CN113777173A - 超声非线性测量夹持装置及其测量方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种超声非线性测量夹持装置及其测量方法。超声非线性测量夹持装置包括本体和调节机构；试件放置于所述容纳槽内，且所述调节机构能够调节所述测量机构与所述试件的相对位置和/或调节所述测量机构与所述试件之间的相对压力。本发明提供的超声非线性测量夹持装置及其测量方法，通过容纳槽限制试件和测量机构的位置，保证测量机构中的超声基波发射探头和超声高次谐波接收探头的严格对中，并通过调节机构对测量机构上施加可控压力，保证测量机构与试件紧密耦合，从而提高超声非线性检测的精度。而且本体上还设置有刻度标尺，可以方便的读取和控制测量距离，提高试验的便捷性。
Description
技术领域
本公开涉及超声测试技术领域，尤其涉及一种超声非线性测量夹持装置及其测量方法。
背景技术
材料在损伤过程中产生的位错和析出相的演化会引发其超声非线性响应，使得单一频率的超声波产生高次谐波分量，通过对高次谐波的测量可以反映材料的微观组织演化情况，从而实现对材料早期损伤的无损检测评估。由于超声非线性信号对损伤十分敏感，因此需要确保测量的准确性。在检测过程中，超声波发射探头和接收探头必须严格对中，并且要与试件紧密耦合以避免超声能量的耗散以及其余非试件本身非线性的引入，确保试验的可重复性及可靠性。
目前在进行超声非线性检测时，大多并未设计专用的夹持装置，而是通过在探头上放置重物来保证探头与试件的耦合，这样施加的力无法准确控制，无法保证探头与试件之间的紧密耦合。另外，在探头对中和测量距离的控制方面也大多采用目测或者标尺测量的方式，由于超声非线性测量***信号处理的原因本身就会引起较大的试验误差，需要多次测量来减少误差，而目前的方法操作麻烦，并且会引入较大的偶然误差，无法保证测试结果的准确性。
发明内容
为了避免现有技术的不足，本发明设计了一种利用容纳槽对试件和测量机构进行相对位置的限定而增加测量精度的超声非线性测量夹持装置及其测量方法，以解决现有技术中无法试件和探头之间可靠定位及耦合而影响测量效果的问题。
为实现上述目的，本发明提供一种超声非线性测量夹持装置，包括：
本体，所述本体上设置有滑槽和容纳槽；
调节机构，所述调节机构可滑动的设置于所述滑槽内；
试件放置于所述容纳槽内，测量机构放置于所述试件上，且所述调节机构能够调节所述测量机构与所述试件的相对位置和/或调节所述测量机构与所述试件之间的相对压力。
所述调节机构包括滑动调节件和压力调节件，所述滑动调节件可滑动的设置于所述滑槽内，所述压力调节件设置于所述滑动调节件上，所述压力调节件抵接于所述测量机构上，且所述压力调节件能够调节所述测量机构与所述试件之间的相对压力。
所述滑槽的数量为两个，两个所述滑槽相互平行设置，所述滑动调节件的截面为U形，所述U形的第一端设置于一个所述滑槽内，所述U形的第二端设置于另一所述滑槽内，且所述U形的开口朝向所述容纳槽。
所述压力调节件贯穿所述滑动调节件的底部，且所述压力调节件的第一端处于所述滑动调节件的外部，所述压力调节件的第二端处于所述滑动调节件的内部，所述第二端抵接于所述测量机构上。
所述压力调节件包括螺栓，所述滑动调节件上设置有螺纹孔，所述螺栓与所述螺纹孔配合，所述螺栓伸入所述滑动调节件内部的端部抵接于所述测量机构上。
所述滑动调节件包括滑块，所述滑块与所述滑槽滑动配合，且所述滑块的截面和所述滑槽的截面均为T形。
所述容纳槽包括相互连通的试件容纳区和测量机构容纳区，所述试件放置于所述试件容纳区内，所述测量机构放置于所述测量机构容纳区内，且部分所述测量机构进入所述试件容纳区内且抵接于所述试件上。
所述调节机构的数量为两个，两个所述调节机构均设置于所述滑槽内，所述测量机构包括超声基波发射探头和超声高次谐波接收探头，且一个所述调节机构抵接于所述超声基波发射探头上，另一所述调节机构抵接于所述超声高次谐波接收探头上。
所述本体上设置有刻度标尺。
所述容纳槽在所述本体的顶面上形成第一开口，所述容纳槽在所述本体的端面上形成第二开口，所述试件由所述第二开口放入所述容纳槽，所述测量机构由所述第一开口放入所述容纳槽内。
