专利名称：一种高温弹性模量测试仪的信号传输接收方法及装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种测试固体材料高温弹性模量的仪器，特别是一种脉冲激振法高温 弹性模量测试仪的信号传输接收方法及装置。
背景技术：
高温弹性模量是固体材料(耐火材料、陶瓷、水泥制品等)、特别是耐火材料的一
种重要高温物理性能；它可以评价材料的高温烧结性、高温强度、高温热应力及高温相变化 等重要特性；对材料的研究及应用具有非常重要的意义。因此，研究开发高温弹性模量测试仪是固体材料、特别是耐火材料测试领域内极 为重要的课题。常温下脉冲激振法弹性模量测试仪，以其测试准确、设备简单、方法快捷而被国际 所推崇。常温脉冲激振法弹性模量测试仪，由于用于信号采集的传感器只能在室温的环境 中工作，而不能用于高温条件，因此研发脉冲激振法高温弹性模量测试仪的关键，就在于实 现高温测试区内信号的传输、接收以及打造适宜于声波传感器的工作环境。目前国际上，脉冲激振法高温弹性模量测试仪有不同的声波信号传输及接收方 法。如，以刚玉棒作为信号传输介质即将经特制刚玉棒的一端与试样表面耦合，其另一端 与声波传感器耦合，使所需传输的信号自高温区的试样发出后，经刚玉棒传递至低温区的 声波传感器。这种方法的不足不仅操作复杂、对样品制备要求苛刻，还因系固体“耦合”相 接，测试结果准确度低；而且设备较庞大，仅刚玉棒的长度就在500mm以上。另外还有采用悬丝法以悬丝将高温区信号传递至低温区；即将两根悬丝的一端 分别捆绑在位于高温区(炉膛)内试样两端的特定位置，悬丝的另一端引出高温区(炉膛) 与声波传感器连接。这种方法的不足此法是以捆绑式相接，也是固体接触式传输，因悬丝 的截面小及悬丝与试样为捆绑方式，造成信号衰减很大；并且还会掺杂其它的共振信号，干 扰测试结果；另外悬丝必须耐高温，一般采用钼铑丝、镍铬丝等，达到高温后该丝脆性大、容 易断裂，在信号采集过程中对操作要求十分苛刻，须小心翼翼。上述方法均系固体接触法。

发明内容
本发明的目的在于克服现有技术在高温环境下声波信号传输及接收的技术难题， 提供一种脉冲激振法高温弹性模量测试仪的信号传输接收方法及装置。本发明的目的可以采取以下技术方案来实现所述的一种脉冲激振法高温弹性模 量测试仪信号传输接收方法，其采用以炉膛内的气体作为媒介传输声波信号的非固体接触 方式；当炉膛内高温试样发生声波信号后，信号通过传输装置的致密陶瓷管内的气体远距 离传输至冷却环境的声波传感器，声波传感器将接收的信号输入计算机分析处理，获得材 料的高温弹性模量。所述的脉冲激振法高温弹性模量测试仪的信号传输接收装置，主要由传输媒介、陶瓷管、声波传感器及冷却装置组成；陶瓷管下端位于炉膛内的试样上方，上端位于炉壳 上；声波传感器伸入到陶瓷管上部的管内；冷却装置设置在陶瓷管上部的周围。所述的陶瓷管质地致密，内壁光滑，其下端位于试样节点周围且垂直于试样表面。所述的传输媒介为炉膛内的气体。本发明的优点①以炉膛内的气体(空气、氮气等)作为传输媒介，使传输途径避 免了由固体材料(刚玉棒、悬丝)作为信号传输介质引入的诸多繁琐因素，试样制备要求精 度相对较低，操作简单；②声波信号在质地致密、内壁光滑的陶瓷管内传输，可使其在远距 离传输后衰减很小；③冷却装置高效小巧，确保工作环境不高于50°C，解决了声波传感器 不能在高温环境工作的难题。


附图为本发明实施例正视图的结构剖面示意图。图中，1、试样，2、传输媒介，3、陶瓷管，4、冷却装置，5、传感器支撑座，6、声波传感 器，7、高温炉炉膛。
