CN105510443A - 一种低温超声振动疲劳实验*** - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种低温超声振动疲劳实验***，包括压电换能器及超声信号发生器，所述压电换能器的电能输入端与超声信号发生器的交流电信号输出端电连接，所述压电换能器的机械振动输出端上连接试件；还包括低温箱，所述低温箱为密闭的箱体结构，试件位于所述低温箱中，所述低温箱中还设置有冷却器，低温箱的外部还设置有冷却装置，所述冷却装置通过管道与冷却器相连；所述冷却器为螺旋盘管状结构，试件的往复运动方向位于螺旋盘管状结构的轴线上；还包括设置于低温箱中的对流风扇，所述对流风扇的轴线与螺旋盘管状结构的轴线共线。本***可高效率的对试件进行低温振动疲劳加载实验。

Description

一种低温超声振动疲劳实验***

技术领域

本发明涉及疲劳试验设备技术领域，用于低温环境条件下材料的疲劳性能测试，特别是涉及一种低温超声振动疲劳实验***。

背景技术

由于金属材料低温脆性的存在，与低温环境条件相关的机械设备、构件在低于室温的条件下受到交变载荷作用下，很容易导致低温疲劳破坏。在北方寒冷地区冬季最低温度可达-30℃，在地球北极和南极冬季最低温度可达-80℃。在生活和生产中有很多机械和装置零部件工作在低温环境下，如在北方运行的汽车、大型油轮、破冰船、高铁，有的部件在设计寿命内，要承受10⁷以上的周次循环载荷，精确研究金属材料在低温环境条件下的超高周疲劳性能，为上述设备或部件的设计提供参考，可达到保证对应设备设计寿命下部件力学性能的可靠性和节约制造部件的材料的目的。

现有常用的传统疲劳实验***加载频率都在100Hz以下，要实现10⁹周次以上的超高周疲劳循环加载，如采用传统的50Hz的高频疲劳实验机，大约需要230天的时间，在科研过程中开展10⁹以上的超高周疲劳研究，需要很大的时间和精力成本，不利于设备或部件的研发周期。

发明内容

现有的超声振动疲劳试验***不能进行低温环境条件下的疲劳加载准确模拟，本发明提供了一种低温超声振动疲劳实验***。

为解决上述问题，本发明提供的一种低温超声振动疲劳实验***通过以下技术要点来达到目的：一种低温超声振动疲劳实验***，包括压电换能器及超声信号发生器，所述压电换能器的电能输入端与超声信号发生器的交流电信号输出端电连接，所述压电换能器的机械振动输出端上连接试件；

还包括低温箱，所述低温箱为密闭的箱体结构，试件位于所述低温箱中，所述低温箱中还设置有冷却器，低温箱的外部还设置有冷却装置，所述冷却装置通过管道与冷却器相连；

所述冷却器为螺旋盘管状结构，试件的往复运动方向位于螺旋盘管状结构的轴线上；

还包括设置于低温箱中的对流风扇，所述对流风扇的轴线与螺旋盘管状结构的轴线共线。

具体的，以上设置的低温箱，用于为试件提供低温周期振动疲劳实验环境，设置的超声信号发生器用于把市电或其他电力来源转换成高频交流电信号，压电换能器用于将所述高频交流电信号转换成机械振动信号，这样，以上机械振动信号作用于试件，可使得试件在某一低温环境中完成周期振动疲劳实验。这样，本装置相较于现有振动疲劳实验设备，可模拟被测试试件的实际工作低温环境，便于得到能直接反映试件在某一低温环境下，准确的周期振动疲劳性能试验数值或测量数值。

以上设置的冷却器及冷却装置中，冷却器作为换热部件，用于吸收低温箱中的热量，冷却装置与冷却器之间的管道用于循环冷流体，冷流体作为以上热量的载体；以上热量通过冷却装置与冷却器之间的管道传递到冷却装置后，在冷却装置中释放，冷流体再次进入到冷却器中，继续对低温箱中环境进行降温。