一种上述的超声非线性测量夹持装置的测量方法，包括：
步骤S1、确定试件，并根据试件选择测量机构；
步骤S2、将试件放入容纳槽内，并将步骤S1中选择的测量机构放置于试件上，并将调节机构抵接于测量机构上；
步骤S3、调节机构调节测量机构相对于试件的位置和/或测量机构对试件的压力；
步骤S4、测量机构对试件进行测量，并得出超声非线性系数。
所述调节机构的数量为两个，两个所述调节机构均设置于所述滑槽内，所述测量机构包括超声基波发射探头和超声高次谐波接收探头，且一个所述调节机构抵接于所述超声基波发射探头上，另一所述调节机构抵接于所述超声高次谐波接收探头上，在步骤S3中还包括：
调节超声基波发射探头相对于试件的位置和/或超声基波发射探头与试件之间的相对压力；
调节超声高次谐波接收探头相对于试件的位置和/或超声高次谐波接收探头相对于试件的相对压力。
所述调节机构包括滑动调节件和压力调节件，所述滑动调节件可滑动的设置于所述滑槽内，所述压力调节件设置于所述滑动调节件上，所述压力调节件抵接于所述测量机构上，且所述压力调节件能够调节所述测量机构与所述试件之间的相对压力，在步骤S3中还包括：
滑动调节件调节测量机构相对于试件的位置；
压力调节件调节测量机构与试件之间的相对压力。
本发明提供的超声非线性测量夹持装置及其测量方法，通过容纳槽限制试件和测量机构的位置，保证测量机构中的超声基波发射探头和超声高次谐波接收探头的严格对中，并通过调节机构的对测量机构上施加可控压力，保证测量机构与试件紧密耦合，从而提高超声非线性检测的精度。而且本体上还设置有刻度标尺，可以方便的读取和控制测量距离，提高试验的便捷性。
附图说明
此处附图示出符合本发明的实施例，与说明书一起用于解释本公开。对于本领域普通技术人员来讲，还可以根据这些附图获得其他的附图。
下面结合附图和实施方式对本发明一种超声非线性测试夹持装置进行进一步详细说明。
图1为本发明提供的实施例的超声非线性测试夹持装置的整体示意图。
图2为本发明提供的实施例的超声非线性测试夹持装置的结构示意图。
图3为本发明提供的实施例的滑动调节件的结构示意图；
图4为本发明提供的实施例的本体的结构示意图；
图5为本发明提供的实施例的超声非线性测试夹持装置的使用状态图；
图6为本发明提供的实施例的测量方法的流程图；
图中：1、本体；11、滑槽；12、容纳槽；3、测量机构；4、试件；21、滑动调节件；22、压力调节件；13、试件容纳区；14、测量机构容纳区。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用于解释本发明，并不用于限定本发明。
如图1至图6所示的超声非线性测量夹持装置，包括：本体1和调节机构，所述本体1上设置有滑槽11和容纳槽12，所述调节机构可滑动的设置于所述滑槽11内，试件4放置于所述容纳槽12内，测量机构放置于试件4上，且所述调节机构能够调节所述测量机构3与所述试件4的相对位置和/或调节所述测量机构3与所述试件4之间的相对压力。
在使用时，根据试件4和测量要求选择相对的测量机构3，将试件4和测量机构依次放入至容纳槽12内，通过调节机构调节测量机构3的位置，使测量机构3到达试件4的设定位置，然后再次调节测量机构3与试件4之间的相对压力，使测量机构3能够根据设定的要求对试件4进行测量。通过在本体1上可移动设置的调节机构对测量机构3进行调节，能够有效的克服现有技术中试件4与测量机构3之间无法可靠固定且无法产生紧密耦合而影响测量精度的问题，同时因容纳槽12的尺寸限定，能够保证测量机构3在测量过程中严格对中，尽可能的减小测量误差，进一步增加测量精度。
优选的，所述相对压力根据试件及测量机构的要求进行选择。
具体的，所述调节机构包括滑动调节件21和压力调节件22，所述滑动调节件21可滑动的设置于所述滑槽11内，所述压力调节件22设置于所述滑动调节件21上，所述压力调节件22抵接于所述测量机构3上，且所述压力调节件22能够调节所述测量机构3与所述试件4之间的相对压力。所述滑动调节件21能够沿所述滑槽11的限定方向进行移动，也即滑动调节件21只能带动测量机构3沿滑槽11上的设定方向进行移动，调节测量机构3在容纳槽12内的位置，优选的，所述滑槽11为条形槽，所述测量机构3只能沿所述容纳槽12的单一方向移动，从而只能在试件4上的设定位置所在线段上移动，增加测量精度。所述压力调节件22能够调节施加在测量机构3上的压力，从而能够调节测量机构3与试件4之间的相对压力，从而能够保证测量机构3在设定压力下对试件4进行测量。
