Способ определения коэффициента затухания продольных акустических волн

 

Союз Советскик

Социалистическии

Республик

О П M С А Н И Е (1789734

ИЗОБРЕТЕН ИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

{6! ) Дополнительное к авт, свнд-ву— (22) Заявлено 03.01.78 (2l ) 2562990/25 28 с присоединением заявки ¹â€” (23) П риоритет (53)M. Кл.

501 и 29/00

Государственный комитет

Опубликовано23. 12.80. Бк ллетень № 47 (53) УДК 620.179.

16 (088 8) по делам изобретений и открытий l

Белорусский республиканский центр стандартизации и метрологии (71) Заявитель (54) СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ КОЭФФИЦИЕНТА ЗАТУХАНИЯ

ПРОДОЛЬНЫХ АКУСТИЧЕСКИХ ВСПН

Изобретение относится к контрольноизмерительной технике и может найти применение при исследовании структуры материалов.

Известен способ определения коэффициента продольных акустических волн, заключающийся в том, что в сосуде, содержащем образцовую и испытываемую жидкости с одинаковыми скоростями акустических волн, разделенные тонкой эвукопроэрачной пленкой, перемещают жест10 ко связанные между собой, но расположен» ные по разные стороны пленки излучаетль и приемник.

Известен способ измерения затухания

25 акустических волн в бетонных конструкциях, заключающийся в том, что измеряют амплитуды двух импульсов, полученных от гранитс,, исследуемого участка при проэвучиваниа исследуемого профиля продольными акустическими волнами поочередно во встречных направлениях, и по отношению этих амплитуд определяют затухание (1).

Наиболее близким по технической суп ности к изобретению является способ определения коэффициента затухания продольных волн в образце, заключающийся в том, что в иммерсионной жидкости в направлении образка возбуждают акустическую волну, измеряют амплитуды волн, прошедших два различных расстояния в образце, по соотношению которых

Ьпределяют коэффициент затухания (2).

Недостатком известных способов является низкая точность, обусловленная различным влиянием . дифракционных эффектов на амплитуды рет истрируемых волн.

Uenb изобретения - повьипение точнос- ти способа путем обеспечения равенства влияний дифракциоиных эффектов.

Поставленная цель достигается тем. что перед вторым измедением,амплитуды изменяют путь волны в иммерсиаиной жидкости согласно критерию

423ь Л " -* (i с„c2

789734

3 где 71, Z д — расстояния, проходимые волной в иммерсионной жидкости и образце соответственно;

С1, С вЂ” скорости распространения акустической волны в иммерсионной жидкости и образце соответственно;

y — радиус пь<зопластины излучателя и приемника.

На фиг.1 представлена схема реализации способа определения коэффициента затухания продольных акустических волн на фиг. 2 — схема для расчета нового расстояния между пьеэопреобразователем и образцом на основании критерия (1).

Устройство для осуществления способа содержит прибор 1 УС-11И, совмещенHbdt пьезопреобраэователь 2, ванну З с иммерсионной жидкостью и исследуемый образец.

Способ заключается в том, что пьезопреобразователем 2, возбуждаемым генератором прибора 1, излучают иммерсионную жидкость (воду) в ванне 3 акустическую волну в направлении образца 4, измеряют прибором 1 амплитуду волны, прошедшей в образце одно расстояние. перемещают пьеэопреобраэователь в новое положение согласно критерию (1), .возбуж 30 дают акустическую волну в направлении. образца 4, измеряют амплитуду волны, прошедшей другое расстояние в образце, и по соотношению измеренных амплитуд определяют коэффициент затухания в образце по формуле

ОБР 2d (А )

) 4 . у S„> ю д Си 1 ) > (7 )

llP где о - толщина образца; сС - коэффициент затухания акустических вопи в воде;

° \

К, — коэффициент прохождения акус- 45 тически волн через границу раздела сред

Р,<- ампли",:уда импульса, отражен» . ного О передней грани об50 разца

Д1 амплитуда первого данного .импульса; „- расстояние между пьезоэлектри.ческим преобразователем ss и образцом, llpH котором измерялась амплитуда A1i

Sg - расстояние между пьезоэлектви4 ческим преобразователем и образцом при котором измерялась амплитуда 4с. ч>ормула (2) получена для простейшего случая, когда одна из амплитуд А, измеряется при расстоянии, пройденном волной в образце, равном нулю.

