[发明专利]一种振动体机械品质因数的测量系统和测量方法

权利要求书

1.一种振动体机械品质因数的测量方法，其特征在于,包括步骤：

S1，用检测信号波驱动超声换能器(1)带动振动体(4)振动；

S2，沿振动体(4)轴向移动测振装置(7)，测量振动体(4)表面ΔZ微元间距的多个质点的振动速度和相位；

S3，对振动体(4)上测量的多个质点的振动速度做空间傅里叶变换，得到波数空间内频谱，并确定主波数k₀；

S4，利用公式，计算去除1.2k₀以上波数；

S5，通过傅里叶逆变换还原多个质点的振动速度在空间内的分布曲线；

S6，假设所述微元的左端为A、正中为B和右端为C，其振动速度分别为V_A、V_B和V_C，其相位分别为θ_A、θ_B和θ_C，左端微元横截面L_L，右端微元横截面为L_R，左端微元横截面L_L和右端微元横截面L_R之间相差ΔZ微元间距，左端微元横截面L_L的有功能量为E_in，右端微元横截面L_R的有功能量为E_out，计算所述微元的能量损耗ΔE_d；计算公式如下：

ΔE_d＝E_out-E_in，

其中：

S7，计算所述微元含有的无功能量ΔE_r，其计算公式为：

或

S8，计算各微元机械品质因数Q，其计算公式为：

S9，得出振动体(4)机械品质因数与振动体(4)振幅的对应关系；

其中，k为波数，所述振动体(4)的材料密度为ρ，所述微元的横截面积为S，所述振动体(4)的材料杨氏模量为Y。

2.根据权利要求1所述的一种振动体机械品质因数的测量方法，其特征在于：所述检测信号波为正弦波信号。

3.根据权利要求1所述的一种振动体机械品质因数的测量方法，其特征在于：所述微元间距长度选为波长的1/50。

4.采用权利要求 1-3任一项所述的一种振动体机械品质因数的测量方法的测量系统，其特征在于：包括信号源装置(5)，用于给振动体(4)提供检测信号；

信号放大装置(6)，用于接收信号源装置(5)发出的检测信号，并将接收到的检测信号进行功率放大；

测振装置(7)，用于测量振动体(4)表面微元的速度和相位；

滤波装置(8)，用于筛选出所述测振装置(7)检测到的与所述信号源装置(5)发出的检测信号频率一致的信号；

所述信号放大装置(6)与超声元件的超声换能器(1)电连接；所述测振装置(7)与所述滤波装置(8)电连接；所述信号源装置(5)与所述滤波装置(8)电连接。

5.根据权利要求4所述的系统，其特征在于：所述滤波装置(8)为锁相放大器或3阶以上巴特沃斯滤波器或4阶以上切贝雪夫滤波器。

6.根据权利要求5所述的系统，其特征在于：所述锁相放大器的相位分辨率不低于0.1°。

7.根据权利要求4所述的系统，其特征在于：所述测振装置(7)为激光测振仪或激光位移传感器。