具体的，根据低温箱中所需要的温度值，以上冷却器可以设置成一个蒸发器，冷却装置可以设置成一个冷凝器，冷却介质采用氟利昂，即对低温箱进行降温采用空调的原理；根据试件的具体测试需要，若需要在低温箱中得到一个深冷环境，冷却器可以采用一根螺旋状的换热管道，即弯曲成弹簧状的换热管道，冷却装置包括降温装置及冷流体循环装置，以间壁式换热的原理，冷流体采用甲醇或乙醇，通过冷流体循环装置强迫冷流体在冷却器及冷却装置之间循环，达到可将低温箱中温度冷却至零下110℃以下的目的，实现低温箱中温度可在室温与极低的温度内线性可调，作为本领域技术人员，冷却装置也可不包括降温装置，即采用注入深冷的冷流体并使冷流体循环的方案也可实现发明目的。

进一步的，由于试件在测试工况下，试件上各点可能产生不等速的发热，为利于测试工况下试件上各点温度的均匀性，使得各点的温度尽量实验要求的温度，在冷却器的轴线上设置对流风扇，以上对流风扇工作时产生的风力可实现对试件各点的强制冷却，达到均匀试件各点温度的目的。

进一步的，对冷却器特定形状的限定，同时对试件往复运动方向与冷却器轴线位置的限定，便于实现对试件侧面各点的均匀冷却，通过对流风扇的强制对流，便于实现对试件侧面各点的快速、均匀降温，减小因为低温箱各点散热的不均匀性或冷却器相对于试件的不对称性等导致的试件各点环境温度不均匀的程度，利于得到更准确的实验要求温度下试件的低温振动疲劳性能数值。

更进一步的技术方案为：

由于现有压电换能器中无论采用单晶或陶瓷材料，得到的机械变形位移均很小，如仅有几微米，为放大以上位移，以得到更为准确的测量值，所述压电换能器的机械振动输出端上还连接有位移放大器，所述试件连接于位移放大器上。所述位移放大器是基于谐振时不同部位位移不同，实现振动位移的放大。比较常用的形状有:指数形、圆锥形、阶梯形位移放大器。

由于压电换能器及位移放大器在工作时均有发热现象，为避免或减轻以上发热对试件的正常低温测试造成影响，还包括侧面设置有翅片的延长杆，所述试件通过延长杆与位于放大器相连。设置在延长杆侧面上的翅片用于进一步强化延长杆表面的散热效果，减小对试件温度的影响。

在具体运用时，为避免针对本实验***对压电换能器进行特殊设计以使得其适应低温环境，优选是将压电换能器设置在低温箱的外部，这样，要在低温箱中得到密闭的低温环境，本***中的周期振动部件需要与低温箱产生固定约束关系，为延长低温箱的使用寿命，所述低温箱包括低温箱外层及低温箱内层，所述低温箱外层为材质为金属的箱体结构，所述低温箱内层为设置于低温箱外层内侧的隔热层。本低温箱结构中，低温箱外层作为低温箱的强度层，低温箱内侧作为隔热层，以使得本***在工作时，低温箱外层与外界发生充分的热交换也不至于使得低温箱内部热吸收过快，这样，便于实现本***在工作时，作为低温箱强度层的低温箱外层温度不至于过低，达到延长低温箱使用寿命的目的。

为便于实现本***周期振动加载及控制、试件环境温度的自动控制，还包括控制器，所述超声信号发生器的控制端和/或输出端与控制器电连接、所述冷却装置的控制端和/或反馈端与控制器电连接。

为便于直观的获取低温箱内的温度值，实时监控低温箱中的温度，并实现以上温度引导本***自动开始或停止工作，还包括设置于所述低温箱上的温度传感器，所述温度传感器的信号输出端与控制器电连接。

