[实用新型]一种适用于宽温域的固体应力波传播速率测试装置

说明书

本实用新型公开了一种适用于宽温域的固体应力波传播速率测试装置，包括声发射信号采集系统、至少两个前置放大器、温度控制箱、楔形固体结构及至少两个压电陶瓷声发射换能器。本实用新型的测试装置可表征出不同温度下固体应力波传播速率，并克服传统超声波波速测试的技术缺陷。

技术领域

本实用新型涉及固体材料超声波测试技术领域，特别涉及一种适用于宽温域的固体应力波传播速率测试装置。

背景技术

航空航天、武器系统等领域的某些固体材料服役于宽温域环境，如何在宽温域下监测材料的损伤破坏并获得高精度的损伤定位信息尤为重要。在宽温域环境下，温度加载不仅会加速材料的损伤破坏，还会改变固体应力波传播速率，仅用唯一波速计算损伤源位置在宽温域条件下是行不通的。因此，需要建立一种适用于宽温域固体应力波传播速率的测试装置和方法，寻找出波速与温度之间的关系。但目前多数的波速测试方法基于超声波无损检测，不适用于变温环境的波速测试。而应用于监测固体材料损伤破坏的声发射监测方法具有自动激励和接收超声信号功能，用于表征宽温域下的固体波速具有一定潜力。

实用新型内容

本实用新型的目的是克服上述背景技术中不足，提供一种适用于宽温域的固体应力波传播速率测试装置，可表征出不同温度下固体应力波传播速率，并克服传统超声波波速测试的技术缺陷。

为了达到上述的技术效果，本实用新型采取以下技术方案：

一种适用于宽温域的固体应力波传播速率测试装置，包括声发射信号采集系统、至少两个前置放大器、温度控制箱、楔形固体结构及至少两个压电陶瓷声发射换能器；所述压电陶瓷声发射换能器安装于楔形固体结构上，楔形固体结构采用与待测材料相同的材料制成，且所有压电陶瓷声发射换能器的中心位于楔形固体结构的同一高度，楔形固体结构安装于温度控制箱内，前置放大器与压电陶瓷声发射换能器一一对应并通过信号线连接，前置放大器与声发射信号采集系统通过信号线连接；其中，声发射信号采集系统可采用现有的具有声发射激励功能的声发射信号采集系统，其不仅能作为超声信号发生器，发射特定的脉冲信号，而且还能以微秒级高速响应声发射信号，且在使用时，选择合适的脉冲信号在一定程度上能提高信噪比，接收到保真的声发射信号；前置放大器则用于接收来自压电陶瓷声发射换能器感受到的模拟电压信号，并向声发射信号采集系统输出放大后的模拟电压信号；温度控制箱是可实现宽温域环境的装置，能实时调控材料所处的环境温度；具有升降温和保温功能，且优选温度精度达0.1℃；将待测材料制成楔形体结构还可实现测量不同材料厚度时的固体应力波传播速率，压电陶瓷声发射换能器则是一种集发射和接收信号功能为一体的器件，因此，可设定至少一个压电陶瓷声发射换能器作为发射端，至少一个压电陶瓷声发射换能器作为接收端。

进一步地，所述压电陶瓷声发射换能器及前置放大器的数量均为两个，即使用两个相同型号的压电陶瓷声发射换能器，采用单端发射、单端接收的测试方法。

进一步地，所述两个压电陶瓷声发射换能器安装于楔形固体结构上的间隔距离至少为60mm。

进一步地，考虑到压电陶瓷声发射换能器距离楔形固体结构边缘太近会造成信号混叠，所述两个压电陶瓷声发射换能器距离楔形固体结构的边缘的距离不小于20mm。

进一步地，所述声发射信号采集系统中设置脉冲个数为5个、脉冲宽度为5μs、脉冲间隔时间为1000ms、采样频率为10MHz，可使得监测到的声发射信号更真实。

同时，本实用新型还公开了一种适用于宽温域的固体应力波传播速率测试方法，由上述的适用于宽温域的固体应力波传播速率测试装置实现，且具体包括以下步骤：

A.完成各零部件的连接及安装并启动压电陶瓷声发射换能器、前置放大器、温度控制箱、声发射信号采集系统，并通过温度控制箱设定当前温度控制箱内的温度为A1摄氏度；