激光纹测试仪

最近有朋友对导热系数测试方法如何选择想进行一些讨论，这里就我们在导热系数测试中的经验，以及导热系数测试设备研制和测试方法研究中的体会谈一些感受，欢迎大家批评指正。 材料的导热系数一般采用两类测试方法，一类是稳态法，主要包括护热板法、护热板热流计法和护热式圆筒法等；另一是非稳态法，主要包括激光脉冲法、热线法、热探针法和平面热源法等。这些方法国内外都有相应的测试标准，是比较成熟和经典测试方法。 对于稳态护热板法和激光脉冲法来说，这两种测试方法基本上属于互补性关系，即分别覆盖不同导热系数范围的测量。通常，稳态法的导热系数测试范围为0.005~1 W/mK；非稳态激光脉冲法的导热系数测试范围为1～400 W/mK。在满足测试条件的前提下，稳态法的测量精度可以达到±3％以内，激光脉冲法的测量精度可以达到±5％以内。 材料的导热系数一般采用两类测试方法，一类是稳态法，主要包括护热板法、护热板热流计法和护热式圆筒法等；另一是非稳态法，主要包括激光脉冲法、热线法、热探针法和平面热源法等。这些方法国内外都有相应的测试标准，是比较成熟和经典测试方法。 低导热材料一般泛指导热系数在0.1～1W/mK 范围的隔热材料。这类材料由于导热系数低常被用作工程隔热材料，如各种玻璃钢类材料、树脂基类复合材料和陶瓷材料等。在这类低导热材料的导热系数测量中，测试方法的选择常常容易出现偏差，很多测量机构由于只有激光脉冲法测试设备，而就用激光脉冲法测量这类低导热材料，测量结果往往出现比稳态法准确测量值低15％～20％的现象。采用氟塑料（导热系数0.2 W/mK 左右）和纯聚酰亚氨树脂材料Vespel SP1（导热系数0.4W/mK 左右），用稳态法和瞬态激光脉冲法进行的比对试验也证明激光脉冲法的测试结果确实偏低。有些材料研制机构也利用这种现象来证明研制的材料达到了验收标准，这样很容易误导材料设计和使用部门的正常使用。 对于低导热材料的测试，造成激光脉冲法测量结果总是要低于稳态法测量结果的主要原因是由测量装置的固有因素造成，主要体现在以下两个方面：一、激光脉冲法测量装置的影响 激光脉冲法测试设备的试样支架，一般都是采用导热系数较低的陶瓷材料做成，其目的是在固定试样的同时尽可能减少传导热损失，以保证激光脉冲加热试样后，试样内的热流沿着试样厚度方向以一维形式传递。如果被测试样的导热系数小于1W/mK，基本上与陶瓷支架相近，这样必然会引起较大的侧面热失，破坏一维传热模型。如图 1 所示，侧面热损会使得试样背面的最大温升Tm 降低，从而造成较大的测量误差。而这些热损情况在稳态测量方法中不会出现。 如图 1 所示，采用激光脉冲法测量材料热扩散时，导热系数越大，背面温升达到一半最高点的时间t0.5 越短，背面温升采集时间10t0.5 也越短。一般金属材料背面温升达到一般最大值的时间t0.5 大约在50 毫秒以内，而对低热导率材料，背面温升达到一半最大值时间t0.5 就需要上百毫秒以上，同时总的采集时间10t0.5 也将相应的增大很多，如此长的传热时间，必然会引起强烈的侧面热损。http://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2015/03/201503202143_539038_3384_3.png图1 激光脉冲法典型背面温升曲线 激光脉冲法一般都是采用间接测量方式获得被测材料的导热系数，即激光脉冲法测量材料的热扩散率，然后与其它方法测得的密度和比热容数据相乘后得到被测材料的导热系数。这样得到的导热系数数据势必会叠加上其它方法测量误差，特别是比热容的测试误差一般较大。这样获得的导热系数测量精度就势必要比稳态法直接测量的热导率误差偏大。二、激光脉冲法试验参数的影响 如图 1 所示，激光脉冲法在测试过程中，试样在激光脉冲加热后，试样背面温升快速升高，最大温升也仅1 ~ 5℃之间。但对于低导热材料，由于材料导热系数比较低，要使背面温度达到可探测的幅度很困难。为了解决背面温升的可探测性，必须通过两种途径：一是采用很薄的试样，约为1mm 厚，否则很难探测到有效信号；二是在采用薄试样的同时增大激光脉冲的能量，也就是提高脉冲加热试样的功率，使得试样前表面达到更高的温度。这两种途径都会对低导热材料的测量结果带来影响： （1）低导热材料多为复合材料，密度一般都很小。激光脉冲法的试样直径（10mm ～ 12mm）本来就很小，如果试样厚度再很薄，对于复合材料来说很难具有代表性。并且密度分布的不均匀，会使得测量结果的离散性比较大。而稳态法测量所用的试样一般较大，代表性强。 （2）激光脉冲法认为激光脉冲加热试样前表面时，前表面热量的吸收层相比试样总体厚度越小越好。