Предлагаемый способ основан на том

1 что с использованием выражения для среднего давления на приемном преобразователе для значительных расстояний между соосно расположенными излучателем и приемником, работающими в импульсном режиме, теоретически показана возможность достижения равенства суммарных дифракционных поправок,воздействующих на первый и второй принимаемйе r импульсы для двух различных однородных сред при выполнении критерия (1).

Выражение (1) означает, что если систему излучатель — приемник иэ образ-, цовой среды со скоростью С1 при расстсъянии между излучаетелем и приемником

К и радиусами преобразователей а, перенести в другую однородную среду со скоростью прн прежнем расстоянии между излучателем и приемником, то дифракционные воздействия на сигнал в первом и втором случаях не будут равны. Для уравнивания дифракциоиных воздействий необходимо изменить расстояние между преобразователями при измерении в новой среде.

Из критерия (1) получаем

2Q — К. (Z„ -2 -2„Z - +4а )

2 > (3)

K VZ 4а - 2„

Ся где К= с

При определении нового положения для случая, когда в акустический тракт входят две или больше количество сред (иммерсиониая жидкость и твердый образец), следует использовать следук>щи прием.

Мысленно сведем расстояние, проходимое акустическим импульсом в иммерсионной жидкости, к расстоянию в материале образца (см. фиг. 2). Используя выражение (3), получаем О -К 5„+2О -5„45 +4a>)

S=

К ИВ +4аа — S„> (4)

Излучатель смещается на некотороэ расстояние и занимает мнимое положение в точке 8, но ореаа распростране-!

789734 6

С„(;й- скорости распространения акустической волны в иммерсианной жидкости и образце ся соответственно.

Использование изобретения позволяет повысить точность определения коеффици ента затухания продольных акустических волн и позволяет определять коэффициент

). затухания как в жидкостях,так и в тверf дых телах. ния акустических импульсов между ним и образцом соответствует среде образца. С этого мнимого расстояния Sq акустические импульсы распространяют в среде, соответствующей образцу, входят в образец, отражаются от его эад ней грани и приходят в точку 7. Имев распространение волн в однородной среде, к которому применим критерий (1

Так как далее акустические колебания выходят иэ образца и распространяются в иммерсионной жидкости, необходимо

tl расстояние S< = 6q+ 2д свести к эквивалентному расстоянию по жидкости.

Это делается по формуле (3)

za — ((, )+za -5" (Б"„) с4ь*)

- С4„;),4a «s,)-Таким образом, путь импульса or точ- 24 ки 8 до точки 7 сводится к расстоянию, проходимому импульсом в однородной twIII мерсионной жидкости 5 . Однако остается еще участок от точки 7 до точки 8., Itl

Его надо суммировать к расстоянию S . И

Имеем 252- Sq +9 О (6)

Окончательное выражение (6) дает соотношение между расстоянием 4 и первоначальными параметрами 5 фс, С<, Cg сводя систему иммерсионная жидкостьтвердый образец .к системе образцовая жидкость - отражатель.

Выражение (6) приобретает вид

7 (7) где

+2а;

С2

К= =„

С1 ) -К (a iS -S 45 4с х

Формула изобретения

Способ определения коэффициента затухания продольных акустических волн в образце, заключающийся в том, что в па» мерсионной жидкости в направлении образца возбуждают акустическую волну. измеряют амплитуды волн, прошедших два различных расстояния в образце, по соотношению которых определяют коэффиI циент затухания, о т л и ч а ю щ и йс я тем, что, с целью повышения точности способа путем обвспеиния равенства влияний дифракцискных эффектов, перед вторым измерением амплитуды иэ,мен3пот путь волны в иммерсионной жидкости согласно критеоию

Щ 4о -14 ЯФ4б -Ха

С1 С, где 2„, Уя расстояния, проходимые волной в иммерсионной жидкости и образце со-. ответственно;

С С скорости распространения акустической волны в иммерсионной жидкости и образце соответственно ц — радиус пьезопластины йэлучатела и приемника.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР

М 169908, кл. Ci01 И 29/00, 1963.

2. Акустический журнал, 1971, т.17, с.З17-319 (прототип).