第7章计算机在材料检测中的应用课件

1、第七章 计算机在材料检测中的应用1. 材料成分的检测2. 材料组织结构的检测3. 材料力学性能的检测4. 材料物理性能的检测2022/10/141第七章 计算机在材料检测中的应用1. 材料成分的检测20第六章 材料加工过程中的计算机控制第一节 计算机控制技术基础第二节 计算机控制系统的输入与输出第三节 材料加工的计算机控制系统2第六章 材料加工过程中的计算机控制第一节 计算机第三节 材料加工的计算机控制一、高分子材料加工的计算机控制（自学）二、金属材料加工的计算机控制（重点）三、无机非金属材料的计算机控制（重点）2022/10/143第三节 材料加工的计算机控制一、高分子材料加工的计算机控制6

2、.3.2 金属材料加工的计算机控制（加热炉）2022/10/1446.3.2 金属材料加工的计算机控制（加热炉）2022/16.3.2 金属材料加工的计算机控制（加热炉）（1）温度信号测量与处理（2）温度控制决策 1）PID温度控制算法 2）断偶保护报警 3）分区温度控制决策2022/10/1456.3.2 金属材料加工的计算机控制（加热炉）（1）温度信6.3.2 金属材料加工的计算机控制（加热炉）（2）温度控制决策 温度测量数字信号与已给定的设定值比较。ey 按预先给定的计算决策方法，进行控制决策计算，如（PID算法）。控制要求高一些的还依温度分区采用不同计算决策方法。 得出温度控制量，再经

3、I/O接口输出到执行机构去调节加热炉输入功率，使加热炉始终保持在温度设定值。 同时，在软件编制中还加入断偶保护报警。2022/10/1466.3.2 金属材料加工的计算机控制（加热炉）（2）温度控6.3.2 金属材料加工的计算机控制（加热炉）1）PID控制算法 只要适当选择KP、TI、TD参数值，使用PID控制算法可以取得比较满意的控制效果。 计算机控制系统是一种在时间上离散的系统。 需要采用描述离散系统PID控制算法差分方程形式。采样周期为T，第n次采样的偏差为e(n)，控制决策输出为p(n)，则离散PID控制算法为 增量式算法只与前两次采样偏差值有关，出现故障对以后的计算影响小，占用资源少

4、，计算时间短。用于加热炉温度控制较为适用。)()(1)()(0dttdeTdtteTteKtPDtIP+=2022/10/1476.3.2 金属材料加工的计算机控制（加热炉）1）PID控6.3.3 无机非金属材料烧成的计算机控制三、无机非金属材料烧成的计算机控制 以陶瓷烧成炉温度以及气氛控制系统的设计为例。温度控制系统 目的：坚固耐用、色泽光润，提高陶瓷生产质量 要求控制炉温，分级进行加热和保温。 举例：在室温1350之间加热要求分成10-20个时间段内进行加热和保温，需要不同的升温速度和温度给定值。2022/10/1486.3.3 无机非金属材料烧成的计算机控制三、无机非金属材6.3.3 无

5、机非金属材料烧成的计算机控制1. 陶瓷烧成炉气氛控制（图6-19） 将传感器和执行器具体化。 红外仪 碟阀 气氛控制参数：碟阀开度 针对前面所述的所有三个不同区段： 利用CO2红外分析仪作测量元件测量CO2含量， 经A/D转换器把模拟信号转变成数字信号送入PLC， PLC计算得到e，再按一定的控制算法计算出控制输出值参数， 向执行器（可逆伺服电机）发出控制参数指令从而控制通风口的碟阀开度，控制通入风量。碟 阀转换器PLC转换器红外仪烧成炉2022/10/1496.3.3 无机非金属材料烧成的计算机控制碟 阀转换器P6.3.3 无机非金属材料烧成的计算机控制组态软件2022/10/14106.3

6、.3 无机非金属材料烧成的计算机控制组态软件2022第七章 计算机在材料检测中的应用1. 材料成分的检测2. 材料组织结构的检测3. 材料力学性能的检测4. 材料物理性能的检测2022/10/1411第七章 计算机在材料检测中的应用1. 材料成分的检测207.1.1 分析电子显微方法数据处理软件大体分为三类： 1、计算、模拟软件 2、数据分析、图像分析 3、设备控制软件实现的功能 1、测量参数的选择 2、定标处理 3、常规测量过程控制 4、分析测量结果2022/10/14127.1.1 分析电子显微方法数据处理软件大体分为三类：实现的第二节 材料组织结构的检测一、金相图像分析系统二、材料缺陷的