作为另一种实施方式，所述滑槽11的数量为两个，两个所述滑槽11相互平行设置，所述滑动调节件21的截面为U形，所述U形的第一端设置于一个所述滑槽11内，所述U形的第二端设置于另一所述滑槽11内，且所述U形的开口朝向所述容纳槽12。也即所述滑动调节件21扣设于所述本体1上，且所述滑动调节件21的两端能够在两个滑槽11内同步滑动，从而保证测量机构3在容纳槽12内能够进行可靠移动。
需要说明的是，所述压力调节件22贯穿所述滑动调节件21的底部，且所述压力调节件22的第一端处于所述滑动调节件21的外部，所述压力调节件22的第二端处于所述滑动调节件21的内部，所述第二端抵接于所述测量机构3上，通过调节第一端能够同步的调节施加在测量机构3上的压力，从而实现调节测量机构3与试件4之间的相对压力的调节。
优选的，所述压力调节件22包括螺栓，所述滑动调节件21上设置有螺纹孔，所述螺栓与所述螺纹孔配合，所述螺栓伸入所述滑动调节件21内部的端部抵接于所述测量机构3上，通过螺栓与螺纹孔的配合，实现螺栓的上下移动，从而能够调节对测试机构3的挤压力度。
作为一种实施方式，所述滑动调节件21包括滑块，所述滑块与所述滑槽11滑动配合，且所述滑块的截面和所述滑槽11的截面均为T形。利用T形的形状避免滑块由滑槽11内脱出而影响调节机构的调节可靠性。
作为一种实施方式，所述容纳槽12包括相互连通的试件容纳区13和测量机构容纳区14，所述试件4放置于所述试件容纳区13内，所述测量机构3放置于所述测量机构容纳区14内，且部分所述测量机构3进入所述试件容纳区内且抵接于所述试件4上。其中试件容纳区13的宽度稍大于试件4的宽度，从而避免试件4在试件容纳区13内自由转动，测量机构容纳区14的宽度稍大于测量机构3的宽度，从而避免测量机构3在测量机构容纳区14内自由转动而无法精确测量的问题。
优选的，所述调节机构的数量为两个，两个所述调节机构均设置于所述滑槽11内，所述测量机构3包括超声基波发射探头和超声高次谐波接收探头，且一个所述调节机构抵接于所述超声基波发射探头上，另一所述调节机构抵接于所述超声高次谐波接收探头上。超声激发设备产生的单一频率的超声信号由超声基波发射探头射入试件4，在试件4中传播并与试件4的微观组织结构互相作用产生高次谐波分量，传播至右侧超声高次谐波接收探头接收超声信号并将其传输如超声信号处理设备，得到试件4材料的超声非线性参数。
可选的是，所述本体1上设置有刻度标尺，通过刻度标尺调节调节机构的位置，便于控制和读取两个调节机构之间的距离，从而提高测量效率和精度。
更为优先的是，所述容纳槽12在所述本体1的顶面上形成第一开口，所述容纳槽12在所述本体1的端面上形成第二开口，所述试件4由所述第二开口放入所述容纳槽12，所述测量机构3由所述第一开口放入所述容纳槽12内。其中所述第一开口的形状与测量机构3的形状相适配，第二开口的形状与试件4的形状相适配。
特别的，所述容纳槽12为贯通槽，所述本体1上相对的两个端面上均设置有所述第二开口。
如图6所示，本发明提供一种上述的超声非线性测量夹持装置的测量方法，包括：
步骤S1、确定试件4，并根据试件4选择测量机构3；其中确定试件4的材料、形状等参数，并确定需要获得试件4的数据来选择测量机构3；
步骤S2、将试件4放入容纳槽12内，并将步骤S1中选择的测量机构3放置于试件4上，并将调节机构抵接于测量机构3上；
步骤S3、调节机构调节测量机构3相对于试件4的位置和/或测量机构3对试件4的压力；使测量机构3能够在试件4上的设定位置采用设定压力进行测量；
步骤S4、测量机构3对试件4进行测量，并得出超声非线性系数。
所述调节机构的数量为两个，两个所述调节机构均设置于所述滑槽11内，所述测量机构3包括超声基波发射探头和超声高次谐波接收探头，且所述超声基波发射探头设置于一个所述调节机构上，所述超声高次谐波接收探头设置于另一所述调节机构上，在步骤S3中还包括：
