Способ измерения нелинейного акустического параметра среды

Способ измерения нелинейного акустического параметра среды

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

Изобретение относится к ультразвуковой измерительной технике и может быть использовано для исследования физико-механических свойств материалов по нелинейному акустическому параметру среды. Целью изобретения является повышение точности измерения. Исследуемую среду в виде плоскопараллельного слоя толщиной D=Nλ<SB POS="POST">0</SB>/2, где λ<SB POS="POST">0</SB> - длина волны частоты F

N=1,2,3..., помещают в жидкую дополнительную среду. Возбуждают плоскую акустическую волну с частотой F в исследуемой среде через дополнительную среду перпендикулярно слою, измеряют давление P<SB POS="POST">F</SB> в этой волне, принимают акустическую волну, генерируемую исследуемой средой под действием возбуждаемой волны, с частотой 2F в направлении, противоположном направлению возбуждения, а нелинейный параметр среды определяют по предлагаемой формуле с учетом измеренных давлений. 1 ил.

СОЮЗ СОВЕТСНИХ.

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИН (5D 4 С 01 N 29/00

ГОсудАРстВенный ночитет

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И OTHPbfTÈßM

ПРИ ГННТ СССР (2 1) 436 1433/25-28 (22) 11.01.88 (46) 30,08.89. Бюл, У 32 (71) Институт прикладной физики

AH СССР (72) В.Е.Назаров, А.И.Сутин и П.К.Чичагов (53) 620.179.16(088.8) (5e) Авторское свидетельство СССР

Ф 1233032, кл. G 01 N 29/00, 1986.

Авторское свицетельство СССР

М - 1236363, кл. G 01 N 29/00, 1986. (54) СПОСОБ ИЗМЕРЕНИЯ НЕЛИНЕИНОГО

АКУСТИЧЕСКОГО ПАРАМЕТРА СРЕДЫ (57) Изобретение относится к ультразвуковой измерительной технике и может быть использовано для исследования физико-механических свойств материалов по нелинейному акустическому

Изобретение относится к ультразвуковой измерительной технике и может быть использовано для исследования физико-механических свойств материалов по нелинейному акустическому параметру среды.

Целью изобретения является повышение точности измерения.

На чертеже представлена блок-схема устройства для реализации способа.

Исследуемая среда 1, представляющая собой плоскопараллельный слой, помещена в дополнительную жидкую среду 2. Дополнительная среда 2 помещена в измерительную ванну 3. Для облучения исследуемой среды 1 предназначен излучатель 4, который электри„„Я0„„15О4 4 А1 параметру среды. Целью изобретения является повышение точности измерения. Исследуемую среду в виде плоскопараллельного слоя толщиной Й=п /2, где Ъц — длина волны часточ ы f; n=1, 2,3..., помещают в жидкую дополнительную среду, возбуждают плоскую акустическую волну с частотой f в исследуемой среде через дополнительную среду перпендику„- ярно слою, измеряют давление Р в этой волке, принимают акустическую волну, генерируемую исслецуемой средой под действием возбуждаемой волны, с частотой 2f в направлении, противоположном направлению возбуждения, а нелинейный параметр среды определяют по предлагаемой формуле с учетом измеренных давлений.

1 ил. чески связан с последовательно соединенными генератором 5 и модулятором 6, предназначенным для формирования ультразвуковых радиоимпульсов.

В конкретном варианте исполнения в качестве генератора 5 использован генератор Г4-65А, а в качестве модулятора 6 — транзисторный ключ. Длительность ультразвуковых радиоимпульсов выбирают так, чтобы обеспечивалось временное разделение сигнала на частоте 2f, генерируемого слоем исследуемой среды 1, и паразитного сигнала второй гармоники, излучаемого излучателем 4. В примере конкретной реализации способа длительность ь импульса выбрана равной 20 мкс.

3 1504604

Между средой 1 и излучателем 4 в дополнительной среде 2 установлен приемник 7 генерируемой слоем волны на частоте 2г. ° В качестве приемника 7 н конкретном варианте использован предварительно проградуированный пьезокерамический гидрофон. Для обеспечения минимума искажений, вносимых приемником 7 в ноле излучаемой плос- 10 кой волны, диаметр а гидрофона выбирают в соответствии с соотношением а (0,1-0,2)D. В конкретном варианте исполнения а=3 мм. Расстояние 1 между исследуемой средой 1 и приемником 7 выбирают в соответствии с условием 1>) а / . Это необходимо для устранения влияния акустической тени, отбрасываемой приемником и арматурой его крепления на слой исследуемой 20 среды 1. В конкретном варианте исполнения расстояние между гидрофоном и стеклянной пластиной 1=70 мм. Приемник 7 подключен к измерительному прибору 8, имеющему возможность селек- 25 ции принятых сигналов по частоте и времени. В конкретном варианте исполнения использован спектр-анализатор

СК4-59 в режиме селективного приема, Способ измерения линейного акусти- 30 ческого параметра среды осуществляется следующим образом.

Исследуемую среду 1 в виде плоскопараллельной стеклянной пластинки помещают в измерительную ванну 3, заполненную водой, являющейся дополнительной средой 2. Через нее с помощью с йэлучателя 4 в импульсном режиме облучают исследуемую пластинку плоскоч волной, направленной нормально к 40 пластинке, Измеряют давление Р в возбуждаемой плоской акустической волне с частотой f. Прием акустической волны, генерируемой исследуемой средой под действием возбуждаемой волны, с частотой 2f производят при емником 7, установленным в среде 2 в области, расположенной между излучателем 4 и исследуемой средой. Амплитуда давления Р второй гармоники измеряется с помощью измерительного прибора 8. Нелинейный параметр среды определяется по формуле

I)

16о соР2 о Ф

Г Pc . 1

7„1с 1-(— —. 2)Р2

I де р c (c звука для исследуемой и дополнительной сред.

Ф о р м у л а и з о б р е т е н и я

Способ измерения нелинейного акустического параметра среды, заключающийся в том,что в исследуемой среде возбуждают плоскую акустическую волну с частотой f, измеряют акустическое давление Р1 в этой волне, принимают акустическую волну с частотой

2f, генерируемую исследуемой средой под действчем возбуждаемой волны, измеряют акустическое давление Р в генерируемой волне и определяют нелинейный параметр среды с учетом измеренных давлений Р< и Р, о т л ич а ю щ и и с ч тем, что, с целью повышения точности измерения, формируют исследуемую среду в виде плоскопараллельного слоя толщиной Й=пф /2 (% — длина волны частоты f (п=1,2, 3.. ° ), помещают ее в дополнительную жидкую среду, возбуждение плоской акустической волны в исследуемой сре=-. де осуществляют через дополнительную среду перпендикулярно к слою исследуемой среды, осуществляют прием генерируемой волны, распространяющейся в направлении, противоположном направлению возбуждения, а нелинейный параметр среды определяют по формуле с = — - - - — — — — —, 1602 g3 Р г

:--(----) Рfg co где (З,,с „О„с — плотность и скорость звука соответственно в исследуемой и дополнительной средах.

1504604

Составитель Г.Федоров

Техред И.Дидык Корректор Т.Малец

Редактор И.Рыбченко

Заказ 5247/46 Тирах 789 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Производственно-издательский комбинат "Патент", r, Укгород, ул. Гагарина, 101