CN116660387A - 一种借助声速-温度模型快速计算热膨胀系数的方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种借助声速‑温度模型快速计算热膨胀系数的方法，涉及材料特性无损检测技术领域，获取超低膨胀石英玻璃不同位置处试样在不同温度下的纵波声速，通过数据拟合得到不同位置的纵波声速和温度之间的拟合关系式，在热膨胀系数的实际计算过程中，则可直接以预设温度作为输入，利用此拟合关系式确定预设温度下的纵波声速，进一步快速确定待测超低膨胀石英玻璃不同位置处的热膨胀系数。

Description

一种借助声速-温度模型快速计算热膨胀系数的方法

技术领域

本发明涉及材料特性无损检测技术领域，特别是涉及一种借助声速-温度模型快速计算热膨胀系数的方法。

背景技术

超低膨胀石英玻璃是掺有二氧化钛(TiO₂)的石英玻璃，因具有热膨胀系数(coefficient of thermal expansion，CTE)接近于零的优势，其已经成为国内外许多大口径精密光学系统的优选基体材料。但在超低膨胀石英玻璃的制备过程中，由于其内部TiO₂组分分布不均匀，会导致制备得到的超低膨胀石英玻璃的热膨胀系数呈微区分布不均匀，且当这种不均匀性超出一定范围，使用该超低膨胀石英玻璃加工成型的基体就会产生残余应力，最终影响光学镜面的加工质量和成像稳定性。因此需要快速准确地检测超低膨胀石英玻璃不同位置处的热膨胀系数，来筛选热膨胀性能优良的超低膨胀石英玻璃作为精密光学系统的基体材料。

为实现超低膨胀石英玻璃热膨胀系数的快速准确检测，需要高效地获取该超低膨胀石英玻璃在特定温度下的纵波声速。目前常将超低膨胀石英玻璃分割为多个小尺寸玻璃，通过引入合适的温控手段，以实际测量得到多个小尺寸玻璃在特定温度下的纵波声速，进一步确定超低膨胀石英玻璃不同位置的热膨胀系数，但这一过程需要对超低膨胀石英玻璃进行切割，无法实现大尺寸超低膨胀石英玻璃的无损检测。基于此，亟需借助温度对材料声速影响规律的分析，建立声速与温度之间的定量关系模型，以实现大尺寸超低膨胀石英玻璃特定温度下热膨胀系数的超声快速无损检测。

发明内容

本发明的目的是提供一种借助声速-温度模型快速计算热膨胀系数的方法，能够实现大尺寸超低膨胀石英玻璃特定温度下热膨胀系数的快速无损检测，且有效规避大尺寸超低膨胀石英玻璃块体现场检测精密温控的难题。

为实现上述目的，本发明提供了如下方案：

一种借助声速-温度模型快速计算热膨胀系数的方法，所述方法包括：

获取数据集；所述数据集包括多个试样中每一所述试样在不同温度下的纵波声速；多个所述试样分别位于超低膨胀石英玻璃的不同位置；

基于所述数据集进行数据拟合，得到超低膨胀石英玻璃不同位置的纵波声速和温度之间的拟合关系式；

以预设温度作为输入，利用所述拟合关系式确定待测超低膨胀石英玻璃不同位置在所述预设温度下的纵波声速；

基于所述预设温度下的纵波声速确定所述待测超低膨胀石英玻璃不同位置的热膨胀系数。

在一些实施例中，所述获取数据集具体包括：

对于对超低膨胀石英玻璃进行切割所得到的位于所述超低膨胀石英玻璃不同位置的多个试样中的每一试样，获取所述试样在第一温度下的超声回波信号；对所述超声回波信号进行处理，得到所述试样在所述第一温度下的纵波声速；在预设温度范围内对所述第一温度进行调整，得到第二温度，并以所述第二温度作为下一循环的第一温度，返回“获取所述试样在第一温度下的超声回波信号”的步骤，直至所述第二温度超出所述预设温度范围，得到所述试样在不同温度下的纵波声速；所有所述试样在不同温度下的纵波声速组成数据集。

在一些实施例中，所述多个试样的制备方法具体包括：以所述超低膨胀石英玻璃的圆心为起点，沿所述超低膨胀石英玻璃的径向，按照预设间距对所述超低膨胀石英玻璃进行多次切割，得到位于所述超低膨胀石英玻璃不同位置的多个试样。

