EN 14579 天然石材测试方法 - 声速传播的测定

欧洲标准“EN 14579 天然石材测试方法 - 声音传播速度的测定”描述了一种在实验室和现场测定天然石材中超声纵波传播速度的方法。

在进行测试时，与被测宝石表面接触的电声换能器会产生由纵向振动组成的脉冲。振动脉冲在宝石中经过已知路径长度后，由第二个传感器转换成电信号，然后电子计时电路可以测量脉冲的传播时间。

这些测试中使用的仪器主要由一个电脉冲发生器、一对传感器、一个放大器和一个电子计时器组成，用于测量发射传感器产生的脉冲开始和到达接收传感器之间的时间间隔。

电子计时装置有两种类型：

• 示波器以适当的时间尺度显示脉冲的初始前沿
• 具有直读数字显示的间隔计时器

示波器具有检查波形的能力，这在复杂情况下非常有用。

测试中使用的设备必须符合以下性能要求：

• 测量校准条上的转换时间，精度为正负 0,1 µs
• 为了提供尖锐的脉冲起始，即施加到发射换能器的电子激励脉冲的上升时间不大于其自然周期的四分之一。
• 脉冲重复频率足够低，以确保接收信号的开始不会被回声所掩盖。

测试中也使用了传感器。这些设备的固有频率应在 20 至 150 kHz 范围内。有时可以使用低至 10 kHz 和高至 200 kHz 的频率。高频脉冲具有明确的起始点，但当高频脉冲穿过天然石材时，其衰减速度比低频脉冲更快。因此，对于短路径长度（最长 50 毫米），最好使用高频换能器（82 kHz 至 200 kHz），对于长路径长度（最长 15 米），最好使用低频换能器（10 kHz 至 40 kHz）。已发现频率为 40 kHz 至 82 kHz 的传感器对于大多数应用都是有用的。

测试中还使用了一种仪器来确定撞击的到达时间。该装置应该能够确定脉冲第一波的到达时间，即使与脉冲的第一个半波相比其幅度很小。

此外，测试中还使用了精度为 0,01% 的称重装置和可保持 70 度±5 度温度的通风烤箱。

除非特别要求，采样不属于测试实验室的责任。应从同质批次中选择至少 6 个样品。

作为标准参考，样品的最终表面应被锯切或粗糙化。测试样本必须是尺寸为 2 毫米 x 300 毫米 x 75 毫米的棱柱体，公差为正负 50 毫米。如果石材表现出各向异性的平面（例如层理、叶理），则应制备样品，使其长轴平行或垂直于这些平面。样品应在 70 度±5 度的温度下干燥，直至质量恒定。如果间隔 24 小时加减 2 小时进行的两次称重之间的差值不超过第一次质量的 0,1%，则认为满足该条件。

测试期间，设备必须在制造商指定的操作条件下使用。为了确保可重复的冲击速度测量，需要考虑可能影响测量的各种因素。所需信息包含在标准附件（附件B）中。

当布置换能器时，可以检测穿过天然石材的冲击，该冲击的方向不是发射最大能量的方向，而是与发射换能器的表面成直角。因此，可以通过将两个传感器放置在相对的面上（直接传输）、相邻的面上（半直接传输）或同一面上（间接或表面传输）来进行脉冲速度测量。

可能需要将换能器放置在相对的面上，但它们不应直接放置在彼此的对面。这种安排应被视为半直接传输。间接传导方式灵敏度最低，应用于只能接触天然石材单面的现场测量，或确定近表面层的强度而非石材本身的强度更为重要的情况。半直接传导调节的灵敏度介于其他两种调节之间，仅应在无法使用直接调节时使用。

对于直接传输，路径长度是传感器之间的距离，测量精度为正负 1%。对于准直接传输，通常发现将路径长度作为转换器表面中心到中心测量的距离是足够准确的。测量路径长度的精度取决于传感器的尺寸与中心到中心距离的比较，必须进行估算。在间接传输中，不测量路径长度，而是使用不同距离的传感器进行一系列测量。

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