7、计算机评定三、材料显微组织的计算机仿真 2022/10/1413第二节 材料组织结构的检测一、金相图像分析系统2022/107.2.1 金相图像分析系统金相图像分析系统应用举例： 可以对合金相和非金属夹杂物等进行定量测量，还可对合金组织进行评级和定量测量。1、合金相的定量测量2、非金属夹杂物的定量测量3、脱碳层深度的定量测量4、球墨铸铁的球化率评级测量2022/10/14147.2.1 金相图像分析系统金相图像分析系统应用举例：207.2.1 金相图像分析系统 原理（条件）：球墨铸铁组织对光的反射和吸收不尽相同，从而产生灰度级别。 具体过程：识别物体时，边缘部分最清楚，从而获得边缘的检出。石墨

8、边缘处，图像灰度阶跃，分析系统每次取4个相邻像素进行判断，确定是否球墨边缘。若为球墨边缘时，进行边缘追踪。 不仅可以给出球化率，还可以提供各种形状石墨的颗数。 2022/10/14157.2.1 金相图像分析系统 原理（条件）：球墨第二节 材料组织结构的检测一、金相图像分析系统二、材料缺陷的计算机评定三、材料显微组织的计算机仿真 2022/10/1416第二节 材料组织结构的检测一、金相图像分析系统2022/107.2.2 材料缺陷的计算机评定 缺陷检测、分级评定，和材料缺陷对性能影响的研究。以前肉眼观察图像来判断，工作量大，周期长。 条件： 计算机图像处理， 模式识别技术的发展， 缺陷特征参

9、数的研究 评定系统： (1) 图像获取，缺陷检出、识别； (2) 尺寸测量和分级评定等功能。 基本实现了检测及分级评定的自动化。2022/10/14177.2.2 材料缺陷的计算机评定 缺陷检测、分级7.2.2 材料缺陷的计算机评定 举例：电站设备零部件缺陷的计算机评定， 腐蚀破坏：（1）应力腐蚀； （2）腐蚀疲劳。点腐蚀坑 微裂纹源 断裂事故 准确评价点腐蚀坑，有助于研究腐蚀失效的起源，制定防止断裂的措施。 借助于计算机的快速运算和逻辑判断能力，可以很方便地对点腐蚀坑做计算机评定。2022/10/14187.2.2 材料缺陷的计算机评定 举例：电站设备7.2.2 材料缺陷的计算机评定1、系统

10、配置（硬件） 硬件：投影仪、显微镜、摄像机、计算机和打印机2、软件构成 由以下几个模块构成： 图像采集及存储模块 图像预处理模块 特征提取模块 分析模块获取好的金相图像检出、识别分级2022/10/14197.2.2 材料缺陷的计算机评定1、系统配置（硬件）获取好7.2.2 材料缺陷的计算机评定(3) 特征提取模块 用于针对缺陷的特征，提取被采集部位的图像的缺陷信息，采用合适的识别准则判定缺陷的类型、位置等，列出缺陷的特征参数表格。步骤如下： 1）进行特征参数的确定，类似于石墨球化率的评级 2）进行计算机缺陷形状识别2022/10/14207.2.2 材料缺陷的计算机评定(3) 特征提取模块2

11、027.2.2 材料缺陷的计算机评定 (4) 分析模块 主要用于列出各种缺陷分布情况结果，负责数据存储并评定等级。 举实例，运用计算机材料缺陷评定系统对典型叶片点腐蚀坑的几何参数进行分析与测量，分类后列出缺陷的主要特征表格，然后计算机推出一系列分析结果。2022/10/14217.2.2 材料缺陷的计算机评定 (4) 分析模块 第二节 材料组织结构的检测一、金相图像分析系统二、材料缺陷的计算机评定三、材料显微组织的计算机仿真 2022/10/1422第二节 材料组织结构的检测一、金相图像分析系统2022/10三、材料显微组织的计算机仿真 下面用颗粒复合材料显微组织的计算机仿真说明计算机仿真过程