在一些实施例中，所述获取所述试样在第一温度下的超声回波信号包括：利用液浸超声脉冲回波法获取所述试样在第一温度下的超声回波信号，具体包括：控制超声探头垂直向置于槽中的所述试样发射超声波，所述槽中有耦合剂，所述耦合剂的温度为第一温度，所述超声探头部分位于所述槽的耦合剂中，所述试样完全位于所述槽的耦合剂中，并利用所述超声探头接收所述试样在所述第一温度下的超声回波信号。

在一些实施例中，所述对所述超声回波信号进行处理，得到所述试样在所述第一温度下的纵波声速具体包括：

对所述超声回波信号进行模数转换，得到数字化回波信号；

根据所述数字化回波信号确定一次底波的波形数据和二次底波的波形数据，并基于数字相关法求解所述一次底波的波形数据和所述二次底波的波形数据，得到渡越时间；

基于所述渡越时间计算得到所述试样在所述第一温度下的纵波声速。

在一些实施例中，所述试样在所述第一温度下的纵波声速的计算公式为：

c_L＝2d/Δt；

其中，c_L为纵波声速；d为所述试样的厚度；Δt为渡越时间。

在一些实施例中，所述拟合关系式为其中，/>为温度T下的纵波声速；c′为0度下的纵波声速；α_L为温度影响系数。

在一些实施例中，所述基于所述数据集进行数据拟合，得到超低膨胀石英玻璃不同位置的纵波声速和温度之间的拟合关系式具体包括：

对于每一所述试样，基于所述试样在不同温度下的纵波声速进行数据拟合，得到所述试样对应的纵波声速和温度之间的初始拟合关系式、温度影响系数的初始值和0度下的纵波声速的初始值；

计算所有所述试样对应的温度影响系数的初始值的平均值，得到平均温度影响系数；

对于每一所述试样，以所述平均温度影响系数替换所述试样对应的初始拟合关系式中温度影响系数的初始值，得到所述试样对应的中间拟合关系式；基于所述试样在不同温度下的纵波声速对所述中间拟合关系式中0度下的纵波声速的初始值进行调整，得到所述试样对应的拟合关系式；所有所述试样对应的拟合关系式组成超低膨胀石英玻璃不同位置的纵波声速和温度之间的拟合关系式。

在一些实施例中，所述热膨胀系数的计算公式为：

CTE(T₁～T₂)＝kc+b；

其中，T₁为所述预设温度范围的下限值；T₂为所述预设温度范围的上限值；CTE(T₁～T₂)为T₁～T₂范围内的热膨胀系数；k和b为已知常数；c为预设温度下的纵波声速。

根据本发明提供的具体实施例，本发明公开了以下技术效果：

本发明用于提供一种借助声速-温度模型快速计算热膨胀系数的方法，先获取位于超低膨胀石英玻璃不同位置的多个试样中每一试样在不同温度下的纵波声速，以进行数据拟合，得到超低膨胀石英玻璃不同位置的纵波声速和温度之间的拟合关系式，从而预先构建超低膨胀石英玻璃不同位置的纵波声速定量模型，在热膨胀系数的实际计算过程中，则可直接以预设温度作为输入，利用拟合关系式确定待测超低膨胀石英玻璃不同位置在预设温度下的纵波声速，进一步确定待测超低膨胀石英玻璃不同位置的热膨胀系数，相较于大尺寸超低膨胀石英玻璃通过精密温控进行热膨胀系数测量的方法，能够更加快速便捷地确定热膨胀系数。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例1所提供方法的流程图；

图2为本发明实施例1所提供的液浸超声脉冲回波法所用装置的结构示意图。

符号说明：

1-槽；2-支撑台；3-支撑架；4-耦合剂；5-超声探头。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

本发明的目的是提供一种借助声速-温度模型快速计算热膨胀系数的方法，能够实现大尺寸超低膨胀石英玻璃特定温度下热膨胀系数的快速无损检测，且有效规避大尺寸超低膨胀石英玻璃块体现场检测精密温控的难题。

为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。

实施例1：

本实施例用于提供一种借助声速-温度模型快速计算热膨胀系数的方法，如图1所示，所述方法包括：

S1：获取数据集；所述数据集包括多个试样中每一所述试样在不同温度下的纵波声速；多个所述试样分别位于超低膨胀石英玻璃的不同位置；

具体的，获取数据集可以包括：对于对超低膨胀石英玻璃进行切割所得到的位于超低膨胀石英玻璃不同位置的多个试样中的每一试样，获取试样在第一温度下的超声回波信号；对超声回波信号进行处理，得到试样在第一温度下的纵波声速；在预设温度范围内对第一温度进行调整，得到第二温度，并以第二温度作为下一循环的第一温度，返回“获取试样在第一温度下的超声回波信号”的步骤，直至第二温度超出预设温度范围，得到试样在不同温度下的纵波声速；所有试样在不同温度下的纵波声速组成数据集。

