本发明专利技术涉及一种可控温的测量材料声阻抗的装置与方法，通过夹具将样品放置于可变温的传热传声介质中，分别监测声波发生探头与接收探头的信号时间差，即可计算得到样品的声阻抗数值，并且可以实时控制介质的温度从而得到样品声阻抗随温度变化的特性曲线。品声阻抗随温度变化的特性曲线。品声阻抗随温度变化的特性曲线。
【技术实现步骤摘要】
一种可控温的测量材料声阻抗的装置与方法
[0001]本专利技术涉及一种材料声阻抗测量技术，属于材料声学
技术介绍
[0002]随着铁电、压电材料的迅猛发展，各类电声转换元件被广泛应用在军工、国防、可穿戴设备、生物相容性器件中，对铁电、压电材料在不同温度下的声阻性能以及电声器件中的材料声阻匹配要求越来越高。因此如何精确测量材料在不同工作温度下的声阻抗成为关键技术问题。
[0003]声阻抗衡量系统对施加于系统的声压引起的声流的阻力大小，可表示为“介质密度与介质声速的乘积”。目前文献报道的声阻抗测试方法主要有气流压差法和驻波管法。气流压差法的气流发生机构为储气罐或压缩空气，不能稳定连续可控的调节样品测试温度。驻波管法对样品尺寸的要求较大，不适合小尺寸和不规则形状的材料。同时常用的传声介质为水和空气，不适用于部分材料的和传热温度区间。
技术实现思路
[0004]技术问题：
[0005]针对上述问题，本专利技术提供一种可控温的测量材料的声阻抗装置与方法，适用于小尺寸和不同形状的样品，在实现稳定调控温度的同时，检测材料的声阻抗性能，进而描绘出变温声阻抗特性曲线。
[0006]技术方案：一种可控温的测量材料声阻抗的方法，步骤如下：
[0007](1)准备需要测量声阻抗的晶体或粉末样品；
[0008](2)测量步骤中晶体样品的体积V、质量m和厚度d；
[0009](3)通过石英研钵或者球磨机研磨步骤(1)中粉末样品，使其粒径分布均匀；
[0010](4)将步骤中获得的粉末均匀的填充到压力成型模具中，对模具施加压力，持续一段时间后取出，测量获得的粉末压片样品的体积V、质量m和厚度d；
[0011](5)将加热器中的介质在所需测量温度范围区间内缓慢加热，每隔1℃记录下对应的Δt
介质
值，L/Δt
介质
即为对应温度T下的介质声速，连续重复操作得到介质的变温声速曲线；所述声波发生探头与声波接收探头的距离为L；温度传感探头读取到的温度示数为T；所述信号采集分析示波器同时监测介质中声波发生探头与声波接收探头的信号时间差为Δt
介质
；
[0012](6)将晶体或粉末样品放置于夹具上，将加热器中的传声传热介质在所需测量温度范围区间内缓慢加热，每隔1℃记录下对应的Δt
样品
值，则对应温度T下的样品的声速C
T
为：
[0013][0014](7)由此计算得材料样品在对应温度T下的特征比声阻抗z0为：
[0015][0016]应用于所述的一种可控温的测量材料声阻抗的方法中的装置，包括：加热器、固定样品的测试夹具、声波发生探头、声波接收探头、温度传感探头、信号采集分析示波器；所述的加热器中装满介质，介质能够同时传导声波与热量；加热器中设置有固定样品的测试夹具，还设置有声波发生探头、声波接收探头、温度传感探头，所有探头采集到的信号传输到信号采集分析示波器中。
[0017]所述的介质包括但不限于水、硅油、乙二醇、盐水中任一种。
[0018]有益效果
[0019]本专利技术为小尺寸和不同形状的材料提供了一种稳定可控的测量变温声阻抗的装置与方法，精确测量材料在不同工作温度下的声阻抗，为新型铁电、压电材料在电声器件中的应用解决关键技术问题。
附图说明
[0020]图1是本专利技术实施例中可控温的声阻抗测试系统的立体示意图；
[0021]图2是本专利技术实施例中可控温的声阻抗测试系统的正视图；
[0022]图3是本专利技术实施例中可控温的声阻抗测试系统的俯视图。
具体实施方式
[0023]一种可控温的测量材料声阻抗的装置与方法，
[0024]根据本专利技术的第一方面，提供一种可控温的测量声阻抗的装置，包括：
[0025](1)一个基体1；其具有加热功能，内部盛放传导声波与热量的介质；
