑至滑轨2两端，再将样品4放入样品架5中，然后将样品架5分别穿激励线圈滑动支架底座13上的激励线圈11和接收线圈滑动支架底座14上的接收线圈15，移动样品定位架3，使样品架5置于样品定位架3中，旋紧滑动支架固定螺钉18，固定样品定位架3，旋紧调整螺母6，固定样品架5，旋紧固定螺杆7，固定样品架5中的样品4；滑动样品限位支架19的操作同滑动样品定位架3。在测量样品4时，将激励脉冲信号通过激励线圈接线柱8加在激励线圈11上，检测设备的输入端接在接收线圈接线柱16上，读出激励线圈滑动支架底座13和接收线圈滑动支架底座14在标尺上的位置，记录检测设备上检测的超声延迟时间，移动接收线圈滑动支架底座14，再次测量，两次测量的超声延迟时间之差(Δt)即为超声波在移动接收线圈滑动支架底座14前后对应的传播距离(Δx)，由此可计算出超声波在被测样品4中的传播速度(v＝Δx/Δt)和被测样品的弹性模量(E＝ρv²)。