为便于实时监测疲劳裂纹的萌生和扩展过程，并实现以上疲劳裂纹引导本***的自动启停，还包括设置于低温箱中的红外摄像机，所述红外摄像机的信号采集端正对所述试件，所述红外摄像机的信号输出端与控制器电连接。

为使得本***可实现低温、真空环境下的试件振动疲劳实验，同时实现真空隔热，利于隔热效果，以提高对试件的温度控制精度，得到更为准确的低温振动疲劳实验值，所述低温箱上还开设有真空接口，所述真空接口通过管道连接有位于低温箱外部的真空泵。本方案还具有降低冷却介质用量，降低能耗的目的。

作为一种便于提高本***实验效率的具体实现方案，所述超声信号发生器为可输出频率不低于20kHz的超声正弦波信号的超声信号发生装置。通过本方案，如加载频率为20kHz，能够方便地进行快速超高周疲劳实验，可在一天之内实现1×10⁹周次的循环加载，而采用传统的50Hz的高频疲劳实验机，大约需要230天的时间，大大的缩短了实验周期，使得在科研过程中开展10⁹以上的超高周疲劳研究具有更强的可行性。故本方案可实现：在短时间内达到超高周次疲劳加载，相对于传统疲劳试验机，可以节省大量时间，大幅减少设备的能源消耗。

还包括用于检测试件震动位移的位移传感器；

所述低温箱为设置有上盖的箱体结构，压电换能器固定于上盖上。以上位移传感器主要用于在实验开始之前，标定实验***的振幅，以保证***稳定可靠的运行；以上低温箱的结构形式，便于更换试件。

本发明具有以下有益效果：

1、本发明中，能够进行低温环境条件下的超声振动疲劳实验，可模拟被测试试件的实际工作温度环境，便于得到能直接反映试件在低温环境下，准确的周期振动疲劳性能试验数值或测量数值。

2、由于试件在测试工况下，试件上各点可能产生不等速的发热，为利于测试工况下试件上各点温度的均匀性，使得各点的温度尽量实验要求的温度，在冷却器的轴线上设置对流风扇，以上对流风扇工作时产生的风力可实现对试件各点的强制冷却，达到均匀试件各点温度的目的。

3、对冷却器特定形状的限定，同时对试件往复运动方向与冷却器轴线位置的限定，便于实现对试件侧面各点的均匀冷却，通过对流风扇的强制对流，便于实现对试件侧面各点的快速、均匀降温，减小因为低温箱各点散热的不均匀性或冷却器相对于试件的不对称性等导致的试件各点环境温度不均匀的程度，利于得到更准确的实验要求温度下试件的低温振动疲劳性能数值。

4、采用压电换能器及超声信号发生器作为机械振动产生元件，便于得到对工件进行快速甚至高频疲劳加载，在短时间内达到超高周周次疲劳加载，相对于传统疲劳试验机，可以节省大量时间，大幅减少设备的能源消耗，如采用输出频率为20kHz的超声正弦波信号的超声信号发生器及与该超声正弦波信号匹配的压电换能器。

附图说明

图1是本发明所述的一种低温超声振动疲劳实验***一个具体实施例的结构示意图；

图2是本发明所述的一种低温超声振动疲劳实验***一个具体实施例中，低温箱的局部结构示意图；

图3是本发明所述的一种低温超声振动疲劳实验***一个具体实施例中，上盖及冷却器的结构及连接关系示意图；

图4是本发明所述的一种低温超声振动疲劳实验***一个具体实施例中，延长杆的结构示意图。

图中的标号分别代表：1、压电换能器，2、位移放大器，3、延长杆，4、试件，5、上盖，6、冷却介质进口，7、冷却介质出口，8、冷却器，9、温度传感器，10、低温箱外层，11、低温箱内层，12、红外摄像机，13、对流风扇，14、真空接口，15、冷却装置，16、真空泵，17、超声信号发生器，18、控制器，19、密封橡胶圈，20、密封减震橡胶圈。

