用L-,CR-超聲波測量切向應(yīng)力的相關(guān)影響因素研究.pdf

1、材料和零件的應(yīng)力狀況反映機(jī)械構(gòu)件的工作狀態(tài)，既是衡量產(chǎn)品安全性、可靠性的關(guān)鍵指標(biāo)，也對產(chǎn)品的性能特別是精密機(jī)械系統(tǒng)的精度和穩(wěn)定性有重要影響。作為最有前景的無損應(yīng)力檢測技術(shù)，超聲波法以其獨(dú)特的優(yōu)越性，近年來得到廣泛的發(fā)展和應(yīng)用。 常見的體波法和表面波法由于自身的特點(diǎn)，應(yīng)用范圍受到限性，基于聲彈性理論的臨界折射縱波(Critically Refracted Longitudinal wave，LCR波)法通過特殊的測量原理和方法，使

2、得從物體表面檢測內(nèi)部的切向應(yīng)力狀況成為可能，為超聲應(yīng)力測量開辟了新的思路。 超聲換能器是發(fā)射和接收超聲波的關(guān)鍵元件，其性能對整個(gè)系統(tǒng)的工作特性有著至關(guān)重要的影響。為了更有效的發(fā)射和接收LCR波，有必要研制適合LCR波測量的專用超聲換能器。本文從Mason機(jī)電等效電路、阻抗匹配、制作特殊的吸聲背襯等方面對LCR波換能器的設(shè)計(jì)進(jìn)行了分析和研究。 傳播聲時(shí)是整個(gè)測量系統(tǒng)中的關(guān)鍵，其測量水平?jīng)Q定應(yīng)力的測量精度，由于應(yīng)力引起的聲時(shí)

3、變化非常小，實(shí)驗(yàn)采用基于邏輯門絕對傳輸時(shí)間原理工作的“時(shí)間—數(shù)字轉(zhuǎn)換器”(TDC)完成高精度時(shí)間間隔的測量，解決了超聲檢測中納秒級(jí)時(shí)間測量難點(diǎn)。測量系統(tǒng)硬件平臺(tái)將各個(gè)功能模塊整合到一起，使得整體體積小型化，便于現(xiàn)場測量。 應(yīng)力測量得到的波形非常復(fù)雜，相關(guān)的影響因素也很多。實(shí)驗(yàn)從聲時(shí)傳播路徑著手分析了波形的形成機(jī)理，并討論了楔塊及傾斜角度、傳播衰減、試塊厚度和耦合介質(zhì)等相關(guān)的影響因素。通過定性與定量實(shí)驗(yàn)顯示，試件中LCR波傳播聲時(shí)