【摘 要】
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材料表面和内部的残余应力对构件的可靠性有重要的影响，对构件表面和内部残余应力的准确测量可以提高构件寿命预测的准确度。超声波测量残余应力是基于声弹性理论，通过测定超声
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材料表面和内部的残余应力对构件的可靠性有重要的影响，对构件表面和内部残余应力的准确测量可以提高构件寿命预测的准确度。超声波测量残余应力是基于声弹性理论，通过测定超声波的传播速度，可以很好的反映构件表面和内部的残余应力。另一方面，超声波测量法也可以应用于测定构件的承载应力。
本文以声弹性理论为基础，设计并开发了一套用于检测构件表面应力的临界折射纵波应力测量系统，并在微机控制的万能实验机上进行了两种不同材料的声弹性常数标定试验。
声弹性理论揭示出声速和应力之间的关系，因此如何精确计算固定距离上的超声波传播时间是应力测量系统的关键。本系统采用高性能的MSP430单片机结合直流升压电路产生高压尖脉冲来激励超声波探头产生用于应力测量的临界折射纵波。针对应力改变导致传播声时的微量变化，采用基于逻辑门的绝对传输时间原理工作的“时间—数字转换器”(TDC—GP2)来满足高精度时间间隔的测量要求。测量系统的各个模块被整合到一起，使得整体体积小型化，调试也更加方便。利用RS-232标准接口，测量系统与PC机进行通信，可以在PC机中进一步对信号进行处理和分析。
声弹性常数标定试验的结果，不仅很好地反映了被测试样中声速与所加载应力之间的近似线性关系，也证明了应力测量系统的可行性，为开发实用检测设备和仪器提供很好的参考。
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