而一般低导热材料的热分解温度和熔点较低，高功率脉冲激光很容易使得试样表面产生高温加热而带来化学反应，反应层厚度相比试样总体厚度较大，破坏了激光脉冲法测试模型的要求，带来测量结果的不真实性。而在稳态法测量过程中，测试过程中的温度变化都严格控制在被测材料热分解温度点以下，就是为了避免热分解现象的产生带来测量结果的不真实性。 （3）一般导热系数测量过程都带有温度变化和一定的温度梯度。激光脉冲法测量如果在静止气氛中进行，背面温升的变化会受到辐射和对流的影响。所以，激光脉冲法在测量过程中，一般需要抽真空测试，以消除对流影响。而对一般复合材料来说，密度越低，在真空下发生真空质量损失的现象也越强烈。如果被测材料密度较低，真空质量损失会使得试样厚度和质量发生变化，如果再加上激光脉冲加热更会加剧质量损失过程，对测量结果带来影响。 （4）由于低密度材料内部容易存在着空隙和气孔，如果在真空中测量这类材料，真空环境将严重的改变试样内部的传热方式，基本上不再有对流传热。因此真空下测量的热导率会比在常压大气环境的测量值明显偏低。而稳态法测试设备绝大多数是在常压大气下进行，通过特别的护热装置使得在试样外部不存在温度梯度以消除对流，传热现象只发生在试样内部，因此稳态法测量结果代表的是常压大气环境下材料的热导率。个别变真空稳态法测量装置，也是专门用来测量评价材料在不同真空度下的热导率，以用于准确表征材料在不同真空度下的隔热性能。 因此，对于低导热材料热导率的测量，如果条件允许，尽量采用稳态测量方法，并明确试验条件，建议不采用激光脉冲法测量低导热材料热导率。 目前在国内的军工系统中都普遍采用稳态的保护热流计法导热系数测定仪来进行树脂基复合材料的导热系数测试，并已经做为工艺考核标准。多数采用的是美国TA公司的MODEL 2022导热仪，圆片状试样直径有1英寸（25.4mm）和2英寸（50.8mm）两种规格，最高测试温度为300℃。同时，美国TA公司的MODEL 2022导热仪也是该公司的主流产品，由此也可以看出这种稳态测试方法的应用十分广泛。

压电变压器驱动电压低，体积小，质量轻，结构简单，无电池辐射等特点，但工作状态复杂，其振动特性影响它的特性，比如使用频率范围和转换效率等。压电变压器其实是电场和振动场耦合的谐振件，它在谐振时，器件会因多种因素（比如负载、环境、材料、输入电压）而发热、产生疲劳甚至破裂等问题。激光测振仪直接非接触地测得压电变压器在谐振状态下端点的振动位移、速度和加速度信号，便于更深入了解他的谐振状态，促进压电变压器的结构设计与优化。OptoMET数字型激光多普勒测振仪是一套高精度的振动测量仪器。该仪器可非接触且精确地测量振动和声学信号，包括振动位移、速度和加速度。OptoMET数字型激光多普勒测振仪具有超高的光学灵敏度，并利用自行研发的超速数字信号处理技术（UltraDSP），不仅能快速测量简单系统的振动，也能测量极具挑战的系统，包括高频振动，远距离测试，微小振幅，高线性和高振动加速度或速度。超速数字信号处理技术（UltraDSP）确保了测量的高分辨率和高精度。OptoMET激光测振仪具有出色的线性度，测试频带宽，最高可达10MHz。[img=,554,271]https://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2019/03/201903281454403195_8750_3859729_3.jpg!w554x271.jpg[/img]OptoMET单点激光测振仪有3个系列：分别是Vector、Nova、Dual Fiber系列：Vector系列氦氖激光测振仪是通用性激光测振仪，适用与大多数非接触式振动测量应用场合。该系列激光测振仪特别适用于反射性表面或水中的测试，以及需要激光光斑尽可能小的应用场合。Nova系列激光测振仪采用不可见的短波红外激光（1550nm）,这种激光束的输出功率超过传统红色氦氖激光10倍，但激光安全等级仍然是人眼安全的激光等级（Class I）。短波红外激光入射功率大，Nova系列红外激光测振仪适用于粗糙表面和低反射率表面的振动测量，长距离振动测量和高频振动测量。选用不同的光学镜头，包括一款准直镜头，Nova系列红外激光测振仪的工作距离覆盖0mm到300m。Dual Fiber双光纤短波红外激光测振系统包括一套短波红外激光测振仪和一套柔性光纤镜头，物镜包括准直镜头和聚焦镜头两种。这套激光测振仪内置了稳定的短波红外激光，在任何被测物表面的测量信号都有非常高的信噪比。多个光纤镜头可通过一个光纤开关连接至测振仪，因此，可以同时传输多个通道（2,4,8,16……），光纤开关带有电气接口（以太网、USB、TTL……），可以由 PC 远程控制。文章来源嘉兆科技官网来源网址：http://www.tnm-corad.com.cn/news/Show-5612.html

