Способ измерения скорости и затухания акустических волн в материале

 

Изобретение относится к измерительной технике. Целью изобретения является повьшение точности измерения за счет возможности уменьшения расстояния между точками измерения в материале. В материале возбуждают продольную акустическую волну и измеряют ординаты колеблющихся трех точек в материале, расположенных на равном расстоянии. Сначала регистрируют ординаты во второй и третьей точках при равенстве нулю ординаты первой точки, затем регистрируют ординаты первой и третьей точек при равенстве нулю ординаты второй точки , а скорость и коэффициент затухания волны определяют по математическим формулам. 2 ил.

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИН (д11 4 G 01 Н 5/00

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

1

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ

К ABTOPCH0MV СВИДЕТЕЛЬСТВУ (2! ) 3931491/25-28 (22) 17. 07. 85 (46) 15.11.86. Бюл. Р 42 (71) Куйбьппевский ордена Трудового

Красного Знамени политехнический институт им. B.Â. Куйбьппева (72) В.К. Семенычев (53) 620.179.16(088.8) (56) Постников В.С. Внутреннее трение в металлах.-M.: Металлургия, 1974, с. 27. (54) СПОСОБ ИЗМЕРЕНИЯ СКОРОСТИ И ЗАТУХАНИЯ АКУСТИЧЕСКИХ ВОЛН В МАТЕРИАЛЕ (57) Изобретение относится к измерительной технике. Целью изобретения

„.Я0„„1270582 А 1 является повьппение точности измерения за счет возможности уменьшения расстояния между точками измерения в материале. В материале возбуждают продольную акустическую волну и измеряют ординаты колеблющихся трех точек .в материале, расположенных на равном расстоянии. Сначала регистрируют ординаты во второй и третьей точках при равенстве нулю ординаты первой точки, затем регистрируют ординаты первой и третьей точек при равенстве нулю ординаты второй точки, а скорость и коэффициент затухания волны определяют по математическим формулам. 2 ил.

1270

40

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для акустической диагностики механических свойств конструкционных материалов, физико-механических свойств и напряженного состояния горных пород как на образцах, так и в массивах.

Цель изобретения - повышение точности измерения за счет возможности уменьшения расстояния между точками » измерения в материале, На фиг. 1 показана схема, реализующая предлагаемый способ.

Устройство содержит генератор 1 l5 возбуждения продольных колебаний с частотой»>, силовой возбуДитель 2 колебаний (например, теле- или радиодинамики), исследуемый материал

3 (в эксперименте — конструкционные N стали), преобразователи 4-6 перемещений, нуль-орган 7, блок 8 управления, коммутатор 9, блок 10 вычисления коэффициента затухания d и скорости V.

На фиг. 2 показана временная диаграмма работы устройства, реализующего способ.

Способ по определению скорости и затухания волн в материале осу- 30

° "шествляют следующим образом.

«При возбуждении в материале гармонических колебаний амплитудой Ари частотой сД ординаты колебаний в тРех точках kh, (К1,2,3), he - в

2И/ направлении распространения волны при принятой модели распространения равны в момент времени

Y =Л 1 sinus(t- †- )-А 1 sin» — ии к р »> р (»Л - — ) =Ар 1 s i n (» р - »>,Kh) > ьЗ где»4, =— +,=ñä t;

Ч вЂ” скорость распространения приложенных колебаний, М вЂ” коэффициент затухания;

= Y(Kh); — шаг измерений, выбираемый таким образом, чтобы передать форму кривой колебаний при фиксированном t.

Производя снятие отсчетов ординат колебаний одновременно в трех равноотстоящих на h точках при любых

582 3 значениях и знаках Y... d, Ар, h (т.е. в произвольный момент времени), имеют следующее соотношение между отсчетами:

Yê = k11YK K4 лл-2 где Л» =21 "" сosuh„h;

3 — 1К=3,4,....

Согласно известным тригонометрическим формулам получают .

