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手用缠绕膜杨氏共振法的测量解析
编辑:临朐县益泰兴塑料制品加工厂   发布时间:2020-04-08

  目前,测量手用缠绕膜材料杨氏模量的方法很多,较为常用的有共振法、纳米压痕法、动态膨胀法和视觉图像跟踪系统与微拉伸复合法等。

  本文我们先来了解下共振法:

  共振法实质上是利用不同激励源,如静电激励、热激励以及声波激励等,使待测结构产生振动,然后测量出其共振频率,末后通过共振频率计算出材料杨氏模量的方法。

  1、热激励法:

  热激励法一般分为电加热激励法及光加热激励法。其测试原理主要是利用微结构上的加热元件对器件进行局部加热,由于缠绕膜和基质材料的热膨胀系数不同导致结构内部产生应力梯度,使器件结构发生变形。当微结构局部进行瞬时的升温或降温时,器件会发生振动,从而实现激励共振。

  2、声波激励法:

  声波激励法是一种非接触式测量方法,对被测手用缠绕膜本身物理性质影响较小,是一种精度较高的测量方法,其基本测量原理是将悬臂梁固定在基座上,利用功放电路进行信号的放大,然后传输到耳机上,耳机发出的声波对准悬臂梁,使悬臂梁发生振动。悬臂梁的振动状态则通过HeNe激光器进行检测,收集到的光信号通过光电转换传送到示波器上,进行所得信号分析,得到共振频率。

  3、总结:

  共振法作为一种新兴的测量方法被广泛应用在缠绕膜材料杨氏模量的测量上,其其有测量精密、计算简单等优点,但是缺点也相当显明:

  (1)无论是悬臂梁还是扇形测量结构,都会受到制备工艺条件的影响,使得到的结构尺寸存在一定误差,宏观上对其机械性能会有较大的影响:

  (2)多数测量结构需要加镀电极,对测得的共振频率及得到的杨氏模量有较大的影响;

  (3)由于各形式的驱动力与其所产生的振幅不呈线性关系,故较难控制和确认结构的共振率;

  (4)整个共振法的测量结构都较为不同,要求制备工艺精密,具有一定的局限性,很难进行广泛的应用,实验重复性不高。

  下期我们再来聊聊手用缠绕膜纳米压痕法的测量过程,敬请期待。

手用缠绕膜

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