[发明专利]一种同时提取材料复杨氏模量和复剪切模量的方法及装置

权利要求书

1.一种同时提取材料复杨氏模量和复剪切模量的方法，其特征在于：对处在环境室可设定温度和静水压力的样品进行激励，用He/Ne激光源辐射在被测样品上，通过对从样品散射信号的接收和处理而获得材料三维方向上表面运动，结合有限元方法获得材料的复杨氏模量和复剪切模量，包括以下的步骤：

1)对处在一定温度下和静水压力条件下的样品进行振动信号激励；

2)利用He/Ne激光源辐射在环境室的样品上，产生散射信号；

3)接收并处理散射信号，获得材料在三维方向上表面的振动响应A，通过与采用有限元模拟方法预测到的振动响应B进行对比，通过不断调整有限元模拟计算中材料的复杨氏模量和复剪切模量设定值，当模拟振动影响信号B与实际获得的响应信号A特征在允许差别范围内，即可同时获得材料在静水压力条件下的复杨氏模量和复剪切模量。

2.如权利要求1所述的同时提取材料复杨氏模量和复剪切模量的方法，其特征在于：有限元模拟方法是通过设定复杨氏模量和复剪切模量初始值，根据边界条件，计算出相同响应条件下模拟振动激励信号，并将此模拟振动激励信号经功率放大器进行信号放大后，对样品进行振动激励后，获得模拟振动响应信号B。

3.一种同时提取材料复杨氏模量和复剪切模量的装置，其特征在于：该装置是由40.0MHz振荡器(1)、He/Ne激光源(2)、布拉格格子(3)、光纤耦合器(4)、面外探测器(5)、环境室(6)、雪崩光敏二极管(7)、40.1MHz振荡器(8)、混频器(9)、锁相环(10)、低通滤波器(11)、锁位放大器(12)、功率放大器(13)、计算机(14)组成，其中40.0MHz振荡器(1)、He/Ne激光源(2)和布拉格格子(3)组成激光器，经光纤耦合器(4)把一路光纤信号分配成多路光纤信号，信号输入环境室(6)中的振动器(19)，振动器(19)对样品(16)进行振动激励，经面内探测器(5)检测，并通过雪崩光敏二极管(7)隔离噪声信号后，然后通过混频器(9)并经40.1MHz振荡器(8)，将检出的信号变频经锁相环(10)、低通滤波器(11)和锁位放大器(12)，再经过计算机(14)处理得到振动响应信号A；利用计算机(14)，通过有限元程序，根据实际获得振动响应信号A，设定复杨氏模量和复剪切模量初始值和边界条件，获得模拟受激励状态下的样品(16)振动激励信号；将模拟振动激励信号经功率放大器(13)放大后，通过振动器(19)对样品(16)进行振动激励，并获得此状态下的模拟振动响应信号B。

4.如权利要求3所述的同时提取材料复杨氏模量和复剪切模量的装置，其特征在于：环境室(6)上设置有面外探测器(5)，夹层之间设置玻璃窗口(15)，其内从上到下依次摆放样品(16)、胶粘剂(18)、金属片(17)、胶粘剂(18)、振动器(19)、基座(20)、隔振垫(21)，反光镜(22)设置在环境室(6)一侧并与样品(16)对应。

5.如权利要求3、4所述的同时提取材料复杨氏模量和复剪切模量的装置，其特征在于：振动器(19)也可由压电陶瓷片制成。

6.如权利要求4所述的同时提取材料复杨氏模量和复剪切模量的装置，其特征在于：激光可以透过的玻璃窗口(15)也可是有机玻璃构成。