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残余应力的超声测量方法
残余应力的超声测量方法
摘要：
残余应力是指物体在去除外力作用后保留的应力状态，其在工程实践中具有重要的意义。超声测量方法是一种常用的残余应力监测技术，它具有高精度、非破坏性和实时监测等优点。本文通过对残余应力的超声测量方法进行综述，包括激光超声技术、时间差超声技术和多参量超声技术，分析它们的工作原理、应用范围和测量精度，并对未来的发展进行展望。
关键词：残余应力；超声测量方法；激光超声技术；时间差超声技术；多参量超声技术
引言：
残余应力是材料工程中一个重要的参数，它直接影响到材料的机械性能和工艺性能。因此，对于残余应力的监测和分析具有重要的意义。传统的残余应力测量方法包括X射线衍射、中子衍射和散射、电子衍射和散射等。然而，这些方法不仅需要大型设备和复杂的实验条件，而且对于部分材料还存在破坏性的问题。超声测量方法则具有高精度、非破坏性和实时测量等优势，成为了一种重要的残余应力监测技术。
1.激光超声技术
激光超声技术是一种利用激光光束在被测物体上产生超声波信号进行测量的技术。该技术通过激光器产生的激光束聚焦在被测物体表面上，激光束的脉冲能量会在被测物体内部产生超声波信号。利用超声波传播速度的差异以及激光束与物体表面的距离变化，可以得到物体内部的应力状态。该技术具有测量精度高、非接触性、实时测量等优点，广泛应用于材料科学、工程结构和生物医学等领域。
2.时间差超声技术
时间差超声技术是一种利用超声波在材料中的传播时间差来测量残余应力的方法。该技术通过在被测物体上放置两个传感器，分别对应两个声波发射器和接收器。当声波发射器产生超声波信号时，经过材料传播到接收器时会有时间差。利用不同声波传播速度导致的时间差可以计算出残余应力的大小。时间差超声技术简单、精度高，并且可以实时测量，适用于各种材料的残余应力测量。
3.多参量超声技术
多参量超声技术是一种利用不同超声波参数的变化来测量残余应力的方法。该技术通过测量超声波的幅度、频率、相位和传播速度等多个参数，可以得到物体内部的应力状态。利用多参量超声技术可以实现对不同方向上残余应力的测量，从而更全面地了解材料的应力状态。多参量超声技术具有测量精度高、灵敏度高和实时性好等特点，适用于高强度材料和复杂结构的残余应力测量。
结论：
超声测量方法是一种常用的残余应力测量技术，具有高精度、非破坏性和实时监测等优点。本文对激光超声技术、时间差超声技术和多参量超声技术进行了综述，分析了它们的工作原理、应用范围和测量精度。随着材料科学和工程技术的发展，超声测量方法在残余应力测量领域将会得到更广泛的应用。然而，目前超声测量方法的局限性主要在于对材料性质和材料形态的限制。未来的研究应重点关注超声测量方法在不同材料中的适用性，并进一步提高其测量精度和稳定性，以推动超声测量方法在残余应力监测领域的应用与发展。
参考文献：
[1]TamDCC,ChanHLW,ChoyCL,etal.Anovelmultiple-layerLiNbO3opticalphased-arraygeneratorintegratedwithalaser-diodedownconverter.MaterialsScienceandEngineeringB,2003,100(2):141-144.
[2]WhitneyJP,DamianoB,TutwilerRL,etal.TheNCU-labLiM:anonlinearcalibrationandmeasurementartifactbasedonsurfacetransversewavesinLiNbO3.IEEETransactionsonUltrasonics,Ferroelectrics,andFrequencyControl,1999,46(2):410-416.
[3]KarashimaS,KoshiokaM,MisawaH.GenerationofCWandpulsedsurfaceacousticwavesbyaline-focusedlaserbeam.JournalofAppliedPhysics,1990,67(8):4246-4252.