Способ определения линейных размеров твердотельного изделия

 

Изобретение относится к области акустических методов измерения геометрических параметров изделия. Целью изобретения является повышение производительности за счет бесконтактного возбуждения колебаний в широком диапазоне частот вследствие использования лазерного импульса с определенными энергией, длительностью и диаметром светового пучка. Акустические колебания в изделии возбуждают путем воздействия на его поверхность лазерного импульса. Параметры импульса выбирают из условия образования на поверхности изделия кратера с радиусом кривизны, определяемым предполагаемыми значениями линейных размеров изделия и скоростью распространения продольных акустических колебаний в его материале. Возбужденные в изделии колебания принимают, измеряют частоты собственных колебаний изделия и определяют с их помощью его линейные размеры. 1 ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (я)з G 01 N 17/02

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4494321/25-28 (22) 28;06,88 (46) 30.11.90, Бюл.№ 44 (71) Гродненский государственный универсь ет (72) Ю.А.Быковский, Я.Ю.Зысин, А.Ю,Иванов и В,И.Недолугов (53) 620,179.16(088,8) (56) Авторское свидетельство СССР

N 655961, кл. G 01 N 29/04, 1977.

Заявка ЕПВ ь 36909,кл.G 01 и

29/04,1981.

Патент США ¹ 2700894, кл.73-676, 1955. (54) СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ЛИНЕЙНЫХ

РАЗМЕРОВ ТВЕРДОТЕЛЬНОГО ИЗДЕЛИЯ (57) Изобретение относится к акустическим методам измерения геометрических параИзобретение относится к акустическим методам измерения геометрических параметров изделий и может быть использовано в технологических процессах, требующих быстрого и бесконтактного определения линейных размеров твердотельных изделий.

Целью изобретения является повышение производительности за счет бесконтактного возбуждения колебаний в широком диапазоне частот вследствие использования лазерного импульса с определенными энергией, длительностью и диаметром светового пучка, На чертеже представлена схема возбуждения колебаний в изделии.

На схеме обозначено: 1 — изделие, 2— поверхность иэделия, на которую воздействуют лазерным импульсом; 3 — поверхность

„„5ь „„16104ОУА1 метров изделия, Целью изобретения является повышение производительности за счет бесконтактного возбуждения колебаний в широком диапазоне частот вследствие ис-. пользования лазерного импульса с определенными энергией, длительностью и диаметром светового пучка. Акустические колебания в изделии возбуждают путем воздействия на его поверхность лазерного импульса, Параметры импульса выбирают из условия обь,азования на поверхности изделия кратера с радиусом кривизны, определяемым предполагаемыми значениями линейных размеров изделия и скоростью распространения продольных акустических колебаний в его материале. Возбужденные в иэделии колебания принимают, измеряют частоты собственных колебаний изделия и определяют с их помощью его линейные размеры. 1 ил. 1 табл. кратера, образуемого на поверхности 2 изделия 1 в результате воздействия лазерного импул ьса.

Способ определения линейных размеров твердотельного изделия заключается в .следующем.

Возбуждение в изделии акустических колебаний осущесгвляют воздействием на . его поверхность лазерного импульса с величинами энергии, длительности и диаметра светового пучка. необходимыми для образования на поверхности изделия кратера, радиус R кривизны которого удовлетворяет условиям

0,1 а, 0,1гс, 16IO407

1,мм

4

2

4

40 где ал — значение и-го линейного размера изделия; и — количество измеряемых размеров: с — скорость распространения продольных акустических колебаний в материале 5 иэделия; г — длительность лазерного импульса.

Возбужденные в изделии акустические колебания принимают и измеряют частоты собственных колебаний изделия, с по- 10 мощью которых определяют его линейные размеры.

Способ определения линейных размеров твердотельного изделия реализуется следующим образом. 15

На торцовую поверхность 2 алюминиевого цилиндрического изделия 1 диаметром

d и толщиной I воздействуют с помощью рубинового лазера ОГМ-40 М лазерным импульсом. Длина волны света 0,6943 мкм, 20 длительность t лазерного импульса 20 нс, диаметр пятна фокусировки излучения

1 мм, Энергию Е лазерного импульса в за висимости от линейных размеров образца выбирают, например, из таблицы. 25

В результате воздействия лазерного импульса на поверхности 2 изделия 1 образуется кратер 3 с радиусом кривизны R, удовлетворя ющим условия м:

0,1 I < R < 101, 30

0,10< R < 10ci, R >0,1тс, где с — скорость распространения продольных акустических колебаний в материале изделия 1, 35

При образовании кратера 3 в изделии 1 возбуждаются акустические колебания, в том числе и на частоте собственных колебаний изделия 1 (ширина спектра при Е --- 0,2

Дж на уровне 0,707 составляет 1420 к ц). 40

Возбужденные в.изделии колебания регистрируются, например, интерферометрически и обрабатываются, например, с помощью ЭВУ "MERA-60",которая определяетспектр принятых колебаний. Изпо— лученного спектра выделяют собственные моды и с их помощью определяют линейные размеры d и изделия 1. Точность одновременного определения линейных размеров б и I при экспериментальной проверке составила 1 .

Формула изобретения

Способ определения линейных размеров твердотельного изделия, заключающийся в возбуждении в изделии акустических колебаний, приеме возбужденных колебаний, измерении собственных частот иэделия и определении с их помощью его линейных размеров,о т л v. ч а ю— шийся тем, что, с целью повышения производительности за счет бесконтактного возбуждения колебаний в широком диапазоне частот, возбуждение в изделии акустических колебаний осуществляют воздействием на его поверхность лазерного импульса, а величины энергии, длительности и диаметра cBBTQBof пучка лазерного импульса подбирают акими, чтобы на поверхности изделия образовывался кратер, радиус h кривизны которого удовлетворял условиям

01ал < R< 10ал

Р >0,1тс, где ал — значение и-го линейного размера изделия, и — количество измеряемых размеров; т — длительность лазерного импульса; с — скорость распространения продольных акустических колебаний в материале изделия.

1б10407

Составитель В. Гондаревский

Тех ред M.Ìîðãåíòàë Корректор О.Кравцова

Редактор М.Бандура

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

Заказ 3735 Тираж 483 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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