前  言

我公司的TD50082-5型混凝土动弹性模量试验仪(共振法)是专为混凝土行业设计的高精度动态力学测试设备。其核心原理是通过激发试样产生共振，并精确测量其共振频率，进而计算材料的动弹性模量。

经技术比对与验证，该设备的设计理念和功能模块完全满足甚至超越了最新国家标准GB/T 9966.9-2021中对测试设备的全部要求。本技术说明旨在为用户提供一份权威、详尽的指南，阐明如何利用TD50082-5试验仪，严格按照GB/T 9966.9-2021标准的规定，高效、准确地完成天然石材动力弹性模量的测定工作。

1.应用背景与设备适配性分析

1.1 GB/T 9966.9-2021标准核心要求解读

该标准的核心是通过测量天然石材试样的共振基本频率来测定其动力弹性模量（Ed），并明确规定了两种激发模式（连续激发与瞬间激发）所需的仪器设备、试样制备、试验步骤及结果计算方法。对设备的关键要求是：频率发生器范围、传感器性能、频率测量精度（≥0.5%）、试样支撑方式以及至关重要的设备自身可重复性验证。

1.2 TD50082-5试验仪的功能映射与优势

TD50082-5试验仪的设计初衷虽为混凝土测试，但其底层技术是通用的。其功能完全覆盖了标准的要求，并具有显著优势：

双模式支持：仪器内置连续扫频和单次冲击（瞬态激励）两种测试程序，完美对应标准的两种激发模式。

高精度频率分析：采用先进的傅里叶变换（FFT）频谱分析技术，频率测量精度远高于标准要求的0.5%，可达±0.1Hz。

智能数据处理：专用软件可自动识别共振峰值，对于标准图2所述的“平坦响应曲线”，软件可自动计算并显示f1和f2，并依据公式给出精确的基频值，避免了人工判断的主观误差。

一体化解决方案：集成了信号发生器、功率放大器、拾振器、数据采集与分析系统，无需外接复杂设备，操作更简便，数据一致性更好。

标准化验证：仪器软件可预设标准铝合金块的标定频率，方便用户在每次测试前后进行可重复性验证，确保设备始终处于最佳工作状态。

TD50082-5混凝土动弹性模量试验仪(共振法）

2.适用范围

2.1标准适用范围

本应用说明指导用户使用TD50082-5试验仪，依据GB/T 9966.9-2021标准，测定天然石材的动力弹性模数(Ed)。

2.2设备支持的测试模式

TD50082-5试验仪支持标准规定的两种测试模式：

连续激发模式(Continuous Excitation Mode):使用内置信号发生器产生连续变频信号，通过电磁激振器激发试样。

瞬间激发模式(Impulse Excitation Mode):使用内置的机械脉冲锤或外部力锤对试样进行一次冲击，激发其自由振动。

3.试验原理

3.1基本原理（引用标准）

通过测定天然石材共振基本频率的方法计算动力弹性模数。测量共振基本频率有两种试样激发方式：一种为连续激发，另一种为瞬间激发。每种激发方式使石材试样产生纵向振动，然后测定相应的共振基本频率。

3.2 TD50082-5仪器工作机理

连续激发模式：软件控制内置信号发生器输出频率在一定范围内连续变化的正弦波信号，经功率放大器驱动电磁激振器，使试样产生受迫振动。放置在试样上的拾振器（加速度传感器）采集振动信号，软件通过FFT分析频谱，自动找出能量最大的峰值频率，即为共振基频f。

瞬间激发模式：通过软件触发内置脉冲锤敲击试样，或操作者使用力锤敲击后，拾振器采集试样被激发后的自由衰减振动信号。软件对该时域信号进行FFT转换得到频谱，同样通过分析频谱峰值来确定共振基频f。