具体实施例方式结合附图，说明本发明的具体实施例。本发明采用以炉膛内的空气作为媒介传输声波信号的非固体接触方式；当炉膛内 高温试样发生声波信号后，信号通过传输装置的致密陶瓷管内的气体远距离传输至冷却环 境的声波传感器，声波传感器将接收的信号输入计算机分析处理，获得材料的高温弹性模量。如附图1所示所述的脉冲激振法高温弹性模量测试仪的信号传输接收装置，主 要由传输媒介2、陶瓷管3、声波传感器6及冷却装置4组成；陶瓷管3下端位于高温炉炉膛 7内的试样1上方，上端位于炉壳上；声波传感器6伸入到陶瓷管3上部的管内；冷却装置4 设置在装有声波传感器6的陶瓷管3的周围，其可采用内部以水为介质的循环管道。声波 传感器6固定在传感器支撑座5上，传感器支撑座5设置在炉体的上部。陶瓷管3系容纳 传输媒介气体的刚玉管，其质地致密、内壁光滑，下端位于试样表面的节点周围且垂直于试 样表面。试样节点在试样长度L方向上距其两端为0. 224L的位置。所述的传输媒介2为炉膛内的气体，本实施例为空气。试验方法 ①按规定安装试样1，并通过传感器支撑座5调节声波传感器6沿炉顶横梁左右移 动，使其位置适应于不同测试试样的长度。②启动冷却装置4，确保传感器6工作环境温度在50°C以下；③设定测试的第一个温度点(例如500°C )，按升温制度加热炉膛7至第一试验温 度点(500 0C )，并保温30分钟；④启动脉冲激振系统，试样1发出声波信号；⑤信号经陶瓷管3内的传输媒介2 (空气)传输至声波传感器6，声波传感器6将 信号输入计算机，计算机按程序算出第一温度(500°C)的弹性模量；⑥继续按升温制度加热炉膛7至第二试验温度点(1000°C )，并保温30分钟；重复上述操作，测得第二个温度点(1000°c )的弹性模量；⑦继续按升温制度加热炉膛7至第三个是试验温度点(1500°C )，并保温30分钟； 重复上述操作，测得第三个温度点(1500°C)的弹性模量。依如此程序，既可测得某单个温度点的弹性模量，又可测得连续温度的高温弹性 模量曲线。
权利要求
一种脉冲激振法高温弹性模量测试仪信号传输接收方法，其特征是采用以炉膛内的气体作为媒介传输声波信号的非固体接触方式；当炉膛内高温试样发生声波信号后，信号通过传输装置的致密陶瓷管内的气体远距离传输至冷却环境的声波传感器，声波传感器将接收的信号输入计算机分析处理，获得材料的高温弹性模量。
2.一种脉冲激振法高温弹性模量测试仪的信号传输接收装置，其特征是主要由传输 媒介(2)、陶瓷管(3)、声波传感器(6)及冷却装置(4)组成；陶瓷管(3)下端位于高温炉炉 膛(7)内的试样(1)上方，上端位于炉壳上；声波传感器(6)伸入到陶瓷管(3)管内的上 部；冷却装置(4)设置在陶瓷管(3)上部的周围。
3.根据权利要求2所述的脉冲激振法高温弹性模量测试仪的信号传输接收装置，其特 征是所述的传输媒介(2)为炉膛内的气体。
4.根据权利要求2所述的脉冲激振法高温弹性模量测试仪的信号传输接收装置，其 特征是所述的陶瓷管(3)质地致密，内壁光滑，其下端位于试样节点周围且垂直于试样表
5.根据权利要求2所述的脉冲激振法高温弹性模量测试仪的信号传输接收装置，其特 征是所述的声波传感器(6)固定在传感器支撑座(5)上，传感器支撑座(5)设置在炉体的 上部。
全文摘要
本发明公开了一种脉冲激振法高温弹性模量测试仪信号传输接收方法及装置，所述的方法采用以炉膛内的气体作为媒介传输声波信号的非固体接触方式；当炉膛内高温试样发生声波信号后，信号通过传输装置的致密陶瓷管内的空气远距离传输至冷却环境的声波传感器，声波传感器将接收的信号输入计算机分析处理，获得材料的高温弹性模量。所述的装置主要由传输媒介(2)、陶瓷管(3)、声波传感器(6)及冷却系统(4)组成。本发明采用非固体接触式信号传输接收方式，克服了试样与固体材料耦合造成的缺陷，信号接收准确，操作方便。本发明的实施为材料的高温弹性模量测试提供了有效的方法。
文档编号G01N29/22GK101982766SQ20101029979
公开日2011年3月2日 申请日期2010年9月28日 优先权日2010年9月28日
发明者余成林, 刘祎冉, 娄海琴, 李晓睿, 李永刚, 蔚晓敏, 谭丽华, 邵昕 申请人:中钢集团洛阳耐火材料研究院有限公司