超聲波硬度計的精度

    隨著(zhù)超聲波硬度計市場(chǎng)的發(fā)展，越來(lái)越多的生產(chǎn)企業(yè)開(kāi)始接觸到超聲波硬度計。對于超聲波硬度計的精度、方法原理、使用范圍可以拿超聲波測厚來(lái)比照：卡尺能測厚的地方，超聲波測厚儀可以測，卡尺測不到的地方，超聲測厚儀也可以測。同樣道理，布絡(luò )維里可以打的，超聲波硬度計可以打，布洛維里不方便打或不適合打的地方，你都可以想起超聲波硬度計來(lái)。

    超聲波測厚儀是通過(guò)樣塊的已知厚度（這個(gè)已知厚度實(shí)際上也是事先由別的方式測得的）來(lái)確定某種材料的聲速，以后，只要是同種材料，直接測厚即可；

    而超聲波硬度計則是通過(guò)樣塊的已知硬度（這個(gè)已知硬度由臺式機事先測得）來(lái)確定某種材料的彈性模量（但并不需要知道確切的數，這一點(diǎn)，和測聲速有所不同），以后，只要是同種材料，直接打硬度即可。

超聲波硬度計的原理

    超聲波硬度計探頭中間是一根振動(dòng)棒，振動(dòng)棒的下端是一個(gè)維氏壓頭。開(kāi)機時(shí)，振動(dòng)棒產(chǎn)生超聲振動(dòng)，當然，這個(gè)振動(dòng)你肉眼是觀(guān)察不到的，但是，可以被固定在振動(dòng)棒上的一組壓電晶片感應到，并由此計算出一個(gè)振動(dòng)頻率。

    這時(shí)候，讓我們展開(kāi)想象，把這根振動(dòng)棒看做是一根彈簧，不斷地被壓縮、然后松開(kāi)，也就是說(shuō)，以一個(gè)固定的頻率震蕩著(zhù)。

    當我們把這樣一根“彈簧"的尖端，就是那個(gè)維氏壓頭，緊緊地壓進(jìn)材料表面，會(huì )出現什么情況呢？我們知道，材料有彈性模量，微觀(guān)上，振動(dòng)棒這個(gè)“彈簧"就會(huì )把震蕩傳遞給材料的微觀(guān)晶粒，于是這些晶粒也開(kāi)始震蕩，你同樣可以想象，這是又一根“彈簧"在震蕩。

    剛開(kāi)始，這兩根“彈簧"的震蕩頻率并不相同，但逐漸地，它們會(huì )趨于同步，也就是說(shuō)兩根“彈簧"連在一起后，會(huì )產(chǎn)生共振，（當然，這個(gè)“逐漸地"的過(guò)程很快，也就一兩秒鐘的事），于是，振動(dòng)棒上的另一組壓電晶片監測到了這個(gè)共振的頻率，這樣，振動(dòng)棒初始的頻率和共振后的頻率的變化量也就可以被計算出來(lái)了。

    我們又知道，材料硬度越高，受力后的壓痕面積越小，硬度越低，壓痕面積就越大。這時(shí)，我們來(lái)看看下面的公式：

    式中，△f代表頻率變化量，Eeff代表彈性模量，A代表壓痕面積�！鱢=（Eeff，A），這個(gè)公式表示，△f與Eeff和A存在可計算的比例關(guān)系。而在前面講過(guò)，硬度值其實(shí)也是與力F和壓痕面積A存在可計算的比例關(guān)系，也就是圖中的HV=F/A。

    維氏機產(chǎn)生的壓痕本來(lái)就很小，而壓痕邊緣的判定是由人來(lái)觀(guān)察的，難免出現錯誤。而振動(dòng)棒的壓痕就更小，但頻率卻可以借由電路的計算精確得到，于是，如果我們知道某種材料的彈性模量，又測得了頻率，那我們完全可以借助換算關(guān)系用△f與Eeff來(lái)表示A、而不用去測量壓痕直徑。

    這樣，如果力值事先設定（振動(dòng)棒壓緊到材料表面，靠的就是壓緊彈簧——這是真的彈簧，而彈簧的壓緊力是可以事先設定的，這就是超聲波探頭有不同型號的緣故，其型號的不同，就是取決于彈簧壓緊力，有10N、20N，等等），那么，硬度值的公式完全可以轉化成：HV=F/（△f，Eeff），你看，根本不用費心去觀(guān)察壓痕了、也不用擔心“壓痕邊緣不清晰"所帶來(lái)的誤差了。

    超聲測硬度計的理論依據是毋庸置疑的，它也是評估力值和壓痕的關(guān)系，從這個(gè)角度講，它其實(shí)比里氏硬度計更符合傳統的力學(xué)測量概念。