12、。 大量的材料显微组织检测组织及其与性能之间的变化规律计算机仿真建立材料的显微组织模型不需检测而能推测出其性能2022/10/1423三、材料显微组织的计算机仿真 下面用颗粒复合材料三、材料显微组织的计算机仿真 首先要获得颗粒复合材料的显微组织的模型 （颗粒的大小、形状、数量、分布）： 很困难，目前主要采用两种方法：体视学方法，根据二维截面推测其三维组织特征及参量， 缺点：间接的，试样要满足一定条件。系列金相截面进行三维重建的方法 缺点：工作量很大。 现在，可以用计算机仿真模拟颗粒增强复合材料的显微组织。2022/10/1424三、材料显微组织的计算机仿真 首先要获得颗粒复合材料三、材料显微组

13、织的计算机仿真 组织结构参数：数量、形状、尺寸、位置、空间分布影响材料性能1、增强粒子的空间分布 颗粒的空间分布是要着重解决的问题；特别需要通过计算机仿真手段去获得空间分布可以改变的，接近实际的颗粒组织模型，以便研究其表征方法及其对材料性能的影响。2022/10/1425三、材料显微组织的计算机仿真 组织结构参数：三、材料显微组织的计算机仿真 颗粒坐标计算方法如下： (1) 完全随机分布颗粒P的坐标（X,Y,Z）通过随机获得； (2) 当颗粒存在偏聚时，对于层状、线状、团聚分布，颗粒的三个坐标中分布有一个、两个、三个取某些特定值，然后加上一个均匀分布的偏差，而剩余的坐标值由随机数获得。2022

14、/10/1426三、材料显微组织的计算机仿真 颗粒坐标计算方法如下：2022三、材料显微组织的计算机仿真 2、基体的MONTE CARLO（蒙特卡罗）仿真 基体一般是多晶聚集体，晶粒的形状、尺寸及尺寸分布等参数对其性能有着重要的影响。 在显微组织尺度对多晶体组织进行表征和模型化是非常重要的，可以模拟多晶体的晶粒长大过程。这种仿真方法所得到的多晶体组织与实际上的近似等轴的晶粒组织非常接近。 2022/10/1427三、材料显微组织的计算机仿真 2、基体的MONTE CARL三、材料显微组织的计算机仿真 蒙特卡罗法亦称为随机模拟或随机抽样技术：是对某一个问题作出一个适当的随机过程，把其参数用随机样

15、本计算的统计量值来估计，由这个参数找出最初所述问题中包含的未知量的方法。 蒙特卡罗法用随机数来描述粒子的运动，并使其复合玻尔兹曼分布，瞬时分布很接近实际情况。 方法的关键是抽样方法，目前最好的方法是集中算法，它将每一个原子构型用权重因子e-E/KT加权，并筛选掉不现实的构型，被广泛应用在材料热力学性质的计算上。2022/10/1428三、材料显微组织的计算机仿真 蒙特卡罗法三、材料显微组织的计算机仿真 3、三维可视仿真效果 增强粒子的空间分布 基体的仿真在颗粒组织的基础上产生基体组织具有不同平均晶粒尺寸的颗粒增强复合材料的显微组织颗粒形状可以选择：球状、椭球状、圆柱体、规则多面体颗粒分布可以选

16、择：周期、 随机、 层状、线状、团聚改变参数，可以仿真各种实际颗粒增强复合材料的显微组织。2022/10/1429三、材料显微组织的计算机仿真 3、三维可视仿真效果在颗粒组织三、材料显微组织的计算机仿真 三维可视仿真结果出来以后，可以得到： a. 作任意的二维截面 b. 颗粒空间分布的表征 c. 复合材料计算的材料模型 2022/10/1430三、材料显微组织的计算机仿真 三维可视仿真结果出来以第七章 计算机在材料检测中的应用1. 材料成分的检测2. 材料组织结构的检测3. 材料力学性能的检测4. 材料物理性能的检测2022/10/1431第七章 计算机在材料检测中的应用1. 材料成分的检测2

17、0第三节 材料力学性能的检测机器零件承受不同形式和大小的外力， 要求零件必须具有一定的强度和塑性： 屈服强度 抗拉强度 断裂强度强度 冲击韧性 硬度 疲劳强度 蠕变强度 这些指标统称为材料的力学性能，反映材料抵抗变形和断裂的能力，主要取决于材料的化学成分和显微组织。伸长率断面收缩率塑性2022/10/1432第三节 材料力学性能的检测机器零件承受不同形式和大小的外力，第三节 材料力学性能的检测 力学性能检测是材料科学研究中常常涉及的，而对于工程材料则是必须涉及的。 随着科学技术与工业生产的发展，材料力学性能的检测范围越来越广，检测技术要求越来越高; 实验设备的功能和精度也发生了很大的变化 摆锤