以下，对获取数据集的过程进行进一步详细介绍：

(1)制备多个试样。

超低膨胀石英玻璃一般可为圆柱形，其具有相同半径位置处的热膨胀系数相同的性质，而本实施例的最终目的是获得超低膨胀石英玻璃不同位置处的热膨胀系数，故在制备试样的过程中，需要保证多个试样处于超低膨胀石英玻璃的不同位置，这样才能够拟合得到不同位置的纵波声速和温度之间的拟合关系式，才能进一步确定不同位置的热膨胀系数。基于此，本实施例中，多个试样的制备方法可以包括：以超低膨胀石英玻璃的圆心为起点，沿着超低膨胀石英玻璃的径向，按照预设间距对超低膨胀石英玻璃进行多次切割，径向是与轴线垂直的方向，也即水平方向，则切割过程具体为：先以起点作为切割点，并以该切割点为圆心，在超低膨胀石英玻璃上切割出一个圆柱形的试样，然后按照预设间距确定下一个切割点，下一个切割点与起点之间的间距为预设间距，并以该切割点为圆心，在超低膨胀石英玻璃上切割出一个圆柱形的试样，按照预设间距不断沿径向进行切割点的确定和试样的切割，直至到达超低膨胀石英玻璃的边界位置，此时便可得到位于超低膨胀石英玻璃不同位置的多个试样。按照上述方式所确定的多个试样处于超低膨胀石英玻璃的不同半径位置处，故多个试样的热膨胀系数各不相同。

本实施例中，多个试样的厚度可以相同，也可以不同，厚度可为50mm，多个试样的直径可以相同，也可以不同，直径可为25mm。预设间距由人工根据需求自定义设置，可设置为20mm，30mm等。优选的，为避免超声波在试样表面散射衰减的不利影响，试样上下端面应相互平行，故本实施例对上述切割得到的圆柱形试样进行精磨和抛光，以获得20μm的平面度和平行度。

(2)对于每一试样，进行下述处理过程：

1)获取试样在第一温度下的超声回波信号。

本实施例中，获取试样在第一温度下的超声回波信号可以包括：利用液浸超声脉冲回波法获取试样在第一温度下的超声回波信号。如图2所示，其为液浸超声脉冲回波法所用装置的示意图，该装置包括槽1、位于槽1中的支撑台2和安装在槽1上的支撑架3，槽1可为玻璃槽，其内盛装有足量的耦合剂4，在支撑台2上水平放置试样，试样完全位于槽1的耦合剂4中，被耦合剂4淹没，在支撑架3上放置超声探头5，该超声探头5部分位于槽1的耦合剂4中，调整超声探头5以确保超声探头5的轴线与试样表面相垂直，以垂直向试样发射超声波，并使超声探头5与试样保持一定的距离，以确保能够接收到明显的超声回波信号，此时将超声探头5的位置固定，实现超声探头5与试样之间的全液浸耦合。该装置还包括图2中未示意出的超声脉冲收发仪和数据采集卡，超声脉冲收发仪与超声探头5相连接，对试样进行检测，数据采集卡的采样率至少为2GHz，数据采集卡与超声脉冲收发仪相连接，该装置的工作过程为：超声脉冲收发仪通过超声探头5垂直向试样发射超声波，超声探头5还接收从试样处反射回来的超声回波信号，并将超声回波信号经超声脉冲收发仪送至数据采集卡，借助数据采集卡快速高精度地采集超声脉冲收发仪接收到的超声回波信号，从而获得超声回波信号。

基于上述装置，利用液浸超声脉冲回波法获取试样在第一温度下的超声回波信号可以包括：控制超声探头5垂直向置于槽1中的试样发射超声波，槽1中有耦合剂4，耦合剂4的温度为第一温度，超声探头5部分位于槽1的耦合剂4中，试样完全位于槽1的耦合剂4中，并利用超声探头5接收试样在第一温度下的超声回波信号。

