[发明专利]材料特性识别系统

说明书

技术领域

本发明涉及一种材料特性识别系统，特别是涉及一种模块化设计，结构简单，操作简便，低成本，具有内部自身识别算法的一种材料特性识别系统。

背景技术

材料的现场鉴别有多种鉴别方法，其中以金属钢材为例，其鉴别的方法包括火花鉴别法、色标鉴别法、声发射鉴别法等。

火花鉴别法：钢材在砂轮上磨削时所射出的火花由根部火花、中部火花和尾部火花构成火花束。磨削时由灼热粉末形成的线条状火花称为流线。流线在飞行途中爆炸而发出稍粗而明亮的点称为节点。火花在爆裂时所射出的线条称为芒线。芒线所组成的火花称为节花。节花分一次花、二次花、三次花不等。芒线附近呈现明亮的小点称为花粉。火花束的组成由于钢材的化学成分不同，流线尾部出现不同的尾部火花，称为尾花。尾花有苞状尾花、菊状尾花、狐尾花、羽状尾花等。

不同钢材有不同的火花特征碳素钢随着含碳量增加，流线形式由挺直转向抛物线，流线逐渐增多，火束长度逐渐缩短，粗流线变细，芒线逐渐细而短，由一次瀑花转向多次爆花，花的数量和花粉也逐渐增多，光辉度随着含碳量的升高而增加，砂轮附近的晦暗面积增大。在砂轮磨削时，手感也由软而渐渐变硬。但是通过钢花来判定金属材质需要丰富的经验，而且也要对被测材料进行局部的破坏性实验。

断口宏观鉴别法：材料或零部件因受某些物理、化学或机械作用的影响而导致破断，此时所形成的自然表面称为断口。生产现场根据断口的自然形态判定材料的韧脆性，从而推断材料含碳量的高低。若断口呈纤维状，无金属光泽，，颜色发暗，无结晶颗粒，且断口边缘有明显的塑性变形特征，则表明钢材具有良好的塑性和韧性，含碳量较低。若断口齐平，呈银灰色，且具有明显的金属光泽和结晶颗粒，则表明属脆性材料。而过共析钢或合金经淬火后，断口呈亮灰色，具有绸缎光泽，类似于细瓷器断口特征。常用钢铁材料的断口特点大致如下：低碳钢不易敲断，断口边缘有明显的塑性变形特征，有微量颗粒；中碳钢的断口边缘的塑性变形特征没有低碳钢明显，断口颗粒较细、较多；高碳钢的断口边缘无明显塑性变形特征，断口颗粒很细密；铸铁极易敲断，断口无塑性变形，晶粒粗大，呈暗灰色，但是由于污染和氧化，对于断口的观察不仅需要丰富的经验而且判断的误差率也是非常高的。

声发射鉴别法：因为钢铁的材料成分不同，所以敲击时发出的声音不同，以区别钢和铸铁的方法为例，称为声发射鉴别法，敲击时，发出比较清脆声音的材料为钢，发出较低沉声音的材料为铸铁，这是人耳通过经验声音的鉴别，该方法也需要丰富的经验，但优点是该方法是非破坏性的鉴别方法，而且不被污物所干扰。

因此本发明根据人们的声发射鉴别经验提出了一种材料特性识别系统，该系统采用模块化设计，结构简单，操作简便，可重复性强，低成本，具有内部自身识别算法，不仅可以对金属材料识别，还能对非金属硬质材料进行识别，是一种可以进行广泛应用的材料特性识别系统，可以减轻操作人员的劳动强度，提高识别的准确度。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是，提出了一种模块化设计，结构简单，操作简便，低成本，具有内部自身识别算法的一种材料特性识别系统。

本发明所采用的技术方案是：一种材料特性识别系统，包括有上位机，其特征在于，还设置有：敲击平台，用于敲击材料，发出声音；录音器用于收集材料的敲击声音，并将收集到的声音信息送到上位机进行处理。

所述的敲击平台包括有敲击平台底座用于稳定整个敲击平台；敲击杆支撑架，结构呈“『”形状，敲击杆支撑架的R端与敲击平台底座相连，Q端与敲击杆的N端相连，用于悬挂敲击杆；敲击杆M端未连接，可以围绕N端摆动，用于敲击材料放置座上放置的材料，使材料发出敲击声音；材料放置座，用于放置被敲击的材料。

系统初始化模式程序步骤如下：

a、上电初始化；

b、系统等待延时时间；

c、将敲击杆M端置于0位置；

d、释放敲击杆，M端敲击位于材料放置座上的材料对象；

e、录音器收集敲击材料对象产生的声音，并将声音信号传输给上位机；

f、上位机进行材料的特性分析；

系统工作模式程序步骤如下：

a、将录音器收集到的声音信号进行声音截取；

b、对声音信号进行IIR低通滤波处理；

c、将a和b步骤处理后的信号进行FFT变换，其变换公式如1式所示