前  言

我公司的TD50082-5型混凝土動彈性模量試驗(yàn)儀(共振法)是專為混凝土行業(yè)設(shè)計的高精度動態(tài)力學(xué)測試設(shè)備。其核心原理是通過激發(fā)試樣產(chǎn)生共振，并精確測量其共振頻率，進(jìn)而計算材料的動彈性模量。

經(jīng)技術(shù)比對與驗(yàn)證，該設(shè)備的設(shè)計理念和功能模塊完全滿足甚至超越了最新國家標(biāo)準(zhǔn)GB/T 9966.9-2021中對測試設(shè)備的全部要求。本技術(shù)說明旨在為用戶提供一份權(quán)威、詳盡的指南，闡明如何利用TD50082-5試驗(yàn)儀，嚴(yán)格按照GB/T 9966.9-2021標(biāo)準(zhǔn)的規(guī)定，高效、準(zhǔn)確地完成天然石材動力彈性模量的測定工作。

1.應(yīng)用背景與設(shè)備適配性分析

1.1 GB/T 9966.9-2021標(biāo)準(zhǔn)核心要求解讀

該標(biāo)準(zhǔn)的核心是通過測量天然石材試樣的共振基本頻率來測定其動力彈性模量（Ed），并明確規(guī)定了兩種激發(fā)模式（連續(xù)激發(fā)與瞬間激發(fā)）所需的儀器設(shè)備、試樣制備、試驗(yàn)步驟及結(jié)果計算方法。對設(shè)備的關(guān)鍵要求是：頻率發(fā)生器范圍、傳感器性能、頻率測量精度（≥0.5%）、試樣支撐方式以及至關(guān)重要的設(shè)備自身可重復(fù)性驗(yàn)證。

1.2 TD50082-5試驗(yàn)儀的功能映射與優(yōu)勢

TD50082-5試驗(yàn)儀的設(shè)計初衷雖為混凝土測試，但其底層技術(shù)是通用的。其功能完全覆蓋了標(biāo)準(zhǔn)的要求，并具有顯著優(yōu)勢：

雙模式支持：儀器內(nèi)置連續(xù)掃頻和單次沖擊（瞬態(tài)激勵）兩種測試程序，完美對應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)的兩種激發(fā)模式。

高精度頻率分析：采用先進(jìn)的傅里葉變換（FFT）頻譜分析技術(shù)，頻率測量精度遠(yuǎn)高于標(biāo)準(zhǔn)要求的0.5%，可達(dá)±0.1Hz。

智能數(shù)據(jù)處理：專用軟件可自動識別共振峰值，對于標(biāo)準(zhǔn)圖2所述的“平坦響應(yīng)曲線”，軟件可自動計算并顯示f1和f2，并依據(jù)公式給出精確的基頻值，避免了人工判斷的主觀誤差。

一體化解決方案：集成了信號發(fā)生器、功率放大器、拾振器、數(shù)據(jù)采集與分析系統(tǒng)，無需外接復(fù)雜設(shè)備，操作更簡便，數(shù)據(jù)一致性更好。

標(biāo)準(zhǔn)化驗(yàn)證：儀器軟件可預(yù)設(shè)標(biāo)準(zhǔn)鋁合金塊的標(biāo)定頻率，方便用戶在每次測試前后進(jìn)行可重復(fù)性驗(yàn)證，確保設(shè)備始終處于最佳工作狀態(tài)。

TD50082-5混凝土動彈性模量試驗(yàn)儀(共振法）

2.適用范圍

2.1標(biāo)準(zhǔn)適用范圍

本應(yīng)用說明指導(dǎo)用戶使用TD50082-5試驗(yàn)儀，依據(jù)GB/T 9966.9-2021標(biāo)準(zhǔn)，測定天然石材的動力彈性模數(shù)(Ed)。

2.2設(shè)備支持的測試模式

TD50082-5試驗(yàn)儀支持標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的兩種測試模式：