18、式测力机 电子测力、测变形及机电伺服控制技术的电子试验机，精度由15%0.1%。实验设备几乎达到了智能化。2022/10/1433第三节 材料力学性能的检测 力学性能检测是材料第三节 材料力学性能的检测一、万能材料试验机的计算机辅助测试系统二、专项实验设备的计算机数据采集和处理系统 2022/10/1434第三节 材料力学性能的检测一、万能材料试验机的计算机辅助测试一、万能材料试验机的计算机辅助测试系统 CAT系统泛指试验机上采用计算机辅助测试的高级测试系统，其应用软件达到了材料试验自动化的目的。 目前CAT系统还得到了二次软件开发，功能不断加强甚至还能弥补某些硬件功能的不足。2022/10/

19、1435一、万能材料试验机的计算机辅助测试系统 CA一、万能材料试验机的计算机辅助测试系统图1 微机控制电液伺服万能试验机 2022/10/1436一、万能材料试验机的计算机辅助测试系统图1 微机控制电液伺服一、万能材料试验机的计算机辅助测试系统1、系统工作原理及主要配置2、系统软件的组成 3、主要实现功能2022/10/1437一、万能材料试验机的计算机辅助测试系统1、系统工作原理及主要1、系统工作原理及主要配置系统的主要工作原理：一、万能材料试验机的计算机辅助测试系统计算机引伸仪力传感器放大器A/D转换板 二次开发采用多功能板卡，使用各种外接传感器。 计算机引入后，对材料试验机的功能提高了

20、很多：(1) 实现了缓慢和微小的位移；(2) 既能做到应力控制，又能做到应变控制；且其控制范围相当宽。测得试验过程的变形值 测得试验过程的力值 缺少一个反馈系统2022/10/14381、系统工作原理及主要配置一、万能材料试验机的计算机辅助测试一、万能材料试验机的计算机辅助测试系统小的流量阀 特殊的PWM数控电液比例微小流量阀PWM数字伺服系统PMW流量阀多功能板卡计算机 使控制精度、稳定性、范围和软件设计难易程度都有了很大改善。脉宽调制2022/10/1439一、万能材料试验机的计算机辅助测试系统小的流量阀 一、万能材料试验机的计算机辅助测试系统1、系统工作原理及主要配置2、系统软件的组成

21、3、主要实现功能2022/10/1440一、万能材料试验机的计算机辅助测试系统1、系统工作原理及主要一、万能材料试验机的计算机辅助测试系统2、系统软件组成(1) 系统软件（多层菜单形式） (2) 实时软件滤波程序，消除试验过程中随机干扰信号和周期性高频信号的影响。(3) 标定程序，对每一个传感器进行标定，得到多功能板卡各A/D通道中采样数据和各种物理量实际值的转换关系。 试验参数设定数据采集 数据处理数据输出传感器参数设定试验类型设定其它试验参数设定 2022/10/1441一、万能材料试验机的计算机辅助测试系统2、系统软件组成试验参一、万能材料试验机的计算机辅助测试系统1、系统工作原理及主要

22、配置2、系统软件的组成 3、主要实现功能2022/10/1442一、万能材料试验机的计算机辅助测试系统1、系统工作原理及主要一、万能材料试验机的计算机辅助测试系统3、主要实现功能(1) 主要力学性能指标的测量(2) 试验过程的控制(3) 模拟再现试验过程(4) 试验曲线的计算(5) 试验报表功能(6) 数据管理功能 数据查询、数据统计绘制直方图2022/10/1443一、万能材料试验机的计算机辅助测试系统3、主要实现功能202一、万能材料试验机的计算机辅助测试系统 (1) 主要力学性能指标的测量 能够依标准和要求测量材料的力学性能指标； 能够自动计算试样的横截面积、标距； 能够在屏幕的曲线或表

