45MG測厚儀橫波縱波檢測彈性模量olympus

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彈性模量的測量

應用：

測量非分散的各向同性工程材料的楊氏模量、彈性剪切模量和泊松比。

背景知識

楊氏彈性模量被定義為材料在被拉伸或被壓縮時，其應力（單位面積的受力）與其相應的應變力（變形）之間的比率。 

彈性剪切模量是在受到剪切應力的材料中，應力與應變力之間的比率。 

泊松比是材料在單向受拉或受壓時，其橫向應力與其相應方向的應變力之間的比率。

在很多制造和研究應用中，人們都會關注這些基本材料屬性。這些材料屬性可以基于測量到的材料聲速和材料密度通過計算而確定。我們利用超聲脈沖回波技術，通過使用適當的設備，可以很容易地測量材料的聲速。下面概括說明的一般程序適用于任何質地均勻、各向同性、非分散的材料（聲速不會隨著頻率而更改）。這些材料包含大多數普通金屬、工業陶瓷、玻璃，條件是它們的橫截面尺寸不接近檢測頻率的波長。還可以測量硬塑料的聲速，如：聚苯乙烯和丙烯酸，雖然這類材料具有更高的聲衰減性，且對它們的測量更具挑戰性。

橡膠材料由于具有較高的分散性和非線性彈性屬性，因此不能通過超聲方式測量其聲速。軟性塑料在剪切模式中同樣會表現出很高的衰減性，因此從實際情況來看，通常不能被檢測。對于各向異性材料來說，它們的彈性特征會隨著方向的變化而改變，而它們的縱波和/或橫波聲速也是如此。要為各向異性材料樣件生成一個完整的彈性模量矩陣，一般需要6組不同的超聲測量值。材料的孔隙率或粗粒度會影響超聲彈性模量測量的準確性，因為晶粒的大小與方向，或孔隙的大小與分布這些情況會在不考慮材料彈性的情況下，引起聲速的變化。

設備：

為了測量用于模量計算的材料聲速，我們常使用的精確測厚儀型號如下：38DL PLUS和裝有單晶軟件的45MG儀器，或者具有聲速測量功能的探傷儀，如：EPOCH 650系列儀器。脈沖發生器/接收器，如：5072PR或5077PR型號設備，還可以與示波器或波形數字轉換器一起使用，對聲波傳播的時間進行測量。這種檢測還需要兩個適用于被測材料的探頭，在縱波模式和橫波模式下進行脈沖回波聲速測量。常用的探頭包括M112或V112寬帶縱波探頭（10 MHz）和V156垂直入射橫波探頭（5 MHz）。在檢測多種常用金屬和燒制陶瓷樣件方面，這些探頭的檢測效果非常好。在檢測很厚、很薄或衰減性很強的樣件時，需要使用不同的探頭。在某些情況下，還可能需要使用穿透技術，這種技術要求將成對的探頭放置在被測材料相對的兩側進行檢測。我們建議用戶在有疑慮的任何情況下垂詢奧林巴斯，了解選擇適用探頭的具體信息，并獲得有關儀器設置方面的幫助。

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被測樣件可以具有任何幾何形狀，但是要符合一個條件：可使用戶對聲束穿過其某一部位（厚度）的傳播時間進行準確的脈沖回波測量。理想的樣件至少要有12.5毫米（0.5英寸）的厚度，其相對的表面要光滑、平行，其寬度或直徑要大于所用探頭的直徑。在檢測窄樣件時一定要格外注意，因為潛在的邊緣效應可能會影響所測量的脈沖傳播時間。在測量極薄樣件時，測量分辨率會受到限制，因為脈沖傳播時間在短聲程中的變化非常小。基于這個原因，我們建議樣件至少應該有5毫米（0.2英寸）的厚度，是更厚。在所有情況下，都必須了解被測樣件的精確厚度。

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