具体实施方式

下面结合实施例对本发明作进一步的详细说明，但是本发明的结构不仅限于以下实施例。

实施例1：

如图1至图4所示，一种低温超声振动疲劳实验***，包括压电换能器1及超声信号发生器17，所述压电换能器1的电能输入端与超声信号发生器17的交流电信号输出端电连接，所述压电换能器1的机械振动输出端上连接试件4；

还包括低温箱，所述低温箱为密闭的箱体结构，试件4位于所述低温箱中，所述低温箱中还设置有冷却器8，低温箱的外部还设置有冷却装置15，所述冷却装置15通过管道与冷却器8相连；

所述冷却器8为螺旋盘管状结构，试件4的往复运动方向位于螺旋盘管状结构的轴线上；

还包括设置于低温箱中的对流风扇13，所述对流风扇13的轴线与螺旋盘管状结构的轴线共线。

本实施例中，以上设置的低温箱，用于为试件4提供低温周期振动疲劳实验环境，设置的超声信号发生器17用于把市电或其他电力来源转换成高频交流电信号，压电换能器1用于将所述高频交流电信号转换成机械振动信号，这样，以上机械振动信号作用于试件4，可使得试件4在某一低温环境中完成周期振动疲劳实验。这样，本装置相较于现有振动疲劳实验设备，可模拟被测试试件4的实际工作低温环境，便于得到能直接反映试件4在某一低温环境下，准确的周期振动疲劳性能试验数值或测量数值。

以上设置的冷却器8及冷却装置15中，冷却器8作为换热部件，用于吸收低温箱中的热量，冷却装置15与冷却器8之间的管道用于循环冷流体，冷流体作为以上热量的载体；以上热量通过冷却装置15与冷却器8之间的管道传递到冷却装置15后，在冷却装置15中释放，冷流体再次进入到冷却器8中，继续对低温箱中环境进行降温。

具体的，根据低温箱中所需要的温度值，以上冷却器8可以设置成一个蒸发器，冷却装置15可以设置成一个冷凝器，冷却介质采用氟利昂，即对低温箱进行降温采用空调的原理；根据试件4的具体测试需要，若需要在低温箱中得到一个深冷环境，冷却器8可以采用一根螺旋状的换热管道，即弯曲成弹簧状的换热管道，冷却装置15包括降温装置及冷流体循环装置，以间壁式换热的原理，冷流体采用甲醇或乙醇，通过冷流体循环装置强迫冷流体在冷却器8及冷却装置15之间循环，达到可将低温箱中温度冷却至零下110℃以下的目的，实现低温箱中温度可在室温与极低的温度内线性可调，作为本领域技术人员，冷却装置15也可不包括降温装置，即采用注入深冷的冷流体并使冷流体循环的方案也可实现发明目的。

进一步的，由于试件4在测试工况下，试件4上各点可能产生不等速的发热，为利于测试工况下试件4上各点温度的均匀性，使得各点的温度尽量实验要求的温度，在冷却器8的轴线上设置对流风扇13，以上对流风扇13工作时产生的风力可实现对试件4各点的强制冷却，达到均匀试件4各点温度的目的。

进一步的，对冷却器8特定形状的限定，同时对试件4往复运动方向与冷却器8轴线位置的限定，便于实现对试件4侧面各点的均匀冷却，通过对流风扇13的强制对流，便于实现对试件4侧面各点的快速、均匀降温，减小因为低温箱各点散热的不均匀性或冷却器8相对于试件4的不对称性等导致的试件4各点环境温度不均匀的程度，利于得到更准确的实验要求温度下试件4的低温振动疲劳性能数值。