[color=#333333]保养维护不当：激光粒度仪是精密仪器，日常使用要按照操作规程使用，日常保养和维护不当会产生样品池污染、样品池划伤、透镜污染、管路脏、光电探测器损坏、使用腐蚀性介质测试导致循环系统损坏等，这些原因都会导致仪器测试结果异常。[/color][color=#333333]下图为样品池或者透镜脏时测试仪器背景。[/color][color=#333333][/color][color=#333333][img=,508,304]https://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2018/09/201809041012303553_9032_676_3.png!w508x304.jpg[/img][/color][color=#333333][/color][color=#333333][b]解决方法[/b]是定期清洗样品池和管路，及时更换划伤的样品池、不在非耐腐蚀循环泵中使用腐蚀性介质、不用汽油擦仪器表面、不随便打开仪器上盖、不使杂物掉到循环池中等。[/color][color=#333333][/color]

结构振动特性决定了结构工作的可靠性。振动测试中，常用的是传统的接触式测量方式，但对于轻质量结构，这种方式会产生附加质量和刚度问题，影响测试结果。笔记本电脑质量相对较轻，结构也复杂，其振动特性测量适合采用非接触测量方法，利用激光测振仪测量笔记本电脑结构的振动特性或开展模态测试分析。单点式激光测振仪可用于测量笔记本电脑结构的振动响应，扫描式激光测振仪可以用于笔记本电脑结构的模态测试分析或工作变形分析中。 [img=,558,311]https://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2019/03/201903271515449311_283_3859729_3.jpg!w558x311.jpg[/img]OptoMET数字型激光多普勒测振仪是一套高精度的振动测量仪器。该仪器可非接触且精确地测量振动和声学信号，包括振动位移、速度和加速度。它具有超高的光学灵敏度，并利用自行研发的超速数字信号处理技术（UltraDSP），不仅能快速测量简单系统的振动，也能测量极具挑战的系统，包括高频振动，远距离测试，微小振幅，高线性和高振动加速度或速度。超速数字信号处理技术（UltraDSP）确保了测量的高分辨率和高精度。OptoMET激光测振仪具有出色的线性度，测试频带宽，最高可达10MHz。 OptoMET激光测振仪有四个系列：分别是Vector、Nova、Dual Fiber、Scan系列：Vector系列氦氖激光测振仪是通用性激光测振仪，适用与大多数非接触式振动测量应用场合。该系列激光测振仪特别适用于反射性表面或水中的测试，以及需要激光光斑尽可能小的应用场合。Nova系列激光测振仪采用不可见的短波红外激光（1550nm）,这种激光束的输出功率超过传统红色氦氖激光10倍，但激光安全等级仍然是人眼安全的激光等级（Class I）。短波红外激光入射功率大，Nova系列红外激光测振仪适用于粗糙表面和低反射率表面的振动测量，长距离振动测量和高频振动测量。选用不同的光学镜头，包括一款准直镜头，Nova系列红外激光测振仪的工作距离覆盖0mm到300m。Dual Fiber双光纤短波红外激光测振系统包括一套短波红外激光测振仪和一套柔性光纤镜头，物镜包括准直镜头和聚焦镜头两种。这套激光测振仪内置了稳定的短波红外激光，在任何被测物表面的测量信号都有非常高的信噪比。多个光纤镜头可通过一个光纤开关连接至测振仪，因此，可以同时传输多个通道（2,4,8,16……），光纤开关带有电气接口（以太网、USB、TTL……），可以由 PC 远程控制。Scan系列扫描式激光测振仪和Nova系列一样采用短波红外激光进行测量。这套激光测振仪用于非接触式的振动测量，可对结构的振动进行可视化的测试和分析。采用这套仪器进行工作变形分析（ODS）或模态分析，过程就如同拍摄视频一样简单。通过预设定的测量点，激光测振仪可对整个被测面进行扫描式的测量。这种强大的扫描测振系统采用了当前最为先进的数字处理技术，同时集成了强大的数据采集、3D可视化以及数据分析软件。来源：嘉兆科技官网 来源链接：http://www.tnm-corad.com.cn/news/Show-5611.html