优选的，本实施例的耦合剂4可为水，此时，超声探头5也可称为超声水浸探头，液浸超声脉冲回波法也可称为全水浸超声脉冲回波法。

2)对超声回波信号进行处理，得到试样在第一温度下的纵波声速。

具体的，先对超声回波信号进行模数转换，得到数字化回波信号，还可显示该数字化回波信号。然后根据数字化回波信号确定发生一次底波的第一时间点和发生二次底波的第二时间点，并基于第一时间点和第二时间点计算得到渡越时间，一次底波是指超声波首次从试样底面反射回的波，二次底波是指超声波第二次从试样底面反射回的波，可以通过观察数字化回波信号确定一次底波的第一时间点和二次底波的第二时间点，第一时间点和第二时间点之间的时间间隔即为渡越时间，还可以采用数字相关法直接计算得到由一次底波和二次底波确定的渡越时间，具体根据数字化回波信号确定一次底波的波形数据和二次底波的波形数据，并基于数字相关法求解一次底波的波形数据和二次底波的波形数据，得到渡越时间，数字相关法为现有成熟技术，在此不再赘述。最后基于渡越时间计算得到试样在第一温度下的纵波声速。

试样在第一温度下的纵波声速的计算公式为：

c_L＝2d/Δt；

其中，c_L为纵波声速；d为试样的厚度，该厚度可通过采用高精度千分尺测量得到；Δt为渡越时间。

3)在预设温度范围内对第一温度进行调整，得到第二温度，并以第二温度作为下一循环的第一温度，返回“获取试样在第一温度下的超声回波信号”的步骤，直至第二温度超出预设温度范围，得到试样在不同温度下的纵波声速。

对第一温度进行调整可以为按照预设温度间隔对第一温度进行增加，也可以为按照预设温度间隔对第一温度进行减少。在此，以预设温度范围为10～30℃，以预设温度间隔为1℃为例，对上述温度调整过程进行说明：将第一次的第一温度设为10℃，通过上述步骤获得试样在10℃下的纵波声速，然后调节试样所处检测环境温度以1℃的预设温度间隔增加，此时得到的第二温度为11℃，返回上述步骤，即可获得试样在11℃下的纵波声速，再调节试样所处检测环境温度以1℃的预设温度间隔增加，直至得到的第二温度为31℃时，此时不再返回上述步骤，而是结束试验，便可得到试样在10～30℃范围内多个温度下的纵波声速。当然，本实施例还可设置其他的预设温度范围和预设温度间隔。

本实施例可在每个温度点采集3次超声回波信号，以每次超声回波信号确定的纵波声速的平均值作为最终的纵波声速，以提高纵波声速确定的准确性。

利用上述步骤，即可获得每一试样在多个不同温度下的纵波声速，所有试样在不同温度下的纵波声速即组成数据集。本实施例还可将数据集存储在PC中。

S2：基于所述数据集进行数据拟合，得到超低膨胀石英玻璃不同位置的纵波声速和温度之间的拟合关系式；

本实施例根据温度、杨氏模量、纵波声速三者之间的联系，推导出纵波声速和温度之间的关系。

根据温度对杨氏模量的影响，可建立杨氏模量与温度之间的关系为：

E＝E₀(1+ηT)；

其中，E为温度T下的杨氏模量，E₀为初始温度下的杨氏模量，η为杨氏模量的温度影响系数。

纵波声速与杨氏模量之间的典型关系为：

其中，c_L为纵波声速，υ为温度T下的泊松比，ρ为温度T下的密度。对于超低膨胀石英玻璃而言，ρ和υ保持不变，E对c_L的大小起着主导作用。

基于上述关系，当考虑热膨胀影响时，纵波声速c_L与T之间的关系为：

其中，为温度T下的纵波声速，/>为温度T₀下的纵波声速，α_L为纵波声速的温度影响系数。

考虑到温度对杨氏模量的影响关系及纵波声速与杨氏模量之间的内在联系，引入微分方程法，即将纵波声速c_L与T之间的关系写成微分形式 T₁<T<T₂，可获取小温度范围内c_L与T之间的数学关系，具体表现为指数型关系，则所获得的拟合关系式为/>其中，/>为温度T下的纵波声速，c′为0度下的纵波声速，α_L为温度影响系数。0度是指物理意义上的0度。

本实施例中，对数据集进行数据拟合，目的即是确定温度影响系数α_L和0度下的纵波声速c′，从而确定不含未知参数的拟合关系式的完整表达式。具体的，基于数据集进行数据拟合，得到超低膨胀石英玻璃不同位置的纵波声速和温度之间的拟合关系式可以包括：