实施例2：

如图1至图4所示，本实施例在实施例1的基础上作进一步限定：由于现有压电换能器1中无论采用单晶或陶瓷材料，得到的机械变形位移均很小，如仅有几微米，为放大以上位移，以得到更为准确的测量值，所述压电换能器1的机械振动输出端上还连接有位移放大器2，所述试件4连接于位移放大器2上。所述位移放大器2是基于谐振时不同部位位移不同，实现振动位移的放大。比较常用的形状有:指数形、圆锥形、阶梯形位移放大器2。

由于压电换能器1及位移放大器2在工作时均有发热现象，为避免或减轻以上发热对试件4的正常低温测试造成影响，还包括侧面设置有翅片的延长杆3，所述试件4通过延长杆3与位于放大器相连。设置在延长杆3侧面上的翅片用于进一步强化延长杆3表面的散热效果。

在具体运用时，为避免针对本实验***对压电换能器1进行特殊设计以使得其适应低温环境，优选是将压电换能器1设置在低温箱的外部，这样，要在低温箱中得到密闭的低温环境，本***中的周期振动部件需要与低温箱产生固定约束关系，为延长低温箱的使用寿命，所述低温箱包括低温箱外层10及低温箱内层11，所述低温箱外层10为材质为金属的箱体结构，所述低温箱内层11为设置于低温箱外层10内侧的隔热层。本低温箱结构中，低温箱外层10作为低温箱的强度层，低温箱内侧作为隔热层，以使得本***在工作时，低温箱外层10与外界发生充分的热交换也不至于使得低温箱内部热吸收过快，这样，便于实现本***在工作时，作为低温箱强度层的低温箱外层10温度不至于过低，达到延长低温箱使用寿命的目的。

为便于实现本***周期振动加载及控制、试件4环境温度的自动控制，还包括控制器18，所述超声信号发生器17的控制端和/或输出端与控制器18电连接、所述冷却装置15的控制端和/或反馈端与控制器18电连接。

为便于直观的获取低温箱内的温度值，实时监控低温箱中的温度，并实现以上温度引导本***自动开始或停止工作，还包括设置于所述低温箱上的温度传感器9，所述温度传感器9的信号输出端与控制器18电连接。

为便于实时监测疲劳裂纹的萌生和扩展过程，并实现以上疲劳裂纹引导本***的自动启停，还包括设置于低温箱中的红外摄像机12，所述红外摄像机12的信号采集端正对所述试件4，所述红外摄像机12的信号输出端与控制器18电连接。

实施例3：

如图1至图4所示，本实施例在以上实施例提供的任意一个技术方案的基础上作进一步限定：为使得本***可实现低温、真空环境下的试件4振动疲劳实验，同时实现真空隔热，利于隔热效果，以提高对试件4的温度控制精度，得到更为准确的低温振动疲劳实验值，所述低温箱上还开设有真空接口14，所述真空接口14通过管道连接有位于低温箱外部的真空泵16。本方案还具有降低冷却介质用量，降低能耗的目的。

作为一种便于提高本***实验效率的具体实现方案，所述超声信号发生器17为可输出频率不低于20kHz的超声正弦波信号的超声信号发生装置。通过本方案，如加载频率为20kHz，能够方便地进行快速超高周疲劳实验。故本方案可实现：在短时间内达到超高周次疲劳加载，相对于传统疲劳试验机，可以节省大量时间，大幅减少设备的能源消耗。

还包括用于检测试件4震动位移的位移传感器；

所述低温箱为设置有上盖5的箱体结构，压电换能器1固定于上盖5上。以上位移传感器主要用于在实验开始之前，标定实验***的振幅，以保证***稳定可靠的运行；以上低温箱的结构形式，便于更换试件4。

实施例4：

如图1至图4所示，本实施例提供了一种低温超声振动疲劳实验***的具体方案，该***中，控制器18、超声信号发生器17与压电换能器1依次实现信号连接，压电换能器1、位移放大器2、延长杆3与试件4依次通过螺纹固定连接。进行实验时，将试件4固定在延长杆3下端，超声信号发生器17其输出20KHz的超声正弦波信号，压电换能器1将该超声正弦波信号转换成机械振动信号，然后位移放大器2将该机械振动信号的振动位移振幅放大，通过位移放大器2端部输出纵向振动位移，最后通过延长杆3把振动位移传递给试件4，实现快速循环疲劳加载；压电换能器1的作用主要是把超声信号发生器17产生的电信号，转化为机械振动信号，驱动整个***振动，不断输入能量，使整试件4振幅稳定在目标值；