連續(xù)激發(fā)模式(Continuous Excitation Mode):使用內(nèi)置信號發(fā)生器產(chǎn)生連續(xù)變頻信號，通過電磁激振器激發(fā)試樣。

瞬間激發(fā)模式(Impulse Excitation Mode):使用內(nèi)置的機(jī)械脈沖錘或外部力錘對試樣進(jìn)行一次沖擊，激發(fā)其自由振動。

3.試驗(yàn)原理

3.1基本原理（引用標(biāo)準(zhǔn)）

通過測定天然石材共振基本頻率的方法計算動力彈性模數(shù)。測量共振基本頻率有兩種試樣激發(fā)方式：一種為連續(xù)激發(fā)，另一種為瞬間激發(fā)。每種激發(fā)方式使石材試樣產(chǎn)生縱向振動，然后測定相應(yīng)的共振基本頻率。

3.2 TD50082-5儀器工作機(jī)理

連續(xù)激發(fā)模式：軟件控制內(nèi)置信號發(fā)生器輸出頻率在一定范圍內(nèi)連續(xù)變化的正弦波信號，經(jīng)功率放大器驅(qū)動電磁激振器，使試樣產(chǎn)生受迫振動。放置在試樣上的拾振器（加速度傳感器）采集振動信號，軟件通過FFT分析頻譜，自動找出能量最大的峰值頻率，即為共振基頻f。

瞬間激發(fā)模式：通過軟件觸發(fā)內(nèi)置脈沖錘敲擊試樣，或操作者使用力錘敲擊后，拾振器采集試樣被激發(fā)后的自由衰減振動信號。軟件對該時域信號進(jìn)行FFT轉(zhuǎn)換得到頻譜，同樣通過分析頻譜峰值來確定共振基頻f。

4.儀器設(shè)備與TD50082-5的配置對應(yīng)

5.試樣制備（依據(jù)標(biāo)準(zhǔn)第5節(jié)）

請用戶嚴(yán)格按照GB/T 9966.9-2021第5節(jié)“試樣制備”的要求執(zhí)行。

5.1試樣數(shù)量：至少6個。

5.2試樣規(guī)格：長方體（l=4b）或圓柱體（l=4d）。

5.3尺寸偏差：±1.0 mm。

5.4各向異性面：若有層理等，需用平行線標(biāo)明方向。

5.5試樣處理：進(jìn)行水飽和處理，并記錄干濕狀態(tài)和溫度。

6.試驗(yàn)操作步驟（結(jié)合標(biāo)準(zhǔn)第6節(jié)與儀器特點(diǎn)）

6.1試驗(yàn)前預(yù)備操作

1.若試樣是濕的，用擰干的濕布擦干凈。

2.用游標(biāo)卡尺在中線上測量每個試樣的幾何尺寸（l,b或d），精確到0.1 mm。

3.按標(biāo)準(zhǔn)圖1所示位置和方式，放置試樣和傳感器。對于連續(xù)激發(fā)模式，將電磁激振器輕觸試樣跨中；對于瞬間激發(fā)模式，將加速度傳感器固定在試樣跨中或合適位置。

6.2連續(xù)激發(fā)模式操作流程

1.打開TD50082-5主機(jī)和電腦，啟動專用分析軟件。

2.在軟件中選擇“連續(xù)掃頻法”測試模塊。

3.根據(jù)試樣尺寸和材質(zhì)，在軟件中設(shè)定合理的掃頻范圍（例如，200 Hz-5000 Hz）、掃頻速度和分辨率。

4.點(diǎn)擊“開始測試”。儀器將自動進(jìn)行掃頻，軟件界面會實(shí)時顯示頻譜圖。

5.觀察頻譜，軟件會自動標(biāo)記出能量最大的峰值，此即共振基頻f。

6.【針對標(biāo)準(zhǔn)圖2的平坦曲線】若峰值較寬，軟件的高級功能可自動計算并顯示f1和f2（振幅為A{max}/√2時的頻率），并自動計算出最終的f=sqrt{f1cdot f2}。記錄該頻率值。

