免費熱線電話：021-64200566 24小時服務電話：18326079359
上海千實精密機電有限公司：超聲波硬度計的原理
工廠簡介：
上海千實精密機電科技有限公司成立于2012年，專注于研發、設計及生產紡織、汽車內外飾件、塑料、纖維、氣候老化、燃燒類等測試儀器，為學術研究單位及檢測機構提供紡織測試儀器和服務，上海千實是目前國內較有競爭力和研發實力的紡織檢測儀器廠家之一，研發團隊由一群經驗豐富的工程師組成，我們本著全心全意為客戶服務，努力推動材料物理性能檢測儀器技術革新而努力。
硬度是材料力學性能中很重要的一項指標，和強度一樣，它們其實都是在考量材料受力與變形之間的關系。因此，傳統的硬度測量手段，或者說，試驗方法，都是與力值(也就是負荷)直接相關的，比如，常見的布、洛、維硬度計，包括韋伯斯特硬度計、巴氏硬度計，都是直接將力加載在材料表面，然后觀察變形，只不過，有的關注的是水平方向的變形(布氏)、有的關注的是深度方向的變形(洛氏)、有的給予綜合考慮(維氏)。當然，隨著機電技術和光學技術的發展，以及為了應用的方便，于是又出現了電機加載、CCD觀察壓痕等等形式。
但是，萬變不離其宗，馬甲再怎么換，這些傳統的試驗方式其實質還是一樣，輔助技術的出現，并不代表著這些試驗方法變得更了，而它們(布絡維)的換算關系也仍然是基于統計數據。
里氏硬度計則是完全不同的試驗方法，它不再是直接的力與變形的關系，實際上，借助的是動量守恒原理。質量一定的一個球頭，以已知的初始速度撞擊材料表面，獲得一個反彈速度，人們用這兩個速度之比來表征硬度。這里，有個隱含的前提，即，被測材料的質量相對于球頭來講，應該要足夠大，而且微觀上講，不能因撞擊產生振動。所以，里氏在測量小工件、薄工件(包括薄壁管)是不合適的。
大家可能覺得奇怪，不是要講超聲波硬度計嗎?怎么扯那么遠?我繞這一大圈的目的，是想幫助大家理解(或者說建立)一個概念：不同的試驗方法之間，不存在誰更、誰更準確、誰更的問題，核心在于，針對具體應用，要關注其合理性與適用性。
從前面繞的那一大圈，我們可以知道，傳統的方式是直接加力、然后觀察壓痕。除了洛氏是看壓痕深度之外，布氏值和維氏值其實是力值F和壓痕面積d2的關系。這一點，務請記牢，后面對于你理解超聲硬度計的合理性非常有幫助。
探頭中間是一根振動棒，振動棒的下端是一個維氏壓頭。開機時，振動棒產生超聲振動，當然，這個振動你肉眼是觀察不到的，但是，可以被固定在振動棒上的一組壓電晶片感應到，并由此計算出一個振動頻率。 這時候，讓我們展開想象，把這根振動棒看做是一根彈簧，不斷地被壓縮、然后松開，也就是說，以一個固定的頻率震蕩著。
當我們把這樣一根“彈簧”的，就是那個維氏壓頭，緊緊地壓進材料表面，會出現什么情況呢?我們知道，材料有彈性模量，微觀上，振動棒這個“彈簧”就會把震蕩傳遞給材料的微觀晶粒，于是這些晶粒也開始震蕩，你同樣可以想象，這是又一根“彈簧”在震蕩。
剛開始，這兩根“彈簧”的震蕩頻率并不相同，但逐漸地，它們會趨于同步，也就是說兩根彈簧”連在一起后，會產生共振，(當然，這個“逐漸地”的過程很快，也就一兩秒鐘的事)，于是，振動棒上的另一組壓電晶片監測到了這個共振的頻率，這樣，振動棒初始的頻率和共振后的頻率的變化量也就可以被計算出來了。
我們又知道，材料硬度越高，受力后的壓痕面積越小，硬度越低，壓痕面積就越大。這時，我們來看看下面的公式： 式中，△f代表頻率變化量，Eeff代表彈性模量，A代表壓痕面積。△f=(Eeff，A)，這個公式表示，△f與Eeff和A存在可計算的比例關系。而在前面講過，硬度值其實也是與力F和壓痕面積A存在可計算的比例關系，也就是圖中的HV=F/A。
維氏機產生的壓痕本來就很小，而壓痕邊緣的判定是由人來觀察的，難免出現錯誤。而振動棒的壓痕就更小，但頻率卻可以借由電路的計算得到，于是，如果我們知道某種材料的彈性模量，又測得了頻率，那我們完全可以借助換算關系用△f與Eeff來表示A、而不用去測量壓痕直徑。
這樣，如果力值事先設定(振動棒壓緊到材料表面，靠的就是壓緊彈簧——這是真的彈簧，而彈簧的壓緊力是可以事先設定的，這就是超聲波探頭有不同型號的緣故，其型號的不同，就是取決于彈簧壓緊力，有10N、20N，等等)，那么，硬度值的公式完全可以轉化成：HV=F/(△f，Eeff)，你看，根本不用費心去觀察壓痕了、也不用擔心“壓痕邊緣不清晰”所帶來的誤差了。
但是且慢，如果只是這樣的應用，還是顯示不出超聲測硬度的好處，因為，不同材料，其彈性模量必定有差異，你得先把彈性模量給測出來——除非你事先知道。 那么怎么辦?正確的應用應該是這樣的：一種材料，應事先做一個樣塊，先用臺式機打出值，然后，用超聲波硬度計也打一次值，根據臺式機打出的值，對超聲波硬度計進行標定，標定之后，只要是同種材料，就可以直接用超聲波硬度計打值了。
公司簡介：
標準集團（香港）有限公司作為一家集研發、制造、銷售、培訓、服務于一體的現代技術企業，分公司是上海泛標紡織品檢測技術有限公司，負責銷售業務，生產工廠是上海千實精密機電科技有戲公司，負責產品加工生產售后，致力于將更多檢測儀器輸送市場，提供紡織類、皮革類、燃燒類、汽車內外飾件、材料環境氣候老化等等物理性能檢測儀器，更可接受非標定制，購買前均可按照客戶的要求進行針對性試驗，確保所購儀器適用。