本实施例中位移放大器2两端直径不等，直径大的一端与压电换能器1通过螺纹固定连接，直径小的一端与延长杆3通过螺纹固定连接。位移放大器2比较常用的形状有:指数形、圆锥形、阶梯形位移放大器2，本实施例中采用圆锥与阶梯形相结合形状；位移放大器2需要满足***20kHz共振模态的要求，振动中与低温箱的上盖5接触处设置振动节点，可以与低温箱的上盖5保持良好接触的同时还能够传递应力波，考虑到密封要求，位移放大器2的最大直径介于60-80mm之间。

为了实现低温环境，为方便***维修、维护和更换试件4，本实施例中低温箱包括上盖5、低温箱外层10、低温箱内层11，本***还包括冷却器8、对流风扇13、温度传感器9，冷却器8上设置有冷却介质进口6、冷却介质出口7，冷却装置15为冷却液循环泵，还包括与控制器18信号连接的温度传感器9。冷却液循环泵和冷却介质进口6、冷却介质进口6通过隔热橡胶软管相连接，接头处使用卡箍的形式进行固定。以上低温箱采用双层设计为低温箱外层10、低温箱内层11的形式旨在实现好的低温隔热效果，作为具体的实现方式，低温箱外层10采用不锈钢机械加工而成的桶状结构，在上边缘处设有凹槽，通过密封橡胶圈19实现与上盖5的密封。低温箱设有真空接口14通过真空管与真空泵16连接，接头处使用卡箍的形式进行固定，真空接口14可与低温箱的容置空间相通，也可将低温箱外层10、低温箱内层11之间设置间隙，真空接口14与所述间隙相通，开启真空泵16就可实现低温箱外层10和低温箱内层11的抽真空处理，或/和对低温箱的容置空间进行抽真空处理，达到提高隔热效果和/或得到试件4的真空实验环境的目的。这样，作为本领域技术人员，以上低温箱内层11可采用保温棉，也可以采用可承受两侧任意一侧为真空环境时，能够承受压应力的金属材料或塑料材料。

低温箱内层11设有红外摄像机12，红外摄像机12的信号采集端与试件4中间段保持水平，红外摄像机12与控制器18信号连接，可实时监测试件4的疲劳裂纹的萌生和扩展过程。红外摄像机12通过强力磁铁吸附在低温箱的内壁上。

低温箱的上盖5设置有开口用于位移放大器2穿过上盖5，同时该开口与位移放大器2的连接面处密封固定连接。为更有利于密封和隔热，低温箱上盖5和低温箱的下箱体部分采用台阶式的对接接口固定连接，并在此处设置可同时实现减震和密封功能的密封减震橡胶圈20。

为减少本***中各部件工作过程中产生的热量对试件4温度产生影响，本实施例通过提高延长杆3的散热效果的方法，采用的带有散热耳片的延长杆3。

作为优选，冷却器8采用导热系数高、容易加工的铜管进行加工，加工成多圈螺旋形。其中，铜管直径介于5mm-10mm之间，铜管壁厚介于0.4mm-1mm之间，螺旋直径介于4cm-10cm之间，圈数不少于6圈。

在实验开始前，首先开启真空泵16得到真空实验环境和/或真空隔热环境，然后再开启为冷却液循环泵的冷却装置15，通过温度传感器9实时动态监测低温箱的温度，待温度达到目标值，并且稳定之后再开始实验。

