Акустическое устройство для определения упругих характеристик твердых материалов

Акустическое устройство для определения упругих характеристик твердых материалов

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (я)5 G 01 N 29/00

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ 4

1 р

4,С) (ф ,о

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4715494/28 (22) 05.07.89 (46) 15.04,92, Бюл. N. 14 (71) Институт физики Земли им.О.Ю.Шмидта и Ереванский политехнический институт им. К.Маркса (72) Г.B.Áàáàÿí, В.А.Калинин и Г.А.Ефимова (53) 620.179.16 (088.8) (56) Воларович М.П., Баюк Е,И., Ефимова

Г.А. Упругие свойства минералов при высоких давлениях. М.: Наука, 1975, с.7-11 °

Галдин Н.Е. Физические свойства глубинных метаморфических и магматических пород при высоких давлении и температу- . ре. M,: Недра, 1977, с.5 — 7.

Авторское свидетельство СССР

N. 1183885, кл. G 01 N 29/00, 1986. (54) АКУСТИЧЕСКОЕ УСТРОЙСТВО ДЛЯ

ОПРЕДЕЛЕНИЯ УПРУГИХ ХАРАКТЕРИСТИК ТВЕРДЫХ МАТЕРИАЛОВ

Изобретение относится к физической акустике и физике твердых материалов при высоких давлениях и может быть использовано для определения упругих характеристик твердых материалов.

Известно устройство для определения упругих характеристик твердых материалов, содержащее камеру высокого квазигидростатического давления с вставленным в нее исследуемым образцом материала в эластичной оболочке, поршнями, наковальнями, в Которые вмонтированы Ro одному пьезодатчику продольных или поперечных волн, причем пьезодатчики прижаты к пло„„ „„1727046 А1 (57) Изобретение относится к физической акустике и физике твердых материалов при высоких давлениях и может быть использовано для определения упругих характеристик твердых материалов. Цель изобретения — повышение точности измерений путем уменьшения искажений принятого сигнала в момент его вступления. Это достигается тем, что устройство, содержащее камеру, поршни, наковальни и излучатели ультразвуковых волн, снабжено звукопроводом, выполненным в виде стакана и установленным на внешней поверхности одной из наковален соосно с камерой, Излучатель продольных ультразвуковых волн размещен на внешней торцовой поверхности звукопровода, а излучатель поперечных ультразвуковых волн установлен внутри звукопровода на поверхности наковальни. 1 ил, скостям наковален демпферами и затянуты гайками.

Однако указанное устройство не позволяет определять параметры продольных и поперечных волн в одном эксперименте, что снижает точность определения упругих характеристик твердых материалов.

Известно устройство для определения упругих характеристик твердых материалов, содержащее резьбовые пробки, пружины, электроды, ультразвуковые датчики и наковальни.

Это устройство также не позволяет определять параметры продольных и попереч1727046 ных волн в одном эксперименте, что снижает точность определения контролируемых характеристик.

Наиболее близким к поеллагаемому по технической сущности и достигаемому результату является устройство для определения упругих характеристик материалов, содержащее камеру высокого напряжения, два оппозитно размещенных в камере поршня, две взаимодействующие с ними наковальни и установленные на внешних поверхностях наковален соосно с камерой излучатели и приемники продольных и поперечных ультразвуковых волн.

В известном устройство излучатели и приемники продольных и поперечных волн установлены соосно и изолированы друг от друга парами прокладок в каждой наковаль. не, одна из которых металлическая, а другая — из эластичного материала. Такое исполнение устройства позволяет определить параметры продольных и поперечных волн в одном эксперименте.

Однако в известном устройстве режим излучения и приема продольных волн осуществляется с невысокой точностью ввиду того, что продольные колебания должны излучаться и приниматься черездва пьезопреобразователя поперечных волн и несколько плоскостей контакта между прокладками, которые частично отражают и поглощают их, приводя к уменьшению амплитуды принимаемых сигналов и, следовательно, к понижению точности измерений.

Цель изобретения — повышение точности измерений путем уменьшения искажений принятого сигнала в момент его вступления.

