CSS-148型智能超声硬度计的研究

　　一、前言

　　超声一山生测量是超声检测技术的重要分支，许多工业声量如密度、浓度、粘度、硬度、流量、厚度等与描述媒质声学特性的超声量之间存在着直接或间接的关系，它的应用历史与超声检测技术同样悠久，并共同构成了超声检测技术。在若干应用领域里，和其它工业测量方法相比，超声波有着无可取代的优越性，尤其是近年来工业技术的迅猛发展，对金属材料硬度的测量提出了更高的。要求，传统的机械硬度计已经不能满足现场测试的需要，而超声波硬度计则以其体积小、重量轻，便于携带以及测量后不会在工件上留下较大压痕(无损)等优点而厂泛应用于无损探伤行业中。

　　二、超声波测硬度的基本原理

　　目前国内外生产的超声波硬度计都是通过测定超声波在材料中的谐振频率来检验试样的硬度，其原理如图1所示。

　　探头中有一个磁致伸缩效应的传感器杆B杆几绕有激磁线圈C，杆的另一端焊在一个大质量的圆钢体_卜，连接处固定一个压电晶体D。传感器杆B在激磁电流的作用下产生超声振动，压电晶体D检出信号送至放大器Eo F为脉冲形成电路，G为功率放大器，H为鉴频器，M为硬度指示表。

　　如果传感器探头A未与试件表面接触，则由于杆的另一端固定在一个“无限大”质量的刚体_仁，A端处于自由振荡状态。当形成振动后，杆的固定端是振动的波l点，探头A为波腹点，杆长为振动波长的四分之一，当探头A压到试件表面时，探头被夹紧，振幅减小，波腹点移向固定端，谐振频率增高。传感器的谐振频率随探头与试样表面接触面积的增加而增高，当固定载荷时，接触面积与试样表面的硬度和弹性模量有关，在载荷和弹性模量已知的情况下，通过测定超声波谐振频率就可知其硬度。

　　三、CSS-148型智能超声波硬度计

　　针对国际上智能化超声波硬度计的发展趋势与我国超声波硬度计的发展状况，为满足国内无损检测工作的需要，赶上国际先进水平，我们近年来也开展了智能化超声波硬度计的研究，并取得了显著进展。CSS-14 8型硬度计为便携式，微电脑处理信号，带有RS-2 3 2口，测量范围为20-70HRC,测量精度全量程标准偏差小于士0 . 5I1RC。实现了微电脑控制，数字显示，HRC-H V转换，高精度，小型化，在国内尚属首创，整机原理框图如图2。

　　CSS一148·型智能超声波硬度计的工作原理是利用传感器杆发出的超声波，经激励放大器放大，再经脉冲整形变成较理想的分波脉冲信号(如图3)，并直接由8031单片机进行计数，由于测头的频率和硬度之间的关系为非线性关系(如图4)，因而利用软件进行了非线性校正，采用了一元线性回归法进行线性补偿，把曲线分成三个折线段处理，其中a、b一各段相应的斜率与截距。