(1)对于每一试样，基于试样在不同温度下的纵波声速进行数据拟合，得到试样对应的纵波声速和温度之间的初始拟合关系式、温度影响系数的初始值和0度下的纵波声速的初始值。

对干每一试样，获取该试样在不同温度下的纵波声速，也即获取该试样的纵波声速随温度变化的多组数据，依据上述指数型关系/>对多组/>数据进行指数拟合，即可求解出预设温度范围内的温度影响系数α_L的初始值和0度下的纵波声速c′的初始值，确定出该试样对应的初始拟合关系式。

(2)计算所有试样对应的温度影响系数的初始值的平均值，得到平均温度影响系数。

(3)对于每一试样，以平均温度影响系数替换试样对应的初始拟合关系式中温度影响系数的初始值，得到试样对应的中间拟合关系式，即中间拟合关系式中的α_L采用平均温度影响系数，c′采用该试样对应的c′的初始值。基于试样在不同温度下的纵波声速对中间拟合关系式中0度下的纵波声速的初始值进行调整，得到试样对应的拟合关系式，具体可直接将测得的任意温度下的纵波声速和该任意温度值代入中间拟合关系式，即可得到0度下的纵波声速c′的最终取值，以c′的最终取值替换中间拟合关系式中c′的初始值，即可确定完整的模型参数，得到该试样对应的拟合关系式。

需要说明的是，由于试样处于超低膨胀石英玻璃的不同位置，故试样对应的拟合关系式即为超低膨胀石英玻璃在该试样所处位置处的拟合关系式，则所有试样对应的拟合关系式组成超低膨胀石英玻璃不同位置的纵波声速和温度之间的拟合关系式。

S3：以预设温度作为输入，利用所述拟合关系式确定待测超低膨胀石英玻璃不同位置在所述预设温度下的纵波声速；

需要说明的是，预设温度应当为预设温度范围内的一个温度值。本实施例在对待测超低膨胀石英玻璃进行实际测量时，则利用S2所确定的多个拟合关系式来预测待测超低膨胀石英玻璃不同位置的纵波声速，即借助多个拟合关系式实现特定温度下的纵波声速测量。具体的，按照待测超低膨胀石英玻璃的实际尺寸，从S2确定的多个拟合关系式中选取满足该实际尺寸要求的若干个拟合关系式，满足实际尺寸要求是指待测超低膨胀石英玻璃具有所选取的拟合关系式对应的位置，比如说，S2确定的多个拟合关系式分别是半径0mm，20mm，40mm，60mm位置处的拟合关系式，而待测超低膨胀石英玻璃的最大半径为50mm，则只需要选取半径0mm，20mm和40mm位置处的拟合关系式即可。在选取满足该实际尺寸要求的若干个拟合关系式后，以预设温度作为输入，即可确定待测超低膨胀石英玻璃在不同位置处的纵波声速，每一拟合关系式均对应输出一位置处的纵波声速。

S4：基于所述预设温度下的纵波声速确定所述待测超低膨胀石英玻璃不同位置的热膨胀系数。

热膨胀系数的计算公式为：

CTE(T₁～T₂)＝kc+b；

其中，T₁为预设温度范围的下限值；T₂为预设温度范围的上限值；CTE(T₁～T₂)为T₁～T₂范围内的热膨胀系数；k和b为已知常数；c为预设温度下的纵波声速。

将不同位置的纵波声速分别代入上述热膨胀系数的计算公式，即可计算得到待测超低膨胀石英玻璃不同位置的热膨胀系数。需要说明的是，将某一位置在预设温度下的纵波声速代入上述热膨胀系数的计算公式后，所得到的热膨胀系数并非特指该预设温度下的热膨胀系数，而是基于该预设温度确定的特定温度范围下的平均热膨胀系数。特定温度范围为(预设温度-A，预设温度+A)，A一般为20度。

本实施例基于分析温度对材料纵波声速的影响规律，通过获取不同位置处的试样在不同温度下的纵波声速，建立不同位置的纵波声速和温度之间的定量关系模型(即拟合关系式)，在对待测超低膨胀石英玻璃的热膨胀系数进行测量时，无需对待测超低膨胀石英玻璃进行切割并控制温度，只需将预设温度代入上述拟合关系式，即可确定待测超低膨胀石英玻璃不同位置的纵波声速，并可进一步确定待测超低膨胀石英玻璃不同位置的热膨胀系数，从而有效解决大尺寸超低膨胀石英玻璃特定温度下热膨胀系数无损检测面临的困难。

