Способ определения физико-механических параметров в плоско- параллельных объектах

Способ определения физико-механических параметров в плоско- параллельных объектах

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

Изобретение касается акустических методов исследования физико-механических параметров объектов. Целью изобретения является повышение информативности путем определения скорости, поперечных колебаний за счет фиксирования эффектов монохроматора и резонансного поглощения. В заполненной . жидкостью емкости 7 между преобразователями 1 и 2 располагают плоско-параллельный объект 6. Преобразователем

СОЮЗ СОВЕТСНИХ социАлистических

РЕСПУБЛИК (gg)5 С 01 Г1 29/00

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

И ASTOPCMOMV СВИДЕТЕЛЬСТВУ

° Ь

ЮВ

° °

ВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

flO ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТНРЬП ИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР (21) 4782853/28 (22) 17.01.90 (46) 15.03.92. Бюл. N - 10 (7.1) Ленинградский горный институт им. Г.В.Плеханова (72) А.Г.Гликман, И.А.Симанский и А.А.Стародубцев (53) 620.179.16 (088.8) (56) Ермолов И.Н. Теория и практика ультразвукового контроля, Г1.: Г1ашиностроение, 1981, с. 227-228.

Алешин Н.П. и др. Г1етоды акустического контроля металлов. Г1.: Машиностроение, 1989, с. 415-416.,SU„„1719979 A1

2 (54) СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ФИЗИКО-МЕХАНИЧЕСКИХ ПАРАМЕТРОВ В ПЛОСКОПАРАЛЛЕЛЬНЫХ ОБЪЕКТАХ (57) Изобретение касается акустических методов исследования физико-механических параметров объектов. Целью изобретения является повышение информативности путем определения скорости. поперечных колебаний за счет фиксирования эффектов монохроматора и резонансного поглощения. В заполненной . жидкостью емкости 7 между преобразователями 1 и 2 располагают плоско-па- раллельный объект 6. Преобразователем

1719979

1 излучают импульсно-гармонические акустические сигналы, отношение длительности средней части с постоянной амплитудой которых к длительности все-5

ro сигнала не менее 1/Зс Преобразователем 1 принимают отраженные сигналы, а преобразователем 2 прошедшие через объект 6. Изменяют частоту заполнения излучаемых сигналов и фиксируют 1р минимальные значения частот, при коИзобретение относится к акустическим методам исследования физико-механических параметров объектов и может быть использовано при определении фи- 20 зико-механических свойств материалов, у которых скорость распространения фронта упругих колебаний снижена вблизи свободной поверхности, т.е. акустически активных материалов. 25

Известен способ определения физико-механических параметров объектов, включающий установку на объекте электромагнитно-акустического преобразователя, возбуждение в объекте и прием продольных и поперечных колебаний с помощью данного преобразователя, измерение скорости продольных и поперечных. колебаний и определение по ним физико-механических паРаметРов объекта, в частности параметров упруГой аниэотропии

Однако известный способ имеет недостаточно широкую область применения, поскольку использование элект- 4О ромагнитно-акустического преобразователя возможно только на электронроводных материалах.

Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности является спо- 45 соб определения физико-механических параметров объектов, заключающийся в том, что излучают с одной стороны объекта перпендикулярно его поверхности импульсно-гармонические сигна50 лы, принимают отраженные объектом сигналы,,изменяют частоту заполнения импульсно-гармонического сигнала, фиксируют значение частоты f „ npm котором исчезает средняя часть отраженного сигнала, вычисляют с, помощью

55 значения f скорость продольных колебаний и по ней определяют физико-механические параметры объекта. торых исчезает средняя часть принятых сигналов. По такой зафиксированной частоте, соответствующей режиму стоячих волн, определяют скорость продольных.колебаний, а по частоте, соответствующей резонансному поглощению, — скорость поперечных колебаний.

По полученным скоростям определяют физико-механические параметры объекта. 2 ил.

Недостатком данного способа является недостаточно высокая информативность, обусловленная тем, что фиэикомеханические параметры объекта определяются только с помощью скорости продольных колебаний.

Цель изобретения — повышение информативности путем определения скорости поперечных колебаний за счет фиксирования эффектов монохроматора и резонансного поглощения.

На фиг. 1 представлена блок-схема устройства, с помощью которого реализуется предлагаемый способ, на фиг.2— излучаемый (а) и принятый (б) сигналы при фиксировании исчезновения средней части пбследнего.

Устройство содержит два пьезоэлектрических преобразователя 1 и 2, соединенные с преобразователем 1 генератор 3 импульсно-гармонических сигналов и частотомер 4 и двухканальный осциллограф 5, первый вход которого соединен с преобразователем 1, а второй - с преобразователем 2. Объект 6 исследований и преобразователи 1 и 2 располагают, например, в заполненной звукопроводящей жидкостью емкости 7.