23、格中绘制力学性能指标； 可以根据需要设计配置不同的传感器和信号采集仪表。2022/10/1444一、万能材料试验机的计算机辅助测试系统 (1) 主要力一、万能材料试验机的计算机辅助测试系统 (2) 试验过程的控制 可实时跟踪计时，把各种力学性能指标显现在屏幕上； 也可以方便地对试验结果进行时域分析，这在反复加载试验过程中是必不可少的。 (3) 模拟再现试验过程 试验过程数据自动存入对应文件，； 试验后可以在屏幕上模拟再现试验过程， 其中包括变形值、力值、应力速度、应变速度等变化，这有助于分析试验过程中的受力状况。2022/10/1445一、万能材料试验机的计算机辅助测试系统 (2) 试验过一、

24、万能材料试验机的计算机辅助测试系统 (4) 试验曲线的计算 无论在试验过程中，还是在试验后，以数据文件的方式调出的试验曲线都可以进行某些指标值的计算。 例如 可以在试验曲线上任意选定值，进行T 等特殊规定屈服应力的计算； 可以在试验曲线上选定L1和D1，即可计算、值。2022/10/1446一、万能材料试验机的计算机辅助测试系统2022/10/114一、万能材料试验机的计算机辅助测试系统 (5) 试验报表功能 能够把试验数据输入到设计好的试验报表中。 (6) 数据管理功能 利用计算机的数据管理能力，还具有数据查询、数据统计功能。数据查询、数据统计绘制直方图 总之，材料试验机的计算机化使得材料力

25、学性能数据的取得更方便、更全面、更可靠。2022/10/1447一、万能材料试验机的计算机辅助测试系统2022/10/114第三节 材料力学性能的检测一、万能材料试验机的计算机辅助测试系统二、专项实验设备的计算机数据采集和处理系统 2022/10/1448第三节 材料力学性能的检测一、万能材料试验机的计算机辅助测试二、专项实验设备的计算机数据采集和处理系统 缺口试样的摆锤冲击弯曲断裂试验，可灵敏检测出材料的回火脆性等性能指标，随着断裂力学研究的发展，动载下的形变断裂过程成为发展新材料的重要课题。2022/10/1449二、专项实验设备的计算机数据采集和处理系统 缺二、专项实验设备的计算机数据采

26、集和处理系统图2 冲击弯曲试验原理图2022/10/1450二、专项实验设备的计算机数据采集和处理系统图2 冲击弯曲试验冲击弯曲试验2022/10/1451冲击弯曲试验2022/10/1151二、专项实验设备的计算机数据采集和处理系统 其中塑性功和撕裂功较大时，为韧性断裂，较小时，为脆性断裂。 原来的测试中只给出单位面积冲击吸收功而无细分是不够的。 冲击过程只有数毫秒，采样周期应该是微秒级的，所以要配置一套高速数据采集和处理计算系统才能办到。冲击过程弹性变形塑性变形裂纹扩展弹性功塑性功撕裂功 总断裂功2022/10/1452二、专项实验设备的计算机数据采集和处理系统 其二、专项实验设备的计算机

27、数据采集和处理系统1、冲击实验装置2、冲击实验数据采集和处理2022/10/1453二、专项实验设备的计算机数据采集和处理系统1、冲击实验装置2二、专项实验设备的计算机数据采集和处理系统1、冲击实验装置 冲击实验机 数据采集系统 微型计算机 打印机和绘图仪载荷传感器位移传感器A/D模数转换器计算机引伸仪力传感器放大器A/D转换板位移传感器载荷传感器2022/10/1454二、专项实验设备的计算机数据采集和处理系统1、冲击实验装置载二、专项实验设备的计算机数据采集和处理系统2、冲击实验数据采集和处理计算机总的控制下，释放摆锤并进行数据采集，传感器A/D转换器计算机 2022/10/1455二、专

28、项实验设备的计算机数据采集和处理系统2、冲击实验数据采(1) 确定采样周期： 长度不失真地恢复原来的连续信号，3.5s，所以设定为2 s 开端摆锤锤头道口接触到试样时开始。(2) 数据在采集后读入计算机存储区，在显示器上显示载荷P位移f曲线； 可直观重现冲击过程(3) 数据处理 为了划分各个阶段和确定冲击弯曲强度，要得到s，b和止裂点。 计算方法，过程 ：根据斜率 dP/df 由一常数逐渐变化， 线性非线性时为s，变化最大处为b，而功是积分： 2022/10/1456(1) 确定采样周期： 2022/10/11562022/10/14572022/10/11572022/10/14582022