调节超声基波发射探头相对于试件4的位置和/或超声基波发射探头与试件4之间的相对压力；
调节超声高次谐波接收探头相对于试件4的位置和/或超声高次谐波接收探头相对于试件4的相对压力。
所述调节机构包括滑动调节件21和压力调节件22，所述滑动调节件21可滑动的设置于所述滑槽11内，所述压力调节件22设置于所述滑动调节件21上，所述压力调节件22抵接于所述测量机构3上，且所述压力调节件22能够调节所述测量机构3与所述试件4之间的相对压力，在步骤S3中还包括：
滑动调节件21调节测量机构3相对于试件4的位置；
压力调节件22调节测量机构3与试件4之间的相对压力。
实施例
试件4呈平板狗骨形状，容纳槽12的宽度稍大于平板狗骨形状的宽度但小于平板狗骨形状的长度，容纳槽12的长度大于平板狗骨形状的长度；
选择对应的测量机构3，在试件4表面和超声发射探头和接收探头上涂抹甘油耦合剂；
将测量机构3设置于调节机构上，然后将测量机构3与超声发射装置、滤波器和信号处理***及示波器等设备进行电连接；
通过调节机构将测量机构3调节到平板狗骨形状的试件4的设定位置，并调节测量机构3对试件4的挤压压力至再加大压力波形也不产生变化，读取测量距离；
超声波发射装置发射基频超声信号，信号经发射探头进入试件4，传播一段距离后被接收探头接收，经过滤波和前置放大后进入信号处理***和示波器形成接受信号。
对接收信号进行幅频变换，得到基波和高次谐波幅值，据此得到超声非线性系数，完成测量。
通过以上示例描述，本领域的技术人员易于理解，在考虑说明书及实践这里公开的发明后，将容易想到本公开的其它实施方案。本申请旨在涵盖本公开的任何变型、用途或者适应性变化，这些变型、用途或者适应性变化遵循本公开的一般性原理并包括本公开未公开的本技术领域中的公知常识或惯用技术手段。说明书和实施例仅被视为示例性的，本公开的真正范围和精神由所附的权利要求指出。
此外，尽管在附图中以特定顺序描述了本公开中方法的各个步骤，但是，这并非要求或者暗示必须按照该特定顺序来执行这些步骤，或是必须执行全部所示的步骤才能实现期望的结果。附加的或备选的，可以省略某些步骤，将多个步骤合并为一个步骤执行，以及/或者将一个步骤分解为多个步骤执行等。
在上面的描述中，提供许多具体细节从而给出对本发明的实施方式的充分理解。应可理解的是，本发明不将其应用限制到本说明书提出的部件的详细结构和布置方式。本发明能够具有其他实施方式，并且能够以多种方式实现并且执行。
Claims (13)
1.一种超声非线性测量夹持装置，其特征在于：包括：
本体(1)，所述本体(1)上设置有滑槽(11)和容纳槽(12)；
调节机构，所述调节机构可滑动的设置于所述滑槽(11)内；
试件(4)放置于所述容纳槽(12)内，测量机构(3)放置于所述试件(4)上，且所述调节机构能够调节所述测量机构(3)与所述试件(4)的相对位置和/或调节所述测量机构(3)与所述试件(4)之间的相对压力。
2.根据权利要求1所述的超声非线性测量夹持装置，其特征在于：所述调节机构包括滑动调节件(21)和压力调节件(22)，所述滑动调节件(21)可滑动的设置于所述滑槽(11)内，所述压力调节件(22)设置于所述滑动调节件(21)上，所述压力调节件(22)抵接于所述测量机构(3)上，且所述压力调节件(22)能够调节所述测量机构(3)与所述试件(4)之间的相对压力。
3.根据权利要求2所述的超声非线性测量夹持装置，其特征在于：所述滑槽(11)的数量为两个，两个所述滑槽(11)相互平行设置，所述滑动调节件(21)的截面为U形，所述U形的第一端设置于一个所述滑槽(11)内，所述U形的第二端设置于另一所述滑槽(11)内，且所述U形的开口朝向所述容纳槽(12)。
4.根据权利要求3所述的超声非线性测量夹持装置，其特征在于：所述压力调节件(22)贯穿所述滑动调节件(21)的底部，且所述压力调节件(22)的第一端处于所述滑动调节件(21)的外部，所述压力调节件(22)的第二端处于所述滑动调节件(21)的内部，且所述第二端抵接于所述测量机构(3)上。