Способ определения физико-механических параметров в плоскопараллельных объектах заключается в следующем.

Излучают с одной стороны объекта перпендикулярно его поверхности акустические сигналы и принимают отраженный объектом и прошедший через объект сигналы. В качестве излучаемых сигналов используют импульсно-гармонические сигналы, отношение длительности средней части с постоянной амплитудой которых к длительности всего сигнала не менее 1/3, и изменяют частоту их заполнения. В ходе изменения частоты фиксируют ее минимальные значения fq

17199 и f, при которых исчезает средняя часть отраженного и прошедшего сигналов соответственно. Измеряют зафиксированные значения f., и f и с их помощью вычисляют скорости ч „ и ч „в

5 продольных и сдвиговых колебаний.

v „ определяют из выражения Аь

10 где h — толщина объекта.

Затем определяют искомые физикомеханические параметры объекта по полученным величинам чд и чс,.

Способ определения физико-механи15 ческих параметров в плоскопараллельных объектах реализуют следующим образом.

В емкости 7, заполненной эвукопроводящей жидкостью, располагают плоскопараллельный объект 6 исследований

20 между преобразователями 1 и 2. Генератор 3 возбуждает преобразователь 1 импульсно-гармоническим сигналом,,форма которого представлена на фиг,2а.,5

Трансформированный преобразователем 1 в акустический этот сигнал отражается и проходит через объект 6. Отраженный сигнал поступает опять на преобразователь 1 и фиксируется осциллографом 5, а прошедший сигнал поступает на преобразователь 2 и также фиксируется осциллографом 5. Частоту заполнения вырабатываемого генератором 3 сигнала изменяют. Когда частота достигает значения, при котором по толщине образца 35 укладывается целое число полуволн продольных колебаний, наблюдается режим стоячих волн и исчезает средняя часть отраженного сигнала (фиг. 2,б), Значение этой частоты f< фиксируют с 40 помощью частотомера 4. На другой частоте fg отсутствует прохождение и сигнал на выходе преобразователя 2 имеет тот же вид (фиг.2,б). Это тоже режим стоячих волн, но в отличие от ре- 45 жима монохроматора собственное поле внутри объекта 6 находится с внешним полем в противофазе. Противофазность собственного поля возбуждающему объясняется дифференцирующим действи- 50 ем приповерхностных низкоскоростных зон слоя-резонатора. Зная толщину объекта 6, определяют скорости распространения продольных и поперечных колебаний в материале образца 6. Так,55 на образцах иэ дюралюминия толщиной

2,8 мм были получены значения частот

f.g = .1,09 ИГц и fg = 1,12 Г1Гц, из ко79 б торых были определены значения скоростей v 6100 м/с и v в = 3140 м/с.

С помоцью значен и лр и чгав вычисляют требуемые физико-механические параметры, в частности коэффициент

Пуассона., Выбор отношения длительности Т средней части импульсно-гармонического сигнала с постоянной амплитудой к длительности Т всего сигнала не менее, 1/3 осуществлен эмпирически. Чем длиннее импульс Т, тем большими должны быть размеры измерительной установки, чтобы иметь возможность разделить зондирующий и отраженный импульсы. Гармонический незатухающий процесс (Т<) должен быть достаточно длительным, чтобы можно быть наблюдать как явление монохроматора (fq), так и явление акустического резонансного поглощения (f ), поскольку часть этого процесса выпадает иэ наблюдения вследствие переходных процессов и остается длительностью Т .

Практически выбирают Т такой, чтобы

Т была больше нуля.

Формула изобретения

Способ определения физико-механических параметров в плоскопараллельных объектах, заключающийся в том, что излучают с одной стороны объекта перпендикулярно его поверхности импульсно-гармонические сигналы, принимают отраженные объектом сигналы, изменяют частоту заполнения импульсногармонического сигнала, фиксируют значение частоты f, при котором исчезает средняя часть отраженного сигнала, вычисляют с помощью значения

Й» скорость продольных колебаний и по ней определяют физико-механические параметры объекта, о т л и ч а ю— шийся тем, что, с целью повышения информативности путем определения скорости поперечных колебаний, выбирают отношение длительности средней части излучаемого импульсно-гармонического сигнала, в пределах которой амплитуда постоянна, к длительности всего сигнала не менее 1/3, дополнительно принимают прошедшие через объект сигналы, фиксируют минимальное значение частоты f<, при которой исчезает средняя часть сигнала, прошедщего через объект, измеряют зафиксированное значение частоты f<, вычисляют скорость v поперечных колеба1719979

O нии из выражения v = h ° f<, где h - кие параметры объекта определяют с толщина объекта, а физико-механичес- учетом скорости поперечных колебаний.

Составитель В.Гондаревский

Редактор А.Лежнина Техред М.Дидык, Корректор М.Самборская

Заказ 768 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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

Производственно-издательский комбинат "Патент", г.ужгород, ул. Гагарина,101