Поставленная цель достигается тем, что устройство снабжено звукопроводом, выполненным в виде стакана и установленным на внешней поверхности одной из наковален соосно с камерой, излучатель продольн ых ул ьтразвуковых волн размещен на внешней торцовой поверхности звукопровода, а излучатель поперечных ультразвуковых волн установлен внутри звукопровода на поверхности наковальни.

На чертеже схематически представлено предлагаемое устройство.

Устройство состоит из камеры 1 высокого квазигидростатического давления, двух оппозитно размещенных в камере поршней

2, двух взаимодействующих с ними наковален 3, двух колец-держателей 4, стягивающих наковальни с закрепленными в одной из них ультразвуковым преобразователемизлучателем 5 поперечных волн, взаимодействующим с наковальней, и преобразователем-излучателем 6 продоль5

55 между их вступлениями составляет 1 мс и более, а время полного затухания каждого сигнала в отдельности меньше 1 мс, не происходит их наложения и, следовательно, искажения. Излученная преобразователем 6 продольная волна попадает в наковальню и идет далее, проходя лишь через одну плоскость контакта, а именно звукопровода и наковальни, в то время, как в известном она проходитчерез три плоскости, находящиеся между прокладками и преобразователем поперечных волн. Каждая плоскость на пути ультразвуковой волны частично ее отражает и поглощает, что ослабляет мощность и амплитуду принимаемой волны, Кроме того, ул ьтразвуковые и реоб разо ватели-п ри ем н ики поперечных волн достаточно хорошо принимают продольные волны, что обеспечивает надежный прием преобразователем

9 этих волн,, Таким образом, предлагаемое устройство позволяет повысить точность проводимых измерений ультразвуковых продольных волн в образцах твердых материалов и сэконых волн, взаимодействующим с металлическим звукопроводом 7, который, в свою очередь, своим кольцеобразным торцам взаимодействует с наковальней так, что преобразователь-излучатель 5 поперечных волн с изолирующей от звукопровода эластичной твердой прокладкой 8 находится во внутренней полости звукопровода 7. С другой наковальней взаимодействует преобразователь-приемник 9 поперечных волн.

Кроме того, устройство содержит дополнительное стальное кольцо-поддержку 10, охватывающее камеру 1, два демпфера 11, взаимодействующие с преобразователями

9 и 6 поперечных и продольных волн, гайки

12, при электроизоляционных кольца 13, охватывающие ультразвуковые преобразователи 5, 6 и 9, два дополнительных кольца 14, свинцовую оболочку 15, в которую помещается образец 16, токовводы 17 ультразвуковых преобразователей-излучателей 5 и 6 и токовывод 18 ультразвукового преобразователя-приемника 9 поперечных волн, а также два индикатора 19 часового типа для определения усилий сжатия в процессе испытаний образца 16 твердого вещества, Акустическое устройство работает сле- дующим образом, В процессе испытаний поперечные и продольные ультразвуковые волны, излучаемые соответственно преобразователями 5 и 6 таким образом, что начала их запуска в реальном масштабе времени отличаются друготдруга на 1 мс и более; проходятчерез образец 16 и принимаются преобразователем-приемником 9. Ввиду того, что разница

1727046

Составитель Г.Бабаян

Техред М.Моргентал

Корректор Н.Ревская

Редактор А.Orap

Заказ 1275 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина, 101 номить средства за счет уменьшения числа ультразвуковых преобразователей.

Формула изобретения

Акустическое устройство для определения упругих характеристик твердых материалов, содержащее камеру высокого давления, два оппозитно размещенных в камере поршня, две взаимодействующие с ними наковальни и установленные на внешних поверхностях наковален соосно с камерой излучатели и приемники продольных и поперечных ультразвуковых волн, о т л и ч аю щ е е с я тем, что, с целью повышения точности измерений за счет уменьшения искажений принятого сигнала в момент его вступления, оно снабжено звукопроводом, выполненным в виде стакана и установлен5 ным на внешней поверхности одной из наковален соосно с камерой, излучатель продольных ультразвуковых волн размещен на внешней торцовой поверхности звукопровода, а излучатель поперечных ультра10 звуковых волн установлен внутри звукопровода на поверхности наковальни.