7.保存測試數(shù)據(jù)。

6.3瞬間激發(fā)模式操作流程

1.在軟件中選擇“脈沖激勵法”或“單次沖擊法”測試模塊。

2.設(shè)置合適的采樣頻率和采樣時長，確保能捕獲到完整的衰減振動信號。

3.點(diǎn)擊“開始測試”。根據(jù)屏幕提示，使用內(nèi)置脈沖錘或外部力錘敲擊試樣。

4.軟件將顯示采集到的時域衰減曲線和其FFT頻譜圖。

5.重復(fù)敲擊3至5次，軟件可自動對多次測量結(jié)果進(jìn)行平均，以提高精度。從頻譜圖中讀取共振基頻f。標(biāo)準(zhǔn)要求在±60Hz內(nèi)找到3個連續(xù)值進(jìn)行確認(rèn)，軟件的平均功能可自然滿足此要求。

6.保存測試數(shù)據(jù)。

6.4體積密度測量（依據(jù)GB/T 9966.3）

1.按標(biāo)準(zhǔn)6.3節(jié)，將試樣在水中浸泡1小時。

2.嚴(yán)格按照GB/T 9966.3的規(guī)定，測量試樣的質(zhì)量和體積，計算出體積密度ho(kg/m3)。

7.試驗(yàn)結(jié)果計算與數(shù)據(jù)處理（依據(jù)標(biāo)準(zhǔn)第7節(jié)）

7.1動力彈性模量計算公式

按式(1)計算每個試樣的動力彈性模數(shù)：

式中：Ed—動力彈性模數(shù)(MPa)；l—試樣的長度(mm)；f—共振基本頻率(Hz)；ho—試樣體積密度(kg/m3)。

7.2軟件自動計算與結(jié)果修約

自動計算：在軟件的“數(shù)據(jù)輸入”界面，輸入每個試樣的l、f和計算得到的ho后，軟件可自動套用公式(1)計算出Ed。

結(jié)果修約：軟件可設(shè)置結(jié)果輸出格式，直接將每個試樣的Ed以及所有試樣的算術(shù)平均值修約到10 MPa。

7.3可重復(fù)性驗(yàn)證的數(shù)據(jù)處理

在每次測試前后，使用標(biāo)準(zhǔn)鋁合金塊進(jìn)行驗(yàn)證。

軟件會自動記錄驗(yàn)證結(jié)果，并與預(yù)設(shè)的標(biāo)定值進(jìn)行比較。只有當(dāng)驗(yàn)證結(jié)果滿足“與標(biāo)定值相差≤0.5%，且同一測試前后測量值相差≤0.1%”的條件時，本次測試數(shù)據(jù)才被視為有效。

8.試驗(yàn)報告（依據(jù)標(biāo)準(zhǔn)第8節(jié)）

試驗(yàn)報告應(yīng)至少包含以下信息：

a)按GB/T 17670規(guī)定的石材商業(yè)名稱；

b)試樣數(shù)量、規(guī)格尺寸，表面處理狀況，各向異性面的方向；

c)測定實(shí)驗(yàn)室的名稱、地址，試驗(yàn)地點(diǎn)（如非本實(shí)驗(yàn)室）；

d)試樣狀態(tài)（如干或濕）及測試時的溫度；

e)試驗(yàn)遵循的標(biāo)準(zhǔn)編號(GB/T 9966.9—2021);

f)每個試樣的共振基本頻率；

g)每個試樣的體積密度；

h)每個試樣的動力彈性模數(shù)，Ed(MPa);

i)動力彈性模數(shù)的平均值(MPa);

j)標(biāo)準(zhǔn)差(MPa),修約到10 MPa。

結(jié)論：TD50082-5型混凝土動彈性模量試驗(yàn)儀(共振法)通過其強(qiáng)大的功能和靈活性，完全能夠勝任GB/T 9966.9-2021標(biāo)準(zhǔn)所要求的天然石材動力彈性模量測試任務(wù)，并為用戶提供超越標(biāo)準(zhǔn)要求的測試精度和便利性。