[0026](2)一个固定样品的测试夹具2；
[0027](3)一个声波发生探头3；
[0028](4)一个声波接收探头4；
[0029](5)一个温度传感探头5；
[0030](6)一个信号采集分析示波器6；
[0031]其中，步骤(1)中所述传声传热介质包括但不限于水、硅油、乙二醇、盐水等；步骤(3)与步骤(4)中所述声波发生探头3与声波接收探头4的距离为L；
[0032]步骤(5)中温度传感探头读取到的温度示数为T。
[0033]步骤(6)中所述信号采集分析示波器6同时监测声波发生探头3与声波接收探头4的信号时间差Δt；
[0034]第二方面，提供一种可控温的测量声阻抗的方法，包括：
[0035](1)准备需要测量声阻抗的晶体或粉末样品；
[0036](2)测量步骤(1)中晶体样品的体积V、质量m和厚度d；
[0037](3)通过石英研钵或者球磨机研磨步骤(1)中粉末样品，使其粒径分布均匀；(4)将步骤(3)中获得的粉末均匀的填充到压力成型模具中，通过液压机对模具施加压力，持续一段时间后取出，测量获得的粉末压片样品的体积V、质量m和厚度d；
[0038](5)将加热器1中的传声传热介质在所需测量温度范围区间内缓慢加热，每隔1℃
记录下对应的Δt
介质
值，L/Δt
介质
即为对应温度T下的介质声速，连续重复操作得到介质的变温声速曲线；
[0039](6)将晶体或粉末样品放置于夹具2上，将加热器1中的传声传热介质在所需测量温度范围区间内缓慢加热，每隔1℃记录下对应的Δt
样品
值，则对应温度T下的样品的声速c
T
为：
[0040][0041](7)由此计算得材料样品在对应温度T下的特征比声阻抗z0为：
[0042][0043]根据权利要求所包含的内容举例说明
[0044]实施例1：
[0045]本专利提供了一种可控温的测量材料声阻抗的装置与方法，可以在不同工作温度下精确测量小尺寸和不同形状的材料声阻抗特性。图1
‑
图3为本实施例可控温的测试声阻抗的装置示意图。如图所示，测试装置包括基体1，固定样品的测试夹具2，声波发生探头3，声波接收探头4，温度传感探头5和外接的信号采集分析示波器。在基体1中装入传导声波与热量的介质，本实例中为硅油，直至完全浸没测试夹具2；通过基体1加热硅油至40℃，通过温度传感探头5实时监测温度。左侧的声波发生探头3为本测试装置提供声波声压，声波在硅油中传播，被右侧的声波接收探头4采集并检测到，信号采集分析示波器6监测探头3发生信号与探头4接收信号的时间差，获得声波在硅油中的传播速度。接着，将待测的硫酸三甘氨酸的粉末压片浸入硅油并通过测试夹具2固定，等到传热均匀后，再次读取信号采集分析示波器6获得的时间差，计算处理可得硫酸三甘氨酸的粉末压片在40℃下的声阻抗，以下是三个不同形状的硫酸三甘氨酸粉末压片的实例本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种可控温的测量材料声阻抗的方法，其特征在于，步骤如下：(1)准备需要测量声阻抗的晶体或粉末样品；(2)测量步骤(1)中晶体样品的体积V、质量m和厚度d；(3)通过石英研钵或者球磨机研磨步骤(1)中粉末样品，使其粒径分布均匀；(4)将步骤(3)中获得的粉末均匀的填充到压力成型模具中，对模具施加压力，持续一段时间后取出，测量获得的粉末压片样品的体积V、质量m和厚度d；(5)将加热器(1)中的介质在所需测量温度范围区间内缓慢加热，每隔1℃记录下对应的Δt
介质
值，L/Δt
介质
即为对应温度T下的介质声速，连续重复操作得到介质的变温声速曲线；所述声波发生探头(3)与声波接收探头(4)的距离为L；温度传感探头读取到的温度示数为T；所述信号采集分析示波器同时监测介质中声波发生探头(3)与声波接收探头(4)的信号时间差为Δt
介质
；(...
【专利技术属性】
技术研发人员：游雨蒙，潘强，
申请(专利权)人：东南大学，
类型：发明
国别省市：
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