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技术指标

（一）测试系统关键技术指标
1.设备主要功能：超声波波形显示及调整，应力测试结果显示，测量数据输出
2.系统应用范畴：可用于材料近表面应力及残余应力检测
3.测试精度：10%至12%σs （国际同类产品最高精度）
4.测试速度：2s/点
5.系统分辨率：0.1MPa
6.系统连续工作时间：24小时以上
7.测试位置适应性：手持式传感器，可方便地对平、侧、立、仰全位置进行测试
8.超声波波形功能：临界折射纵波（LCR波）
（二）硬件系统主要技术指标
1.硬件系统组成：包括测量主机箱、收发一体式超声探头、用户操作终端机、零应力标准块、超声探头延长线、电源线等。
2.供电模式：220V/2A交流电
3.设备总重量：约15KG
4.连接方式：超声探头可通过自带信号线与测量主机连接，亦可通过延长线与测量主机连接；用户操作终端机和测量主机之间可通过USB延长线、网线以及Wifi无线连接三种模式中的任意一种进行连接
5.超声波探头尺寸：外形尺寸为25mm×10mm×10mm，收发晶片距离10mm
6.使用寿命：10年以上
（三）软件系统主要技术指标
1.操作系统：Windows XP，Windows 7，Windows 8 或 Windows 10
2.系统主要功能：材料声学参数数据库、回波波形实时显示和波形参数调整，自动生成测试点编号，测试数据实时显示，测量结果输出等。
3.回波波形参数调整：包括正弦波平移、波形缩放等；
4.测量数据的存储与输出：可将测试数据连同测点编号以.xls文件格式输出至用户操作终端，用户可对其拷贝和编辑。
5.系统其他重要功能：
i. 自动搜索并显示测量回波信号
ii.             可对零应力对应的回波时间进行实时校准
iii.           测量主机箱断电或者用户操作终端与测量主机箱断开连接，连接恢复后可继续测试，无需重新初始化和调整波形参数
iv.           可设定检测检测阈值和检测次数
v.             可设定数据自动保存时间，防止测试数据丢失



超声波法应力测试技术的优势


1)超声波法进行应力测量时，由于探头小巧，只需一个30mm×15mm的区域即可测量，对测试空间要求较低； XRD设备较为庞大，要求测试位置附近有较大空间安放测试仪器，测试位置的可达性较差。
2)超声波测试应力时其探头与工件接触，可以方便地保证声波入射角度； XRD方法在测量中属于非接触测试，要求X射线束严格垂直于待测面，这在实际测量中很难精确达到，这必然影响测试精度，同时探头的定位要花费较多的时间。
3)超声波法应力测试是完全的无损伤测试，对工件表面质量要求较低； XRD测试方法属于小损伤测试技术，需要对工件表面打磨抛光并腐蚀，对待测工件表面质量要求高。
4)超声波在单次测量过程中传播时间仅约2us，抗干扰能力强，多数情况下待测工件表面无需打磨腐蚀，单点测试只需要1分钟，测试效率高； XRD法应力测试准备时间长（需要将装置定位、打磨、抛光及腐蚀，垂直位置及上仰位置的测试尤其困难），单点测试需要5-20分钟，测试效率低。 


研究成果的创新性及水平


1、针对焊接残余应力场弹性区声弹性效应不稳定现象，首次使用包络参考点声弹性散度和声弹性效应随机波动分布对此问题进行解决，有效降低测试数据的离散。
2、使用全包络权重算法、格洛布斯准则去除随机误差，配合双晶片探头、合理的滤波策略，最大精度表征焊接残余应力场，测量精度达屈服强度的10-12%，达到国际最高测试精度。
3、使用阈值法解决了包络 “波峰分叉”现象对薄壁件测量的干扰，首次实现2mm-3mm薄壁件残余应力的超声波法稳定测量。
4、提高系统的抗干扰能力、操作性和测试效率，适合于现场应用。研制的超声波应力测试设备与前一代产品的对比研制的技术设备与前一代产品相比的特点如下：
1）提高了所用电子元器件的品质，重新对电路进行了优化设计，信号处理技术进行了改进，测试系统的稳定性得到提高。
2）重新设计了电路布局，改进了散热系统，设备可以在现场连续工作24小时以上，不会出现死机情况，抗干扰能力得到提高。