1.一种测量振动体机械品质因数的方法,其特征在于,包括步骤:
s1,用检测信号波驱动超声换能器(1)带动振动体(4)振动;
s2,沿振动体(4)轴向移动测振装置(7),测量振动体(4)表面δz微元间距的多个质点的振动速度和相位;
s3,对振动体(4)上测量的多个质点的振动速度做空间傅里叶变换,得到波数空间内频谱,并确定主波数k0;
s4,利用
s5,通过傅里叶逆变换还原多个质点的振动速度在空间内的分布曲线;
s6,假设所述微元的左端为a、正中为b和右端为c,其振动速度分别为va、vb和vc,其相位分别为θa、θb和θc,计算所述微元的能量损耗δed;
s7,计算所述微元含有的无功能量δer,其计算公式为:
s8,计算各微元机械品质因数q,其计算公式为:
s9,得出振动体(4)机械品质因数与振动体(4)振幅的对应关系;
其中,k为波数,所述振动体(4)的材料密度为ρ,所述微元的横截面积为s,所述振动体(4)的材料杨氏模量为y。
2.根据权利要求1所述的一种测量振动体机械品质因数的方法,其特征在于:通过所述微元横截面ll和lr的有功能量分别为ein和eout可由下式计算:
在ll和lr之间产生的能量损耗为△ed,其计算公式为:
δed=eout-ein。
3.根据权利要求1所述的一种测量振动体机械品质因数的方法,其特征在于:无功能量δer还可以用下面公式计算:
4.根据权利要求1所述的一种测量振动体机械品质因数的方法,其特征在于:所述检测信号波为正弦波信号。
5.根据权利要求1所述的一种测量振动体机械品质因数的方法,其特征在于:所述微元长度选为波长的1/50。
6.一种测量振动体机械品质因数的系统,其特征在于:包括信号源装置(5),用于给振动体(4)提供检测信号;
信号放大装置(6),用于接收信号源装置(5)发出的检测信号,并将接收到的检测信号进行功率放大;
测振装置(7),用于测量振动体(4)表面微元的速度和相位;
滤波装置(8),用于筛选出所述测振装置(7)检测到的与所述信号源装置(5)发出的检测信号频率一致的信号;
所述信号放大装置(6)与超声元件的超声换能器(1)电连接;所述测振装置(7)与所述滤波装置(8)电连接;所述信号放大装置(6)与所述滤波装置(8)电连接。
7.根据权利要求6所述的一种测量振动体机械品质因数的系统,其特征在于:所述滤波装置(8)为锁相放大器或3阶以上巴特沃斯滤波器或4阶以上切贝雪夫滤波器。
8.根据权利要求7所述的测量一种振动体机械品质因数的系统,其特征在于:所述锁相放大器的相位分辨率不低于0.1°。
9.根据权利要求6所述的一种测量振动体机械品质因数的系统,其特征在于:所述测振装置(7)为激光测振仪或激光位移传感器。