高温下测固有频率的试样夹持装置制造方法及图纸

本实用新型专利技术提供了一种高温下测固有频率的试样夹持装置，该夹持装置包括试样定位架，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。本实用新型专利技术保证了试样夹持的稳定性和模态测量的准确性。

Sample holding device for measuring natural frequency at high temperature

The sample of the utility model provides a high temperature measuring the natural frequency of the clamping device, the clamping device comprises a sample positioning frame, used to locate the sample; the receiving transducer, receiving sample vibration information; transmitting transducer, excited sample vibration transmitting transducer and a receiving transducer are located in the sample positioning frame and transducer positioning frame; the transducer positioning frame, adjust the transducer position, ensure the sample level; high temperature resistant wire, located between the transducer positioning frame and the base, will receive the signal transmitting transducer from high temperature furnace; support bracket through the transducer positioning frame, support both ends of specimen and the positioning frame, the base is fixed, the entire sample support device; a positioning groove. The inner wall of the positioning rack in the sample, the sample vibration displacement limit. The utility model ensures the stability of sample clamping and the accuracy of modal measurement.

【技术实现步骤摘要】
高温下测固有频率的试样夹持装置
本技术涉及一种夹持装置，具体地，涉及一种高温下测固有频率的试样夹持装置。
技术介绍
试样的固有频率反映了试样的诸多特性，可用于分析试样的弹性模量、压电常数、超声衰减、几何特性等，广泛应用于试样的无损检测。例如，美国专利U.S.Pat.5351543通过对比干的试样与表面浸过液体的试样的共振谱，来检测试样表面是否有裂痕。此外，美国专利U.S.Pat.5062296提出了用超声共振谱的频谱密度来表征试样的特性。而高温下材料性质会随温度的变化而变化，因此，测量高温下试样超声共振谱对表征材料高温性能、研制高温器件、测试高温试样等有着重大的意义，然而现有的测量试样温度系数的方法很少，且准确度不高。如各向同性压电二氧化硅薄膜具有正号的弹性温度系数，已成功用于射频滤波器和频率控制器件的温度补偿。进行氟掺杂可进一步改进薄膜传播损耗、温度系数等特性，但目前尚无氟掺杂二氧化硅薄膜基础材料常数及其温度系数的公开报道，一方面是因为商业机密，另外一方面也是因为每家公司采用的制备工艺不同，掺杂浓度不同，即使连作为电极的金属薄膜的材料常数都各不相同。因此，测量高温条件下的超声共振谱方法亟待解决。经过国内外专利文献对比，未发现高温下测量试样超声共振谱的夹持装置及换能器的专利。对比相关论文，现有的高温下夹持装置主要有两种，一种是用耐高温换能器在上下两侧夹住试样，另一种是在换能器与试样之间加耐高温缓冲棒，但这两种方法各有弊端。如美国密西西比大学的GuangyanLi在其2010年发表的博士论文”Hightemperatureresonantultrasoundspectroscopystudiesofthermoelectricsandothernovelmaterials”中设计了一款耐高温换能器，但换能器过大，只能在上下两侧夹住试样，此夹持方式易造成本征模态丢失。此外，美国缅因大学的PeterMarkDavulis2010年在IEEETransactionsonUltrasonics,Ferroelectrics,andFrequencyControl发表了论文High-temperaturelangatateelasticconstantsandexperimentalvalidationupto900℃，提出在试样与换能器之间增加一根长缓冲棒，只将试样和缓冲棒置放在高温环境中，可实现900℃下的高温测量。但当缓冲棒直径与试样某个方向上的尺寸接近时，缓冲棒的固有径向模态将会与试样的本征频率信号完全混杂在一起，难以识别和分离。本技术提出了一种试样夹持装置及换能器，采用三换能器齐顶试样的新夹持方案，保证了试样夹持的稳定性和模态测量的准确性，并研发了耐高温的换能器，避免了缓冲棒对固有频率的影响。
技术实现思路
