RU1795365C

RU1795365C - Device for visualizing acoustic fields

Info

Publication number: RU1795365C
Application number: SU904827488A
Authority: RU
Inventors: Федор Федорович Легуша
Original assignee: Ленинградский Кораблестроительный Институт
Priority date: 1990-04-21
Filing date: 1990-04-21
Publication date: 1993-02-15

Abstract

Изобретение относитс к средствам и методам неразрушающего контрол и может быть использовано при измерении звуковых полей в газах. Цель изобретени - визуализаци акустических полей в звуковом диапазоне частот. Поставленна цель достигаетс тем, что звуковое поле, возбужденное в газе (воздухе), вноситс звукопрозрачна пленка, изготовленна из полимерного материала. При распространении звука в газе, имеющем статическую температуру Т, возникает переменна акустическа температурна добавка Т. Наличие различи тепло- физических параметров звукопрозрачной пленки и газа приводит к аккумул ции пленкой тепла, отбираемого у звукового пол и, как следствие этого, на ее поверхности возникает температурный рельеф, локальные значени температурных скачков, в котором пропорциональны соответствующим локальным значени м распределени колебательной скорости звукового пол . Температурный рельеф визуа- лизируетс посредством тепловизионной системы , а это значит, что может визуально наблюдатьс распределение колебательных скоростей звукового пол вдоль секущей плоскости , задающейс звукопрозрачной пленкой , 1 ил. hw feThe invention relates to non-destructive testing means and methods and can be used in measuring sound fields in gases. The purpose of the invention is the visualization of acoustic fields in the audio frequency range. The goal is achieved in that a sound field excited in a gas (air) introduces a soundproof film made of a polymeric material. When sound propagates in a gas with a static temperature T, a variable acoustic temperature additive T occurs. The difference in the thermophysical parameters of the sound-transparent film and the gas leads to accumulation by the film of heat taken from the sound field and, as a result, the temperature topography, local values of temperature jumps in which are proportional to the corresponding local values of the distribution of the vibrational velocity of the sound field. The temperature relief is visualized by means of a thermal imaging system, which means that the distribution of vibrational velocities of the sound field along the secant plane defined by the soundproof film can be visually observed, 1 ill. hw fe

Description

Изобретение относитс к средствам визуализации колебательных процессов и звуковых полей в газах и может быть использовано при неразрушающих испытани х материалов и изделий.The invention relates to means for visualizing oscillatory processes and sound fields in gases and can be used in non-destructive testing of materials and products.

При исследовани х технических характеристик и неразрушающем контроле пье- зокерамических элементов и изделий из них используетс способ визуализации возбужденного в газе(воздухе)ультразвукового пол , основанный на акустотермооптическом преобразовании параметров исходного пол в его визуально наблюдаемое изображение . Устройства визуализации, в основу работы которых положен этот способ, используютс дл излучени картины сто чихIn studies of technical characteristics and non-destructive testing of piezoelectric ceramic elements and products from them, a method of visualizing an ultrasonic field excited in a gas (air) is used, based on acoustothermo-optical conversion of the parameters of the initial field into its visually observed image. Imaging devices based on this method are used to emit a picture of standing

волн в ультразвуковом диапазоне частот и не могут быть использованы дл визуализации структуры бегущих волн на звуковых частотах в силу физических ограничений свойственных этому способу визуализации акустических полей.waves in the ultrasonic frequency range and cannot be used to visualize the structure of traveling waves at sound frequencies due to the physical limitations of the acoustic field visualization method.

Цель изобретени - визуализаци акустических полей в звуковом диапазоне частот .The purpose of the invention is the visualization of acoustic fields in the audio frequency range.

Поставленна цель достигаетс тем, что в звуковое поле, возбужденное в газе (воздухе ), вноситс звукопрозрачна пленка. При распространении звука в газе, имеющем статическую температуру Т, возникает перемед,- на акустическа температурна добавка Т. Следовательно, звукопрозрачна пленкаThe goal is achieved in that a soundproof film is introduced into the sound field excited in the gas (air). During the propagation of sound in a gas having a static temperature T, an overshoot occurs - the addition of T. to the acoustic temperature. Consequently, the sound-transparent film