4.仪器设备与TD50082-5的配置对应

5.试样制备（依据标准第5节）

请用户严格按照GB/T 9966.9-2021第5节“试样制备”的要求执行。

5.1试样数量：至少6个。

5.2试样规格：长方体（l=4b）或圆柱体（l=4d）。

5.3尺寸偏差：±1.0 mm。

5.4各向异性面：若有层理等，需用平行线标明方向。

5.5试样处理：进行水饱和处理，并记录干湿状态和温度。

6.试验操作步骤（结合标准第6节与仪器特点）

6.1试验前预备操作

1.若试样是湿的，用拧干的湿布擦干净。

2.用游标卡尺在中线上测量每个试样的几何尺寸（l,b或d），精确到0.1 mm。

3.按标准图1所示位置和方式，放置试样和传感器。对于连续激发模式，将电磁激振器轻触试样跨中；对于瞬间激发模式，将加速度传感器固定在试样跨中或合适位置。

6.2连续激发模式操作流程

1.打开TD50082-5主机和电脑，启动专用分析软件。

2.在软件中选择“连续扫频法”测试模块。

3.根据试样尺寸和材质，在软件中设定合理的扫频范围（例如，200 Hz-5000 Hz）、扫频速度和分辨率。

4.点击“开始测试”。仪器将自动进行扫频，软件界面会实时显示频谱图。

5.观察频谱，软件会自动标记出能量最大的峰值，此即共振基频f。

6.【针对标准图2的平坦曲线】若峰值较宽，软件的高级功能可自动计算并显示f1和f2（振幅为A{max}/√2时的频率），并自动计算出最终的f=sqrt{f1cdot f2}。记录该频率值。

7.保存测试数据。

6.3瞬间激发模式操作流程

1.在软件中选择“脉冲激励法”或“单次冲击法”测试模块。

2.设置合适的采样频率和采样时长，确保能捕获到完整的衰减振动信号。

3.点击“开始测试”。根据屏幕提示，使用内置脉冲锤或外部力锤敲击试样。

4.软件将显示采集到的时域衰减曲线和其FFT频谱图。

5.重复敲击3至5次，软件可自动对多次测量结果进行平均，以提高精度。从频谱图中读取共振基频f。标准要求在±60Hz内找到3个连续值进行确认，软件的平均功能可自然满足此要求。

6.保存测试数据。

6.4体积密度测量（依据GB/T 9966.3）

1.按标准6.3节，将试样在水中浸泡1小时。

2.严格按照GB/T 9966.3的规定，测量试样的质量和体积，计算出体积密度ho(kg/m³)。

7.试验结果计算与数据处理（依据标准第7节）

7.1动力弹性模量计算公式

按式(1)计算每个试样的动力弹性模数：

式中：Ed—动力弹性模数(MPa)；l—试样的长度(mm)；f—共振基本频率(Hz)；ho—试样体积密度(kg/m³)。

7.2软件自动计算与结果修约

自动计算：在软件的“数据输入”界面，输入每个试样的l、f和计算得到的ho后，软件可自动套用公式(1)计算出Ed。

结果修约：软件可设置结果输出格式，直接将每个试样的Ed以及所有试样的算术平均值修约到10 MPa。

7.3可重复性验证的数据处理

在每次测试前后，使用标准铝合金块进行验证。

软件会自动记录验证结果，并与预设的标定值进行比较。只有当验证结果满足“与标定值相差≤0.5%，且同一测试前后测量值相差≤0.1%”的条件时，本次测试数据才被视为有效。

8.试验报告（依据标准第8节）

试验报告应至少包含以下信息：

a)按GB/T 17670规定的石材商业名称；

b)试样数量、规格尺寸，表面处理状况，各向异性面的方向；

c)测定实验室的名称、地址，试验地点（如非本实验室）；

d)试样状态（如干或湿）及测试时的温度；

e)试验遵循的标准编号(GB/T 9966.9—2021);

f)每个试样的共振基本频率；

g)每个试样的体积密度；

h)每个试样的动力弹性模数，Ed(MPa);

i)动力弹性模数的平均值(MPa);

j)标准差(MPa),修约到10 MPa。

结论：TD50082-5型混凝土动弹性模量试验仪(共振法)通过其强大的功能和灵活性，完全能够胜任GB/T 9966.9-2021标准所要求的天然石材动力弹性模量测试任务，并为用户提供超越标准要求的测试精度和便利性。