29、/10/1158二、专项实验设备的计算机数据采集和处理系统 通过计算机数据采集和处理系统，可以精细、完整地记录材料整个冲击过程，较准确的测定材料冲击断裂曲线上的各特征值和相应的三部分功。 2022/10/1459二、专项实验设备的计算机数据采集和处理系统 通第四节 材料物理性能的检测 主要是电、热、磁等多方面的性能，测试方法各不相同，测试设备也有很多种。一些特殊的材料还要采用一些特殊的测试方法。 计算机能够起到的作用： 设备中动作的控制， 测试参数的测量， 测试参数数据的处理。2022/10/1460第四节 材料物理性能的检测 主要是电、热、磁等第四节 材料物理性能的检测 每一种具体的测试设备

30、或测试方法，具体测试参数往往有各自的特别之处，在计算机采集、控制、数据处理系统设计中要特别解决才行。2022/10/1461第四节 材料物理性能的检测2022/10/1161第四节 材料物理性能的检测一、磁性测量中的计算机数据处理二、超导材料特性曲线计算机测量三、金属熔点附近热物性参数的计算机测量2022/10/1462第四节 材料物理性能的检测一、磁性测量中的计算机数据处理20一、磁性测量中的计算机数据处理 冲击法简单，灵敏度高，测量精度高；依然是主要方法，应用也很普遍。 缺点：测量不连续，过程复杂，需要测量很多点才能保证其准确性，数据处理时需逐点计算，工作量大。2022/10/1463一、

31、磁性测量中的计算机数据处理 冲击法简单一、磁性测量中的计算机数据处理1、冲击测量磁性的基本原理2、测量中几个问题的解决3、磁参量测量数据处理程序2022/10/1464一、磁性测量中的计算机数据处理1、冲击测量磁性的基本原理201、冲击测量磁性的基本原理 装置有三个回路：主回路、测量回路、校正回路 样品盒横截面积为S，主回路线圈N1，测量回路线圈N2，样品中磁感应强度为B。 N1中电流开始为I，然后突然变向为I。则磁感应强度变为B，B2B，磁通量变化为2BS。2022/10/14651、冲击测量磁性的基本原理2022/10/1165一、磁性测量中的计算机数据处理图3 冲击法测量磁性2022/1

32、0/1466一、磁性测量中的计算机数据处理图3 冲击法测量磁性2022/测量回路中产生的 感应电动势为eN2（d/dt）， 感应电流 ie/RN2（d/dt）/R测量回路中产生的总电荷量为：可用测量回路中的冲击检流计测出这个总电荷值量。根据测得的冲击检流计的偏转量值，便可求出B。2022/10/1467测量回路中产生的2022/10/1167一、磁性测量中的计算机数据处理1、冲击测量磁性的基本原理2、测量中几个问题的解决3、磁参量测量数据处理程序2022/10/1468一、磁性测量中的计算机数据处理1、冲击测量磁性的基本原理20一、磁性测量中的计算机数据处理2、测量中几个问题的解决。 (1)

33、要求CbR已知，利用校正回路求得。 (2) 磁通变化范围很大，测量标尺有限，此时要调节量程，方法：改变测量回路的总电阻，从而改变CbR，保证其量程。3、磁参量测量数据处理程序。 见图7-5，包括几个步骤： (1) 输入相关参数， (2) 逐点测量数据， (3) 数据处理和计算，计算相应的测量结果值。2022/10/1469一、磁性测量中的计算机数据处理2、测量中几个问题的解决。20第四节 材料物理性能的检测一、磁性测量中的计算机数据处理二、超导材料特性曲线计算机测量三、金属熔点附近热物性参数的计算机测量2022/10/1470第四节 材料物理性能的检测一、磁性测量中的计算机数据处理20二、超导

34、材料特性曲线计算机测量测量时要保证测试的准确性 电压与电流特性可分为三个区域：超导态、临界态、正常态，超导电压和电流特性关系曲线同城被描述为以下指数形式： V = V0 （I/I0）n 临界电流值Ic和特征指数n是表征超导材料的重要参数。图4 水银样品电阻与绝对温度关系2022/10/1471二、超导材料特性曲线计算机测量测量时要保证测试的准确性图4 二、超导材料特性曲线计算机测量1、特性曲线采集系统及精度问题2、变电流递增步长计算机采集系统的实现2022/10/1472二、超导材料特性曲线计算机测量1、特性曲线采集系统及精度问题二、超导材料特性曲线计算机测量1、特性曲线采集系统及精度问题 脉