本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处。综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。

Claims (9)

1.一种借助声速-温度模型快速计算热膨胀系数的方法，其特征在于，所述方法包括：

获取数据集；所述数据集包括多个试样中每一所述试样在不同温度下的纵波声速；多个所述试样分别位于超低膨胀石英玻璃的不同位置；

基于所述数据集进行数据拟合，得到超低膨胀石英玻璃不同位置的纵波声速和温度之间的拟合关系式；

以预设温度作为输入，利用所述拟合关系式确定待测超低膨胀石英玻璃不同位置在所述预设温度下的纵波声速；

基于所述预设温度下的纵波声速确定所述待测超低膨胀石英玻璃不同位置的热膨胀系数。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述获取数据集具体包括：

对于对超低膨胀石英玻璃进行切割所得到的位于所述超低膨胀石英玻璃不同位置的多个试样中的每一试样，获取所述试样在第一温度下的超声回波信号；对所述超声回波信号进行处理，得到所述试样在所述第一温度下的纵波声速；在预设温度范围内对所述第一温度进行调整，得到第二温度，并以所述第二温度作为下一循环的第一温度，返回“获取所述试样在第一温度下的超声回波信号”的步骤，直至所述第二温度超出所述预设温度范围，得到所述试样在不同温度下的纵波声速；所有所述试样在不同温度下的纵波声速组成数据集。

3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述多个试样的制备方法具体包括：以所述超低膨胀石英玻璃的圆心为起点，沿所述超低膨胀石英玻璃的径向，按照预设间距对所述超低膨胀石英玻璃进行多次切割，得到位于所述超低膨胀石英玻璃不同位置的多个试样。

4.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述获取所述试样在第一温度下的超声回波信号包括：利用液浸超声脉冲回波法获取所述试样在第一温度下的超声回波信号，具体包括：控制超声探头垂直向置于槽中的所述试样发射超声波，所述槽中有耦合剂，所述耦合剂的温度为第一温度，所述超声探头部分位于所述槽的耦合剂中，所述试样完全位于所述槽的耦合剂中，并利用所述超声探头接收所述试样在所述第一温度下的超声回波信号。

5.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述对所述超声回波信号进行处理，得到所述试样在所述第一温度下的纵波声速具体包括：

对所述超声回波信号进行模数转换，得到数字化回波信号；

根据所述数字化回波信号确定一次底波的波形数据和二次底波的波形数据，并基于数字相关法求解所述一次底波的波形数据和所述二次底波的波形数据，得到渡越时间；

基于所述渡越时间计算得到所述试样在所述第一温度下的纵波声速。

6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，所述试样在所述第一温度下的纵波声速的计算公式为：

c_L＝2d/Δt；

其中，c_L为纵波声速；d为所述试样的厚度；Δt为渡越时间。

7.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述拟合关系式为 其中，/>为温度T下的纵波声速；c′为0度下的纵波声速；α_L为温度影响系数。

8.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，所述基于所述数据集进行数据拟合，得到超低膨胀石英玻璃不同位置的纵波声速和温度之间的拟合关系式具体包括：

对于每一所述试样，基于所述试样在不同温度下的纵波声速进行数据拟合，得到所述试样对应的纵波声速和温度之间的初始拟合关系式、温度影响系数的初始值和0度下的纵波声速的初始值；

计算所有所述试样对应的温度影响系数的初始值的平均值，得到平均温度影响系数；

对于每一所述试样，以所述平均温度影响系数替换所述试样对应的初始拟合关系式中温度影响系数的初始值，得到所述试样对应的中间拟合关系式；基于所述试样在不同温度下的纵波声速对所述中间拟合关系式中0度下的纵波声速的初始值进行调整，得到所述试样对应的拟合关系式；所有所述试样对应的拟合关系式组成超低膨胀石英玻璃不同位置的纵波声速和温度之间的拟合关系式。

9.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述热膨胀系数的计算公式为：

CTE(T₁～T₂)＝kc+b；

其中，T₁为所述预设温度范围的下限值；T₂为所述预设温度范围的上限值；CTE(T₁～T₂)为T₁～T₂范围内的热膨胀系数；k和b为已知常数；c为预设温度下的纵波声速。