高温下测固有频率的试样夹持装置及其使用方法与流程

文档序号:11824132阅读:来源:国知局

技术特征:

1.一种高温下测固有频率的试样夹持装置,其特征在于,包括:

试样定位架,用于对试样进行定位;

接收换能器,接收试样振动信息;

发射换能器,激发试样振动,发射换能器和接收换能器都位于试样定位架和换能器定位架之间;

换能器定位架,调节发射换能器位置,保证试样水平;

耐高温导线,位于换能器定位架和底座之间,将接收发射换能器的信号传出高温炉;

支架,支架穿过换能器定位架,支架上下两端分别与试样定位架、底座固定,支撑整个装置;

试样定位凹槽,位于试样定位架的内侧壁上,限制试样振动的位移;

底座,用于增加稳定性;

试样托架,位于试样定位架的内侧壁上且位于试样定位凹槽的侧面,保证试样处于水平状态;

试样固定凹槽,位于试样定位凹槽的下方,防止试样振动时发生大幅移位,为防止完全紧固试样而无法振动。

2.根据权利要求1所述的高温下测固有频率的试样夹持装置,其特征在于,所述发射换能器包括压电晶体、弹簧、耐高温导线、上电极、下电极、外壳与保护板,下电极位于保护板和压电晶体之间,上电极位于弹簧与压电晶体之间,外壳、弹簧分别与一根耐高温导线连接,压电晶体、弹簧、上电极、下电极、保护板都位于外壳内。

3.根据权利要求2所述的高温下测固有频率的试样夹持装置,其特征在于,所述压电晶体为铌酸锂单晶。

4.根据权利要求2所述的高温下测固有频率的试样夹持装置,其特征在于,所述下电极采用30%钯掺杂的银,与保护板通过钎焊技术连接。

5.根据权利要求1所述的高温下测固有频率的试样夹持装置,其特征在于,所述试样固定凹槽的尺寸大于试样的尺寸。

6.根据权利要求1所述的高温下测固有频率的试样夹持装置,其特征在于,所述弹簧为超合金高温弹簧。

7.一种高温下测固有频率的试样夹持装置的使用方法,其特征在于,包括以下步骤:

步骤一,制备试样,并对其进行切削、打磨、清洗,将薄膜生长在基底表面,用于测试;

步骤二,将试样薄膜向下,置于试样定位槽上;

步骤三,在三个超声换能器表面涂抹高温耦合剂,增加换能器与试样间的耦合度;

步骤四,将换能器固定于换能器固定架上,并调节固定架的微调装置,调整每个换能器的高度及倾斜度,使三个换能器顶端共面,保证试样水平;

步骤五,换能器远离试样一端用耐高温导线连接;

步骤六,将步骤一至步骤五所搭的装置置于高温炉中,不断提高温度,并向炉中通入惰性气体,防止试样氧化;

步骤七,利用一个发射换能器不断更换激励频率扫频,利用另外两个换能器接收振动,并将其转化为电信号;当激发频率与特定形状试样的本征模态一致时,接收换能器就接收到一个幅度较大的振动;

步骤八,接收换能器接收的信号经过放大、A/D转换信号处理,再经过数字处理,得到稳定的试样振动的幅频曲线;

步骤九,预估试样的材料常数,并用COMSOL Multiphysics有限元软件建立模型,计算出试样的共振频率;

步骤十,将步骤九中估算的试样共振频率与步骤八中实测的幅频曲线进行拟合,不断改变步骤九中预估的材料常数的使得共振频率完全匹配,匹配时的材料常数即试样的材料常数;

步骤十一,如果重复多次仍无法完全匹配,再重复步骤七至步骤十,重新测量试样固有频率并进行拟合。

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