A»Ук» A Y», g * 21 " cos oh А.1 ""

«s» 1ф о " (K-1 ) hj - l Ар 1

«s»п(К-43р(К-2,)h) =A,I (cosQ, h

» s1п(Ф. Q,(К-1) h) -s1Ф - ») р(К-2) Я =

=А, 1 " «» Ps i n (Ч, -с4(К-2) h - s» и (»др КЬФь) зln(9р cдр(К-2)h)) -A01 sin» (Чб.-(4Kh) -Ук .

Выбирая первый момент измерения таким, чтобы ордината колебаний в первой на пути распространения точке равнялась в этот момент времени нулю, при К=З

Y = hY - А,= -5-"

3 "2 У2

Второе измерение проводят в момент времени t когда ордината колебаний во второй точке на пути распространения волны равна нулю: . Yl

Yl ) Y»

3 2»

Таким образом определяют л, > 3 > а следов ат ель но и

1 1 1 Y

8= — 3п = — „(и (- — ); ь

1 Л» Y

<,= — arccos — = — arccos (- -»

2 ГЗ-, h ZY, ).

У»1

"з

Из последнего соотношения с учетом обозначений для » 7,находят:

»А.> з 1»

Ч вЂ” =43h/arccos (— q- —, », 2V,1 у»

Отсюда рассчитывают скорость Ч и коэффициент затухания М по формулам:,»ЗЬ

\/-—

> аГссоэ (3 с»= — Iln (- -1; ), Y

2h где YS, Y2 - ординаты колебаний в первом измерении

»,»

YS > »< ординаты колебаний во втором измерении;

h — шаг длины измерений;

h »i, ),)- длина волны с угловой

3 частотойс-3 возбуждения продольной волны.

Устройство для реализации предлагаемого способа работает следующим образом.

Нуль-орган 7 фиксирует момент достижения нуля в первой и второй точках и подает об этом сигнал в блок

t0

8 управления, представляющий собой триггер, который управляет коммутатором 9, опрашивающим Y< или Y< .

Положительный эффект достигается, во-первых, тем, что измерения осуществляют одновременно (дважды в обусловленные моменты времени) в трех находящихся на заранее установленном расстоянии друг от друга (эти рас— стояния не нужно измерять), формулы расчета просты, определяют сразу оба параметра, используется отношение отсчетов (относительные величины), т.е. уменьшается мультипликативная погрешность измерений. Кроме того, возможно менять (уменьшать) частоту возбуждающих гармонических колебаний, чтобы уменьшить погрешности, связанные с шероховатостью поверхности, отражениями, исключив необходимость в большой длине образца (ЗЬ <1), в результате расширяется класс анализируемых материалов и частотный диапазон анализа. Аппаратурная реализация способа средствами аналоговой или цифровой техники проста, обусловли- вает малые аппаратурные погрешности, способ легко автоматизируется, т.е. повьппается производительность измерений.

582 4

Формула изобретения

Способ измерения скорости и затухания акустических волн в материале, заключающийся в возбуждении в нем продольной волны и.измерении ординат колебаний в направлении распространения акустической волны, о т л и— ч а ю шийся тем, что, с целью повьппения тОчнОсти, измерение Ординат производят дважды в трех равноотстоящих точках в направлении распространения акустической волны, сначала регистрируют ординаты во второй и третьей точках при равенстве нулю ординаты первой точки, sa.тем регистрируют ординаты в первой и третьей точках при равенстве нулю ординаты второй точки, а скорость и коэффициент затухания волны определяют иэ соотношений: о)-h ,У, Y а rccos 1,— -+ )

3 и о(= — tn(- —, ), 1 У1

Уз где h (с с - частота возбуждения продольной волны;

Y и У - ординаты соответственно трез тьей и второй точек при равенстве нулю ординаты первой точки;

У„ и У вЂ” ординаты, соответственно первой и третьей точек при равенстве нулю ординаты второй точки;

h - расстояние между точками;

Ч вЂ” скорость распространения приложенных колебаний.

1270582

I х х Х

l I

Составитель Л. Кондрыкинская

Редактор Л. Пчелинская Техред,И.Попович Корректор М. Самборская

Заказ 6232/42 Тираж 507

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Подписное

Производственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул. Проектная, 4