[发明专利]一种适用于脉冲强磁场下的超声回波测量装置

说明书

本发明公开了一种适用于脉冲强磁场下的超声回波测量装置，包括：超声部件，用于向待测样品发射间隔时间为t_c的两段激励超声波信号，并测量超声回波信号发送至处理部件；处理部件，用于将每段激励下接收到的超声回波信号序列分解为多个脉冲段，并从中任意选取两个相邻的脉冲段将其分别插入一长度为t_c的空信号，得到两个新的信号y1和y2，然后将新信号进行互相关运算分析，得到超声回波中相邻回波的时间间隔，并计算得到待测样品中横、纵波的传播速度v_l和v_s，最后根据v_l和v_s计算得到待测样品的弹性性质。本发明可准确地测量低温、脉冲强磁场下材料的全部弹性性质，并可直接获得材料的超声衰减系数。

技术领域

本发明属于测量材料弹性性质的技术领域，更具体地，涉及一种适用于脉冲强磁场下的超声回波测量装置。

背景技术

固体材料的声学性质（包括声速、弹性模量、泊松比、超声衰减等）不仅是用来表征材料机械性能的重要参数，同时在凝聚态物理中也用来描述物性相变及对应的序参量的对称性。因此，如何精确而高效地测量材料在不同温度、磁场等环境下的声学性质是人们广为关注的技术问题。

最传统的测量材料声学性质的实验方法是应力-应变法，即在固体材料某个方向施加一定的应力，测量样品在该应力的作用下产生的对应形变量，由此可以计算得到材料的弹性性质，通过弹性模量及材料的密度可以得到材料的声速，但是，这种方法通常只能在尺寸较大的样品中才能测得比较准确，因此在低温和强磁场下的可行性很低，而且无法获知材料的超声衰减系数。另一种测量材料声学性质的方法是超声共振谱（RUS）方法，该技术早期由美国科学家Albert Migliori等人发明[A. Migliori and J. Sarrao, ResonantUltrasound Spectroscopy:Application to Physics, Materials Measurements, andNondestructive Evalution, Wiley,New York, (1997)]，在地质科学和材料物理等领域的研究中有不少应用。该方法的最大优点在于可以通过单次超声波频率扫描，即可获得材料完整的弹性张量，从而得到其全部弹性性质，但是该方法在数据处理方法上比较依赖于拟合，容易带来误差，而且无法直接获得材料的超声衰减信息。

因此，如何准确地测量低温、强磁场下材料的全部弹性性质，并直接获得超声衰减信息是亟需解决的问题。

发明内容

针对现有技术的缺陷，本发明的目的在于提供一种适用于脉冲强磁场下的超声回波测量装置，可准确地测量低温、脉冲强磁场下材料的全部弹性性质，并可直接获得材料的超声衰减系数。

为实现上述目的，本发明提供了一种适用于脉冲强磁场下的超声回波测量装置，包括超声部件、处理部件、温控部件和磁场部件；

超声部件，包括脉冲射频发射件和两超声传感器，两超声传感器对应设置在待测样品一组正对的端面上，所述脉冲射频发射件用于根据处理部件发出的指令发射间隔时间为t_c的两段激励射频脉冲信号，其中一超声传感器用于接收该激励射频脉冲信号，向待测样品的一端面发射超声波信号，另一超声传感器用于测量超声回波信号并发送至处理部件；