Устройство для визуализации акустических полей

 

Изобретение относится к средствам и методам неразрушающего контроля и может быть использовано при измерении звуковых полей в газах. Цель изобретения - визуализация акустических полей в звуковом диапазоне частот. Поставленная цель достигается тем, что звуковое поле, возбужденное в газе (воздухе), вносится звукопрозрачная пленка, изготовленная из полимерного материала. При распространении звука в газе, имеющем статическую температуру Т, возникает переменная акустическая температурная добавка Т. Наличие различия теплофизических параметров звукопрозрачной пленки и газа приводит к аккумуляции пленкой тепла, отбираемого у звукового поля и, как следствие этого, на ее поверхности возникает температурный рельеф, локальные значения температурных скачков, в котором пропорциональны соответствующим локальным значениям распределения колебательной скорости звукового поля. Температурный рельеф визуализируется посредством тепловизионной системы , а это значит, что может визуально наблюдаться распределение колебательных скоростей звукового поля вдоль секущей плоскости , задающейся звукопрозрачной пленкой , 1 ил. hw fe

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (5!)5 G 01 N 29

ГОСУДАРСТВЕННОЕ ПАТЕНТНОЕ

ВЕДОМСТВО СССР (ГОСПАТЕНТ СССР) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4827488/28 (22) 21.04.90 (46) 15.02.93. Бюл. М 6 (71) Ленинградский кораблестроительный институт (72) Ф.Ф..Легуша (56) Ганапольский В.В., Касаткин Б,А., Легуша Ф.Ф. и др. Пьезокерамические преобразователи. Справочник, Л. Судостроение, 1984, с.248. (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ВИЗУАЛИЗАЦИИ

АКУСТИЧЕСКИХ ПОЛЕЙ (57) Изобретение относится к средствам и методам неразрушающего контроля и может быть использовано при измерении звуковых полей в газах. Цель изобретения— визуализация акустических полей в звуковом диапазоне частот. Поставленная цель достигается тем, что звуковое поле, возбужденное в газе (воздухе), вносится звукопрозИзобретение относится к средствам визуализации колебательных процессов и звуковых полей в газах и может быть использовано при неразрушающих испытаниях материалов и изделий.

При исследованиях технических характеристик и неразрушающем контроле пьезокерамических элементов и изделий из них используется способ визуализации возбужденного в газе (воздухе) ультразвукового поля, основанный на акустотермооптическом преобразовании параметров исходного поля в его визуально наблюдаемое иэображе.ние. Устройства визуализации, в основу работы которых положен этот способ, используются для излучения картины стоячих

„.,5U„„1795365 А1 рачная пленка, изготовленная из полимерного материала, При распространении звука в газе, имеющем статическую температуру

Т, возникает переменная акустическая температурная добавка Т. Наличие различия теплофизических параметров эвукопрозрачной пленки и газа приводит к аккумуляции пленкой тепла, отбираемого у звукового поля и, как следствие этого, на ее поверхности возникает температурный рельеф, локальные значения температурных скачков, в котором пропорциональны соответствующим локальным значениям распределения колебательной скорости звукового поля. Температурный рельеф визуализируется посредством тепловизионной системы, а это значит, что может визуально наблюдаться распределение колебательных скоростей звукового поля вдоль секущей плоскости, задающейся звукопрозрачной пленкой, 1 ил, 4 волн в ультразвуковом диапазоне частот и

0 не могут быть использованы для визуализации структуры бегущих волн на звуковых частотах в силу физических ограничений свойственных этому способу визуализации Л акустических полей.

Цепь изобретения — визуализация акустических полей в звуковом диапазоне частот.

Поставленная цель достигается тем, что в звуковое поле, возбужденное в газе (воздухе), вносится эвукопрозрачная пленка. При распространении звука в газе, имеющем статическую температуру Т, возникает переменная акустическая температурная добавха Т.

Следовательно, звукопрозрачная пленка

1795365 оказывается помещенной в среду, где имеет место периодическое изменение температуры Г. Наличие различия теплофизических параметров звукопроэрачной пленки и газа приводит к явлению аккумуляции пленкой тепла, отбираемого у звукового поля и, как следствие этого, на ее поверхности возникает температурный рельеф Тл (x, у), локальные значения температурных скачков

ЛТ(х, у) = Тл(х, у) — Т, в котором пропорциональны соответствующим локальным значениям колебательной скорости U(x, у) звукового поля. Здесь плоскость (x,у) совпадает с поверхностью звукопрозрачной пленки, Температурный рельеф может быть визуализирован посредством тепловизионной системы. а это значит, что может быть . выявлено распределение колебательных скоростей 0 (х, у) звукового поля вдоль секущей плоскости, задающейся звукопрозрач- 20 ной пленкой, На чертеже показано устройство для визуализации акустических полей.

Устройство содержит исследуемый ис- 25 точник звука 1, создающий в газе звуковую волну 2, на пути которой устанавливается звукопрозрачная пленка 3, находящаяся в поле зрения тепловизионного устройства 4.

При возбуждении источника звука 1 30 электрическим гармоническим сигналом (генератор гармонических сигналов не показан на чертеже) в воздухе возникает звуковая волна 2, распространяющаяся вдоль оси источника звука и взаимодействующая со 35 звукопрозрачной пленкой 3. Этот тип взаимодействия волны со звукопрозрачной пленкой характеризуется тем, что волна практически без ослабления проникает через эвукопрозрачную пленку, которая ока- 40

Формула изобретения

Устройство для визуализации акустических полей, содержащее преобразователь звуковой энергии в тепловую и виэуализа- 50 тор теплового поля,отл и ча ю щееся тем, зывается помещенной в газообразную среду с периодически изменяющейся температурой Т, здесь Т акустическая добавка к статической температуре Т среды, вызванная в ней распространяющейся звуковой волной, Наличие периодически меняющейся температуры Т и различие термофиэических параметров газа и звукопрозрачной пленки приводит к эффекту аккумуляции тепла в материале эвукопроэрачной пленки.

В результате чего на поверхности звукопрозрачной пленки возникает температурный рельеф Тп (х, у), температурные скачки

ЛТ (х, у) в котором пропорциональны соответствующим значениям распределения колебательных скоростей U (х, у) по фронту волны (вдоль сечения акустического поля, образованного звукопрозрачной пленкой).

Температурный рельеф Тп (х, у) наблюдают посредством тепловизора 4, Таким образом, распределение колебательных скоростей U (x, у) вдоль секущей плоскости поверхности звукопроэрачной пленки становится видимым, т,е. происходит визуализация звукового поля источника, излучающего в газ.

Использование изобретения позволяет визуализировать звуковые поля бегущих волн, возбуждающих в газе (воздухе). Это дает воэможность получать информацию о структуре и параметрах акустических полей.

На базе этого устройства визуализации акустических полей могут быть реализованы новые методы неразрушающего контроля источников звука различного назначения.

Такие методы контроля будут отличаться от существующих простой реализации, более высокой экспресностью, широкими возможностями применения разнообразных систем обработки оптических иэображений, что, с целью визуализации полей в звуковом диапазоне частот, преобразователь выполнен в аиде звукопроэрачной пленки из полимерного материала, в качестве визуализатора использована тепловизионная система.

Составитель Ф.Легуша

Редактор В.Трубченко Техред M.Ìoðãåíòàë Корректор Э,Лончакова

Заказ 426 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