针对现有技术中的缺陷，本技术的目的是提供一种高温下测固有频率的试样夹持装置，其保证了试样夹持的稳定性和模态测量的准确性。根据本技术的一个方面，提供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、接收换能器、发射换能器、换能器定位架、耐高温导线、支架、试样定位凹槽、底座、试样托架、试样固定凹槽，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，耐高温导线位于换能器定位架和底座之间，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，试样定位凹槽位于试样定位架的内侧壁上，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，试样固定凹槽位于试样定位凹槽的下方。优选地，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。优选地，所述压电晶体为铌酸锂单晶。优选地，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。优选地，所述试样固定凹槽的尺寸大于试样的尺寸。优选地，所述弹簧为超合金高温弹簧。与现有技术相比，本技术具有如下的有益效果：一，本技术采用三换能器共同顶持试样的新夹持方案，保证了试样夹持的稳定性和模态测量的准确性；二，本技术采用耐600℃高温的超声换能器，避免了高温测量时使用缓冲棒对试样共振频率的干扰；三，本技术应用机械式换能器定位架及高温耦合剂，增大了试样与换能器之间的耦合度。附图说明通过阅读参照以下附图对非限制性实施例所作的详细描述，本技术的其它特征、目的和优点将会变得更明显：图1为本技术高温下测固有频率的试样夹持装置的立体结构示意图。图2为本技术高温下测固有频率的试样夹持装置的内部结构示意图。图3为本技术中发射换能器的结构示意图。图4为本技术高温下测固有频率的试样夹持装置的使用方法的流程图。具体实施方式下面结合具体实施例对本技术进行详细说明。以下实施例将有助于本领域的技术人员进一步理解本技术，但不以任何形式限制本技术。应当指出的是，对本领域的普通技术人员来说，在不脱离本技术构思的前提下，还可以做出若干变形和改进。这些都属于本技术的保护范围。如图1和图2所示，本技术高温下测固有频率的试样夹持装置包括试样定位架2、接收换能器3、发射换能器4、换能器定位架5、耐高温导线6、支架7、试样定位凹槽8、底座9、试样托架10、试样固定凹槽11，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，耐高温导线6位于换能器定位架和底座之间，支架7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，试样定位凹槽8位于试样定位架2的内侧壁上，试样托架10位于试样定位架2的内侧壁上且位于试样定位凹槽的侧面，试样固定凹槽11位于试样定位凹槽的下方。试样定位架2用于对试样1进行定位；接收换能器3接收试样振动信息；发射换能器4激发试样振动；换能器定位架5可调节发射换能器位置，保证试样水平；耐高温导线将接收发射换能器的信号传出高温炉；支架7支撑整个装置；试样定位凹槽8限制试样振动的位移；底座9用于增加稳定性；试样托架10保证试样处于水平状态；试样固定凹槽11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。试样固定凹槽的尺寸比试样的尺寸略大，可防止试样在测量过程中位置发生改变。试样固定凹槽采用耐高温、密度远高于试样且本征模态Q值较低的材料制成，以防止试样定位凹槽的共振频率与试样的共振频率信号混杂在一起，难以识别和分离。所述换能器定位架可调整三个发射换能器的高度和水平，有效防止三个超声换能器安装不共面造成的灵敏度下降。发射换能器包括压电晶体41、弹簧42、上电极44、下电极45、外壳46与保护板47，下电极45位于保护板47和压电晶体41之间，上电极44位于弹簧42与压电晶体41之间，外壳46、弹簧42分别与一根耐高温导线6连接，压电晶体41、弹簧42、上电极44、下电极45、保护板47都位于外壳46内。所述的压电晶体为铌酸锂单晶，居里点为1150℃。所述弹簧为超合金(型号可以是INCONEL781)高温弹簧，耐受高温可达600℃。所述耐高温导线的耐受温度达600℃。所述下电极采用30％钯掺杂的银，与保护板本文档来自技高网...

【技术保护点】
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、接收换能器、发射换能器、换能器定位架、耐高温导线、支架、试样定位凹槽、底座、试样托架、试样固定凹槽，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，耐高温导线位于换能器定位架和底座之间，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，试样定位凹槽位于试样定位架的内侧壁上，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，试样固定凹槽位于试样定位凹槽的下方。

【技术特征摘要】
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、接收换能器、发射换能器、换能器定位架、耐高温导线、支架、试样定位凹槽、底座、试样托架、试样固定凹槽，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，耐高温导线位于换能器定位架和底座之间，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，试样定位凹槽位于试样定位架的内侧壁上，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，试样固定凹槽位于试样定位凹槽的下方。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...

【专利技术属性】
技术研发人员：韩韬，魏书柳，苗鑫，李世阳，
申请(专利权)人：上海交通大学，
类型：新型
国别省市：上海,31