超声共振频谱法测量固体材料等温压缩系数的研究

发布时间：2017-08-22 06:04

  本文关键词：超声共振频谱法测量固体材料等温压缩系数的研究

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【摘要】：热力学温度是七个国际单位制基本单位之一,单位是开尔文(K)。它客观反映了物体的真实温度,精确测量热力学温度与科学研究、技术发展、工业生产、人们的日常生活息息相关。目前测量热力学温度的方法有很多种,气体折射率基准温度计是一种直接测量热力学温度的新型方法。以氦气为工质的气体折射率基准温度计的工作压力可达若干兆帕,为获得相对标准不确定度为1×10-6的热力学温度测量结果,需要不同温度下腔体材料的等温压缩系数的测量不确定度不超过0.1%。固体材料的等温压缩系数与其弹性参数密切相关,准确测量固体材料的弹性参数就可以得到等温压缩系数。弹性参数是温度的函数,然而,国内缺乏变温环境下准确测量固体材料弹性参数的仪器和装置。为此,本文作者基于超声共振频谱法原理,研制了可在变温条件下工作的超声共振谱法测量系统,系统包括超声传感器、声学发射和接收系统,恒温系统以及数据采集和分析系统。在常温下分别测量了四种不同能量品质因数(Q值)的固体材料的弹性参数,分析了影响测量准确性的因素,测量的共振峰匹配误差(RMS)可小于0.04%,与国外先进商业仪的测量结果有良好的一致性。在此基础上,测量了316L奥氏体无磁不锈钢、轴承钢(9Cr18)、无氧铜和氧化铝四种被测样品在273K至353 K的弹性参数,获得了四种被测样品材料的杨氏模量E、剪切模量G和泊松比ν随温度变化的关系,并根据等温压缩系数的定义式,得到了四种被测样品材料在273 K至353 K范围内每隔10 K的温度点对应的等温压缩系数。该超声共振谱法测量系统具备扩展测量温度范围的能力,所采用的超声共振测量元件,使得系统不做任何改动,在防氧化的保护气氛下,可将测量温度上限扩展至500 K;对超声信号激励和接收方式做相应改变,可扩展至更高测量温度。
【关键词】：气体折射率温度计 等温压缩系数 超声共振频谱 变温
【学位授予单位】：河北大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TB302;TB559
【目录】：

• 摘要5-6
• Abstract6-10
• 第1章 绪论10-15
• 1.1 研究背景及意义10-11
• 1.2 弹性模量的研究现状11-14
• 1.2.1 气体折射率温度计研究成果11-12
• 1.2.2 国内外弹性模量测量研究现状12-14
• 1.3 研究目的及主要任务14-15
• 第2章 超声共振频谱法15-22
• 2.1 本章引论15
• 2.2 理论基础15-16
• 2.3 超声共振频谱法（RUS）16-21
• 2.3.1 超声共振频谱法简介16-17
• 2.3.2 超声共振频谱法的测量原理17-20
• 2.3.3 共振峰匹配误差20-21
• 2.4 本章小结21-22
• 第3章 弹性模量测量系统22-28
• 3.1 本章引论22
• 3.2 超声传感器22-24
• 3.3 RUS测量系统24-27
• 3.4 本章小结27-28
• 第4章 实验与数据分析28-52
• 4.1 本章引论28
• 4.2 被测样品28
• 4.3 四种样品在常温下的测量结果28-38
• 4.4 四种样品在变温下的测量结果38-50
• 4.5 本章小结50-52
• 第5章 总结与展望52-54
• 5.1 研究总结52-53
• 5.2 未来展望53-54
• 参考文献54-58
• 致谢58-59
• 攻读学位期间取得的科研成果59

【参考文献】

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4 谷学敏;林鸿;冯晓娟;李晓苇;张金涛;;定程圆柱基准声学温度计初步研究[J];仪器仪表学报;2013年03期

5 管s，

本文编号：717450