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内耗测量是内耗研究的基础,内耗的理论也需要内耗测量结果的检验和印证。因此,研究内耗测量技术以及提高内耗测量精度是内耗研究中的一个重要问题。内耗对于材料内部各种微观结构状态及其动态过程变化十分敏感,用内耗来研究固体内部缺陷和微观结构变化可以给出其他手段所不能给出的信息。
本文首先对内耗理论和内耗仪的工作原理做了一般性的介绍。然后详细论述了内耗仪测控系统的硬件和软件的改进和设计,其中重点论述了实验采集数据的处理。本论文主要完成了以下三方面的工作:
1.硬件方面:首先实现了主控计算机系统的升级,完成了微型计算机核心系统的升级换代,并且考虑了今后升级的兼容性,是硬件研究的基本内容。其次提高测量频率点变化时的变频精度,实现准连续变频的内耗测量,有利于进一步研究频率内耗峰。最后在电源、光电转换装置、采集系统等方面都进行了一些改进,希望从硬件方面降低内耗测量误差。
2.软件方面:考虑了光电池由于电池线形和环境带来的误差,通过软件对其进行了修正;对温度控制方面进行了改进,在实验过程中可以进行恒温、线形升温、梯形升温等测量模式;可做的实验种类较为齐全,能够同时对样品进行内耗、模量和电阻的测量,测量模式有:时间谱/频率谱/温度谱/振幅谱;控制软件的设计更加人性化和智能化;相关测量部分也更加齐全,确保了实验仪器的维护工作方便有效地进行。
3.算法方面:强迫震动内耗的测量实际上就是测量两个正弦波之间的相位差。对于小角度的相位差测量,常用的计算方法有快速傅立叶变换法和相关法,但是这两种算法都存在着一定的缺陷。在本论文中提出了三参数正弦波拟合算法,它即避免了相关法对零点的要求,又避免了快速傅立叶变换法对点数的要求,且算法简单,测量精度相对较高。
本论文完成了传统内耗仪的改进、升级,为扩展内耗的研究范围提供了有用的工具。