超高频动态热机械分析仪在隔音减振材料中的应用

       如何将声学材料的频率特性和力学特性联系起来是材料表征的难题。人耳的听力范围一般在20Hz到20000Hz之间。常规DMA的频率范围是0.0001-200HZ，超过200Hz以上的材料频率特性表征，目前常规的方法是用时温等效来描述：

升高温度与延长观察时间对分子运动是等效的，对高聚物的粘弹行为也是等效的。这就是时温等效原理(time-temperature equivalence principle)。

时温等效原理具有重要的实用意义。利用该原理，可以得到一些实际上无法从直接实验测量得到的结果。例如，要得到低温某一指定温度时天然橡胶的应力松弛行为，由于温度过低，应力松弛进行得很慢，要得到完事的数据可能需要等待几个世纪甚至更长时间，这实际上是不可能的，利用该原理，在较高温度下测得应力松弛数据，然后换算成所需要的低温下的数据。

    但这这模拟方法在实际应用中会出现无法保证数据可靠有效，时温等效外推频率或是时间不宜超过两个数量级，否则测试数据失真，所以得到真实材料的高频测试数据显得尤为重要。目前，法国MRTRAVIB 超高频动态热机械分析仪实测高频DMA最高频率已到10000HZ.

即可以实测人耳听力范围内的数据，大大扩展了动态热机械分析仪实在声学材料应用的可能性。在消音瓦，减震降噪材料测试领域有诸多应用。大大提高了声学材料的研发能力。

  设备原理：

给样品一个正玄激励，样品另一端产生一个自由质量。可以测量样品两端的加速度，通过传递函数（1）可以直接计算在宽频范围内的粘弹性(最大到10000Hz)

传递函数是指零初始条件下线性系统响应(即输出)量的拉普拉斯变换(或z变换)与激励(即输入)量的拉普拉斯变换之比。记作G(s)=Y(s)/U(s)，其中Y(s)、U(s)分别为输出量和输入量的拉普拉斯变换。传递函数是描述线性系统动态特性的基本数学工具之一，经典控制理论的主要研究方法

设备组成：

VHF104主机包括：

包括电磁继振器在内的主机壳

电源信号放大器

电子接口

拉伸压缩样品夹具

剪切样品夹具

加热箱

液氮源

主要技术参数

频率范围；100Hz-10000Hz

应变范围：10-6--30%

温度范围：室温

温度选项：室温-110°C

温度选项：-50°C-室温

*具体频率范围取决于样品属        

测试数据：

测试材料：橡胶消音材料

以上测试在1000Hz-10000hz内的测试结果表明：此材料随着使用温度的变化，杨氏模量没有明显变化，但是损耗因子发生变化，损耗模量改变，在25度附近损耗模量最高，并表现稳定。但在3000HZ以下又不稳定变化3000H在以上线性都较好。

传统DMA的数据比对

和传统DMA测试结果有非常好的重叠，右边的测试结果是VHF104和DMA+150的比对，DMA+测试时通过5HZ-200Hz频率范围内，做个20温度的频率扫描，通过DYNATEST软件中FTS函数。进行时温等效推算宽展到(0.1Hz-5000Hz).所得曲线和通过VHF104直接测量的结果如图VHF所得结果更快，仅5分钟。传统DMA却需要数个小时。