35、冲法是测量电压电流特性曲线的一种有效方法， 在计算机材料系统的控制下,脉冲电源依次向材料施加强度不断增加、具有一定时间宽度的电流脉冲，在每一个电流脉冲持续期间采集相应的电压值，再进行拟合处理，得到临界电流值Ic。2022/10/1473二、超导材料特性曲线计算机测量1、特性曲线采集系统及精度问题二、超导材料特性曲线计算机测量 为了提高测量精度，应采用较小的电流递增步长值，以便采集到尽可能多的临界态曲线区域的数据点。 单一采用较小的电流递增步长值会导致数据太大，解决方法就是在整个测试范围内采用不同的电流递增步长，即超导区域和正常区域采用较大的电流递增步长值，而在临界态区域采用较小的步长值。 20

36、22/10/1474二、超导材料特性曲线计算机测量2022/10/1174二、超导材料特性曲线计算机测量1、特性曲线采集系统及精度问题2、变电流递增步长计算机采集系统的实现(1) 硬件和测试流程的改进(2) 软件流程(3) 测试使用情况2022/10/1475二、超导材料特性曲线计算机测量1、特性曲线采集系统及精度问题二、超导材料特性曲线计算机测量2、变电流递增步长计算机采集系统的实现计算机采集系统必须进行改动： (1) 硬件和测试流程的改进 物质基础： 8位D/A 12位D/A 接口板， 1/2551/4095 流程改进：因为不知何时改变电流递增步长值， 所以第一次采用较大的恒电流递增步长，

37、获得Ic大致范围，第二次再在此确定的范围内使用较小的电流递增步长。2022/10/1476二、超导材料特性曲线计算机测量2、变电流递增步长计算机采集系二、超导材料特性曲线计算机测量(2) 软件流程 样品测试控制模块 参数设定和测试过程控制 每一次采集的电流、电压、电流递增步长值都显现出来，数据也被绘制在电压电流特性图上。非常直观，用菜单形式在人机对话窗口上解决。 数据分析处理模块 对采集的数据进行计算，并通过拟合，再通过一定判据得出临界电流。2022/10/1477二、超导材料特性曲线计算机测量(2) 软件流程2022/10二、超导材料特性曲线计算机测量(3) 测试使用情况 表7-4 初测实验

38、数据和原始实验数据比较项 目原始数据12位变步长8位定步长测试电流范围/A030030030测试电压范围/V030030030电流递增步长/A0.50.5/0.10.5临界电流值 Ic/A22.0621.2721.60特性指数 n31.4133.9325.702022/10/1478二、超导材料特性曲线计算机测量(3) 测试使用情况项 目原二、超导材料特性曲线计算机测量 这套系统实现了对超导材料试验样品进行自动变电流递增步长测试和数据分析处理，使超导材料标准化、自动化测试得到了进一步的改进完善. 在我国超导材料研究工作与国际研究结果比对方面又迈进了一步。 2022/10/1479二、超导材料特

39、性曲线计算机测量2022/10/1179第四节 材料物理性能的检测一、磁性测量中的计算机数据处理二、超导材料特性曲线计算机测量三、金属熔点附近热物性参数的计算机测量2022/10/1480第四节 材料物理性能的检测一、磁性测量中的计算机数据处理20三、金属熔点附近热物性参数的计算机测量 这些参数包括热导率、导温系数和洛伦兹数等，本文主要介绍热导率的测量。测量过程中待测物质状态的维持，控制要求精确，一般仪表难以精确测量。2022/10/1481三、金属熔点附近热物性参数的计算机测量 这些三、金属熔点附近热物性参数的计算机测量 传统测试方法是施加一温度梯度于待测物质，并保持这一温度梯度，通过测得单位时间、单位面积内流过的热流量，用傅立叶定律求得热导率。 缺点：有温度差，使冷凝过程中生成的凝聚相难以保持其微观结构及热、电物理性质的真实性，不可避免地引起测量误差。-A(dt/dx) 2022/10/1482三、金属熔点附近热物性参数的计算机测量 -A(dt/d三、金属熔点附近热物性参数的计算机测量 新 方 法测量相界面移动速率来计算热导率，分成固相、液相两个方向来测量、比照。 实际