Способ определения показателя неоднородности акустических свойств материалов

Использование: для определения показателя неоднородности акустических свойств материалов. Сущность заключается в том, что осуществляют излучение через эталонный материал, в качестве которого используют жидкость или эластомер, в направлении поверхности исследуемого материала ультразвуковых колебаний, определяют коэффициенты R₁ и R₂ отражения ультразвуковых колебаний от указанной поверхности при двух значениях Z₁ и Z₂ акустического сопротивления эталонного материала, при этом дополнительно производят определение эквивалентных акустических сопротивлений Z_x' и Z_x'' исследуемого материала при значениях Z₁ и Z₂ акустического сопротивления эталонного материала соответственно, после чего определяют показатель γ неоднородности акустических свойств исследуемого материала, используя соответствующие математические выражения. Технический результат: расширение возможностей ультразвукового исследования двухкомпонентных неоднородных материалов.

 

Изобретение относится к ультразвуковой измерительной технике и может быть использовано при ультразвуковом контроле материалов.

Известен способ ультразвукового контроля материалов путем облучения их ультразвуком через линию задержки из эталонного материала, измерения коэффициента отражения ультразвука от границы эталон-исследуемый материал и определения акустического сопротивления материала с учетом значений коэффициента отражения и акустического сопротивления эталонного материала (Физическая акустика. / Под ред. У.Мэзона.- Т.1, - Ч.А. - М.: Мир, 1966. - с.329-330).

Указанный способ не позволяет отличать акустически (и следовательно, физически) однородные исследуемые материалы от неоднородных.

Известен также способ определения акустического сопротивления одного из компонентов композиционного материала (Авторское свидетельство СССР №1312472, МПК G01N 29/04, 1988). Способ заключается в излучении через эталонный материал, в качестве которого используется жидкость или эластомер, в направлении поверхности исследуемого материала ультразвуковых колебаний, в определении коэффициентов R₁ и R₂ отражения ультразвуковых колебаний от указанной поверхности при двух значениях Z₁ и Z₂ акустического сопротивления эталонного материала, в определении акустического сопротивления Z_k образца неконтролируемого компонента материала, присутствующего в составе исследуемого двухкомпонентного композиционного материала, и в определении акустического сопротивления Z_x второго, контролируемого компонента, входящего в состав двухкомпонентного материала, с учетом значений R₁, R₂, Z₁, Z₂, Z_k.

Известный способ неприменим к исследованию акустически однородных материалов ввиду неприменимости в этом случае рабочей формулы, поэтому он не позволяет отличить акустически однородный материал от неоднородного. Для последнего материала известный способ рассчитан только для условий двухкомпонентного материала с заведомо разными акустическими сопротивлениями компонентов при известности (или возможности легко определить) акустического сопротивления одного из компонентов. Этот способ также неприменим к исследованию многокомпонентных материалов (с числом компонентов более двух).

Задачей изобретения является расширение информационных возможностей ультразвукового исследования двухкомпонентных неоднородных материалов на случаи однородных и (или) многокомпонентных материалов, а также - путем введения объективного числового показателя, позволяющего с помощью измерительных процедур устанавливать степень акустической неоднородности исследуемых материалов.

Поставленная цель достигается за счет того, что вместо определения акустического сопротивления Z_k неконтролируемого компонента, входящего в состав акустически неоднородного исследуемого материала, и последующего определения акустического сопротивления Z_x контролируемого компонента материала производят определение эквивалентных акустических сопротивлений и исследуемого материала при значениях Z₁ и Z₂ акустического сопротивления эталонного материала соответственно и с учетом соответствующих значений R₁ и R₂ коэффициентов отражения, используя формулы:

, ,

а показатель γ неоднородности акустических свойств исследуемого материала находят по формуле:

.

Таким образом, предлагаемый способ может применяться не только к исследованию двухкомпонентного композиционного материала с известным (или легко определяемым) акустическим сопротивлением Z_k одного из компонентов и неизвестным акустическим сопротивлением Z_x другого компонента, отличающегося от первого, как в известном способе, но и к любому материалу, акустически однородному или неоднородному, с одним, двумя или большим числом компонентов. Вдобавок, заявляемый способ, в отличие от известного, позволяет объективно количественно оценить степень акустической неоднородности исследуемого материала путем введения показателя γ акустической неоднородности по предложенной формуле и указывает, какие измерения необходимо провести для этого.

Способ определения показателя неоднородности акустических свойств материалов, заключающийся в излучении через эталонный материал, в качестве которого используют жидкость или эластомер, в направлении поверхности исследуемого материала ультразвуковых колебаний, в определении коэффициентов R₁ и R₂ отражения ультразвуковых колебаний от указанной поверхности при двух значениях
Z₁ и Z₂ акустического сопротивления эталонного материала и определении искомого параметра с учетом значений R₁, R₂, Z₁, Z₂, при этом дополнительно производят определение эквивалентных акустических сопротивлений Z_x' и Z_x'' исследуемого материала при значениях Z₁ и Z₂ акустического сопротивления эталонного материала соответственно, после чего определяют показатель γ неоднородности акустических свойств исследуемого материала, используя следующие математические выражения: , .