VIVI

О СПAbout joint venture

СОWith

о елabout eating

оказываетс помещенной в среду, где имеет место периодическое изменение температуры Т. Наличие различи теплофизических параметров звукопрозрачной пленки и газа приводит к влению аккумул ции пленкой тепла, отбираемого у звукового пол и, как следствие этого, на ее поверхности возникает температурный рельеф Тп (х, у), локальные значени температурных скачков АТ(х, у) Тп(х, у) - Т, в котором пропорциональны соответствующим локальным значени м колебательной скорости U(x, у) звукового пол . Здесь плоскость (х,у)совпадает с поверхностью звукопрозрачной пленки, Температурный рельеф может быть визуализирован посредством тепловизион- ной системы, а это значит, что может быть вы влено распределение колебательных скоростей U (х, у) звукового пол вдоль секущей плоскости, задающейс звукопрозрачной пленкой.It turns out to be placed in an environment where the temperature T varies periodically. The difference in the thermophysical parameters of the soundproof film and gas leads to the accumulation of heat from the sound field by the film and, as a result, the temperature relief Tn (x, y ), the local values of the temperature jumps AT (x, y) Tn (x, y) - T, in which they are proportional to the corresponding local values of the vibrational velocity U (x, y) of the sound field. Here, the (x, y) plane coincides with the surface of the opaque film. The temperature profile can be visualized by means of a thermal imaging system, which means that the distribution of vibrational velocities U (x, y) of the sound field can be detected along the secant plane defined by the opaque film.

На чертеже показано устройство дл визуализации акустических полей.The drawing shows a device for visualizing acoustic fields.

Устройство содержит исследуемый источник звука 1, создающий в газе звуковую волну 2, на пути которой устанавливаетс звукопрозрачнэ пленка 3, наход ща с в поле зрени тепловизионного устройства 4.The device contains an investigated sound source 1, which generates a sound wave 2 in the gas, along the path of which an opaque film 3 is placed, which is in the field of view of the thermal imaging device 4.

При возбуждении источника звука 1 электрическим гармоническим сигналом (генератор гармонических сигналов не показан на чертеже) в воздухе возникает звукова волна 2, распростран юща с вдоль оси источника звука и взаимодействующа со звукопрозрачной пленкой 3. Этот тип взаимодействи волны со звукопрозрачной пленкой характеризуетс тем, что волна практически без ослаблени проникает через звукопрозрачную пленку, котора оказываетс помещенной в газообразную среду с периодически измен ющейс температурой Т, здесь t акустическа добавка к статической температуре Т среды, вызванна в ней распростран ющейс звуковой волной. Наличие периодически мен ющейс температуры Т и различие термофизических параметров газа и звукопрозрачной пленки приводит к эффекту аккумул ции тепла в материале звукопрозрачной пленки, В результате чего на поверхности звукопрозрачной пленки возникает температурный рельеф Тп (х, у), температурные скачки ДТ (х, у) в котором пропорциональны соответствующим значени м распределени колебательных скоростей U (х, у) по фронту волны (вдоль сечени акустического пол , образованного звукопрозрачной пленкой). Температурный рельеф Тп (х, у) наблюдают посредством тепловизора 4, Таким образом , распределение колебательных скоростей U (х, у) вдоль секущей плоскости поверхности звукопрозрачной пленки становитс видимым, т.е. происходит визуализаци звукового пол источника, излучающего в газ.When a sound source 1 is excited by an electric harmonic signal (a harmonic signal generator is not shown in the drawing), a sound wave 2 arises in the air, propagating along the axis of the sound source and interacting with the soundproof film 3. This type of interaction of the wave with the soundproof film is characterized by the fact that the wave penetrates almost without attenuation through a sound-transparent film, which is placed in a gaseous medium with a periodically changing temperature T, here t is acoustic avka a static temperature T of the medium, induced therein propagating sound wave. The presence of a periodically changing temperature T and the difference in the thermophysical parameters of the gas and the soundproof film leads to the effect of heat accumulation in the material of the soundproof film. As a result, the temperature relief Tn (x, y) and temperature jumps DT (x, y) appear on the surface of the soundproof film in which they are proportional to the corresponding values of the distribution of vibrational velocities U (x, y) along the wave front (along the cross section of the acoustic field formed by the soundproof film). The temperature relief Tn (x, y) is observed by means of a thermal imager 4. Thus, the distribution of vibrational velocities U (x, y) along the secant plane of the surface of the soundproof film becomes visible, i.e. The sound field of the source emitting into the gas is visualized.

Использование изобретени позвол ет визуализировать звуковые пол бегущих волн, возбуждающих в газе (воздухе), Это дает возможность получать информацию о структуре и параметрах акустических полей. На базе этого устройства визуализации акустических полей могут быть реализованы новые методы неразрушающего контрол источников звука различного назначени . Такие методы контрол будут отличатьс от существующих простой реализации, более высокой экспресностью, широкими возможност ми применени разнообразных сис- 0 тем обработки оптических изображений,Using the invention, it is possible to visualize the sound field of traveling waves exciting in a gas (air). This makes it possible to obtain information about the structure and parameters of acoustic fields. Based on this acoustic field visualization device, new methods of non-destructive testing of sound sources for various purposes can be implemented. Such control methods will differ from existing ones by simple implementation, higher expressivity, and wide possibilities of using a variety of optical image processing systems,

00

55

00

55

00

55

Claims

The claims

that, in order to visualize fields in the sound frequency range, the transducer for acoustic visualization is made in the form of a translucent film field containing a transducer made of a polymeric material, a thermal field thermal imager was used as visual sound energy in the thermal and visualization-50 analyzer, characterized by a system.