低温箱的形状不局限于圆筒形，但优选设置有圆筒形。为圆筒形的低温箱参数如下：直径范围：20cm-30cm，高度范围：35cm-55cm；

本实施例提供的实验***设计为可设置实验环境温度介于室温至-110℃之间，故选用循环于冷却器8和冷却装置15之间的冷流体为甲醇或乙醇。

作为优选，为使试件4各点的温度分布更均匀，采用强对流的方式，本实施例在低温箱内安放对流风扇13，冷却器8的轴线位于竖直方向，试件4位于冷却器8的轴线上，所述对流风扇13在冷却器8正下方，试件4在冷却器8中或冷却器8的上方，对流风扇13距冷却器8的距离介于3cm-15cm之间。

以上内容是结合具体的优选实施方式对本发明作的进一步详细说明，不能认定本发明的具体实施方式只局限于这些说明。对于本发明所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明的技术方案下得出的其他实施方式，均应包含在本发明的保护范围内。

Claims (10)

1.一种低温超声振动疲劳实验***，包括压电换能器（1）及超声信号发生器（17），所述压电换能器（1）的电能输入端与超声信号发生器（17）的交流电信号输出端电连接，所述压电换能器（1）的机械振动输出端上连接试件（4）；

还包括低温箱，所述低温箱为密闭的箱体结构，试件（4）位于所述低温箱中，所述低温箱中还设置有冷却器（8），低温箱的外部还设置有冷却装置（15），所述冷却装置（15）通过管道与冷却器（8）相连；

其特征在于，所述冷却器（8）为螺旋盘管状结构，试件（4）的往复运动方向位于螺旋盘管状结构的轴线上；

还包括设置于低温箱中的对流风扇（13），所述对流风扇（13）的轴线与螺旋盘管状结构的轴线共线。

2.根据权利要求1所述的一种低温超声振动疲劳实验***，其特征在于，所述压电换能器（1）的机械振动输出端上还连接有位移放大器（2），所述试件（4）连接于位移放大器（2）上。

3.根据权利要求2所述的一种低温超声振动疲劳实验***，其特征在于，还包括侧面设置有翅片的延长杆（3），所述试件（4）通过延长杆（3）与位于放大器（2）相连。

4.根据权利要求1所述的一种低温超声振动疲劳实验***，其特征在于，所述低温箱包括低温箱外层（10）及低温箱内层（11），所述低温箱外层（10）为材质为金属的箱体结构，所述低温箱内层（11）为设置于低温箱外层（10）内侧的隔热层。

5.根据权利要求1所述的一种低温超声振动疲劳实验***，其特征在于，还包括控制器（18），所述超声信号发生器（17）的控制端和/或输出端与控制器（18）电连接、所述冷却装置（15）的控制端和/或反馈端与控制器（18）电连接。

6.根据权利要求5所述的一种低温超声振动疲劳实验***，其特征在于，还包括设置于所述低温箱上的温度传感器（9），所述温度传感器（9）的信号输出端与控制器（18）电连接。

7.根据权利要求5所述的一种低温超声振动疲劳实验***，其特征在于，还包括设置于低温箱中的红外摄像机（12），所述红外摄像机（12）的信号采集端正对所述试件（4），所述红外摄像机（12）的信号输出端与控制器（18）电连接。

8.根据权利要求1至7中任意一项所述的一种低温超声振动疲劳实验***，其特征在于，所述低温箱上还开设有真空接口（14），所述真空接口（14）通过管道连接有位于低温箱外部的真空泵（16）。

9.根据权利要求1至7中任意一项所述的一种低温超声振动疲劳实验***，其特征在于，所述超声信号发生器（17）为可输出频率不低于20kHz的超声正弦波信号的超声信号发生装置。

10.根据权利要求1至7中任意一项所述的一种低温超声振动疲劳实验***，其特征在于，还包括用于检测试件（4）震动位移的位移传感器；

所述低温箱为设置有上盖（5）的箱体结构，压电换能器（1）固定于上盖（5）上。