5.根据权利要求4所述的超声非线性测量夹持装置，其特征在于：所述压力调节件(22)包括螺栓，所述滑动调节件(21)上设置有螺纹孔，所述螺栓与所述螺纹孔配合，所述螺栓伸入所述滑动调节件(21)内部的端部抵接于所述测量机构(3)上。
6.根据权利要求2所述的超声非线性测量夹持装置，其特征在于：所述滑动调节件(21)包括滑块，所述滑块与所述滑槽(11)滑动配合，且所述滑块的截面和所述滑槽(11)的截面均为T形。
7.根据权利要求1所述的超声非线性测量夹持装置，其特征在于：所述容纳槽(12)包括相互连通的试件容纳区(13)和测量机构容纳区(14)，所述试件(4)放置于所述试件容纳区(13)内，所述测量机构(3)放置于所述测量机构容纳区(14)内，且部分所述测量机构(3)进入所述试件容纳区内且抵接于所述试件(4)上。
8.根据权利要求1所述的超声非线性测量夹持装置，其特征在于：所述调节机构的数量为两个，两个所述调节机构均设置于所述滑槽(11)内，所述测量机构(3)包括超声基波发射探头和超声高次谐波接收探头，且一个所述调节机构抵接于所述超声基波发射探头上，另一所述调节机构抵接于所述超声高次谐波接收探头上。
9.根据权利要求1所述的超声非线性测量夹持装置，其特征在于：所述本体(1)上设置有刻度标尺。
10.根据权利要求1所述的超声非线性测量夹持装置，其特征在于：所述容纳槽(12)在所述本体(1)的顶面上形成第一开口，所述容纳槽(12)在所述本体(1)的端面上形成第二开口，所述试件(4)由所述第二开口放入所述容纳槽(12)，所述测量机构(3)由所述第一开口放入所述容纳槽(12)内。
11.一种权利要求1至10中任一项所述的超声非线性测量夹持装置的测量方法，其特征在于：包括：
步骤S1、确定试件(4)，并根据试件(4)选择测量机构(3)；
步骤S2、将试件(4)放入容纳槽(12)内，并将步骤S1中选择的测量机构(3)放置于试件(4)上，并将调节机构抵接于测量机构(3)上；
步骤S3、调节机构调节测量机构(3)相对于试件(4)的位置和/或测量机构(3)对试件(4)的压力；
步骤S4、测量机构(3)对试件(4)进行测量，并得出超声非线性系数。
12.根据权利要求11所述的测量方法，其特征在于：所述调节机构的数量为两个，两个所述调节机构均设置于所述滑槽(11)内，所述测量机构(3)包括超声基波发射探头和超声高次谐波接收探头，且一个所述调节机构抵接于所述超声基波发射探头上，另一所述调节机构抵接于所述超声高次谐波接收探头上，在步骤S3中还包括：
调节超声基波发射探头相对于试件(4)的位置和/或超声基波发射探头与试件(4)之间的相对压力；
调节超声高次谐波接收探头相对于试件(4)的位置和/或超声高次谐波接收探头相对于试件(4)的相对压力。
13.根据权利要求11所述的测量方法，其特征在于：所述调节机构包括滑动调节件(21)和压力调节件(22)，所述滑动调节件(21)可滑动的设置于所述滑槽(11)内，所述压力调节件(22)设置于所述滑动调节件(21)上，所述压力调节件(22)抵接于所述测量机构(3)上，且所述压力调节件(22)能够调节所述测量机构(3)与所述试件(4)之间的相对压力，在步骤S3中还包括：
滑动调节件(21)调节测量机构(3)相对于试件(4)的位置；
压力调节件(22)调节测量机构(3)与试件(4)之间的相对压力。
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Cited By (1)
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|---|---|---|---|---|
| CN115508454A (zh) * | 2022-08-31 | 2022-12-23 | 核工业西南物理研究院 | 一种用于非线性超声检测的辅助装置 |
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2021
- 2021-08-20 CN CN202110962833.6A patent/CN113777173A/zh active Pending
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