RU2397487C1 - Способ определения скорости распространения акустической волны в крупногабаритных бетонных изделиях сложной формы - Google Patents
Способ определения скорости распространения акустической волны в крупногабаритных бетонных изделиях сложной формы Download PDFInfo
- Publication number
- RU2397487C1 RU2397487C1 RU2009113447/28A RU2009113447A RU2397487C1 RU 2397487 C1 RU2397487 C1 RU 2397487C1 RU 2009113447/28 A RU2009113447/28 A RU 2009113447/28A RU 2009113447 A RU2009113447 A RU 2009113447A RU 2397487 C1 RU2397487 C1 RU 2397487C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- acoustic wave
- acoustic
- calculated
- wave velocity
- excited
- Prior art date
Links
Landscapes
- Investigating Or Analyzing Materials By The Use Of Ultrasonic Waves (AREA)
Abstract
Использование: для определения скорости распространения акустической волны в крупногабаритных бетонных изделиях сложной формы. Сущность: заключается в том, что на поверхности контролируемого изделия располагают приемный электроакустический преобразователь, в контролируемом изделии коротким механическим ударом по его поверхности возбуждают собственные акустические свободно-затухающие колебания, регистрируют приемным электроакустическим преобразователем возбужденные акустические колебания, определяют экспериментальную спектральную характеристику контролируемого изделия, после чего методом численного моделирования для значений скорости акустической волны в диапазоне от минимально до максимально возможного рассчитывают N спектральных характеристик модели контролируемого изделия, для каждой рассчитанной спектральной характеристики и экспериментальной спектральной характеристики контролируемого изделия определяют N коэффициентов их взаимной корреляции, где N - целое число и N≥2, по максимуму значения которого определяют истинное значение скорости акустической волны. Технический результат: повышение точности определения скорости распространения акустической волны в крупногабаритных бетонных изделиях сложной формы.
Description
Изобретение относится к области неразрушающих испытаний акустическими методами и может быть использовано в строительстве для определения скорости распространения акустической волны в изделиях из бетона, преимущественно крупногабаритных и с большим затуханием звука.
Известен эхо-способ определения скорости распространения акустической волны, заключающийся в том, что на поверхности контролируемого изделия располагают излучающий и приемный электроакустические преобразователи, излучающим электроакустическим преобразователем ударно возбуждают зондирующий акустический сигнал, приемным электроакустическим преобразователем регистрируют эхо-сигнал, измеряют время Т задержки эхо-сигнала относительно зондирующего сигнала, а скорость C распространения акустической волны рассчитывают в соответствии со следующим выражением C=2H/T, где H - толщина контролируемого изделия [см. Джонс Р., Фэкэоару И. Неразрушающие методы испытаний бетонов. М.,: Стройиздат, 1974 г., 292 с.].
Недостатком известного способа является низкая точность определения скорости распространения акустической волны в крупногабаритных изделиях из бетона, обусловленная сильным, частотно-зависимым затуханием акустических колебаний, и, как следствие, искажением формы эхо-сигнала, зависящим от толщины H контролируемого изделия.
Наиболее близким по технической сущности к изобретению является способ определения скорости распространения акустической волны в протяженных изделиях геометрически простой формы типа "плита", известный как импакт-эхо метод, и основанный на возбуждении в контролируемом изделии собственных свободно-затухающих колебаний, описанный в Carino N.J. "The impact-echo method: an overview", Proceedings of the 2001 Structures Congress & Exposition, May 21-23, 2001, Washington, D.C., American Society of Civil Engineers, Reston, Virginia, Peter C. Chang, Editor, 2001. 18 p. Способ заключается в том, что на поверхности контролируемого изделия располагают приемный электроакустический преобразователь, в контролируемом изделии коротким механическим ударом по его поверхности возбуждают собственные акустические свободно-затухающие колебания, регистрируют приемным электроакустическим преобразователем возбужденные акустические колебания, определяют спектральную характеристику контролируемого изделия, фиксируют значение резонансной частоты f, соответствующей максимуму амплитуды спектральной характеристики, а значение скорости распространения акустической волны вычисляют по следующей формуле:
где H - толщина объекта контроля;
k=0,96 - коэффициент коррекции скорости продольной волны.
Значение коэффициента коррекции скорости продольной волны справедливо для плит, у которых одновременно значение длины и ширины превышает значение толщины не менее чем в 5 раз.
Недостатком известного способа является низкая точность определения скорости акустических колебаний в бетонных изделиях сложной формы. Это связанно с тем, что однозначное определение значения частоты f по максимуму спектральной характеристики объекта контроля возможно только для изделий геометрически простой формы типа "плита", у которой значение длины и ширины превышает значение толщины не менее чем в 5 раз. При исследовании более компактных изделий, во-первых, на регистрируемой амплитудно-частотной спектральной характеристике появляются паразитные резонансные пики значительной амплитуды, соответствующие другим резонансным модам и затрудняющие идентификацию информативного резонансного пика, во-вторых, значение частоты, соответствующей максимуму информативного пика, вследствие геометрической дисперсии скорости распространения акустической волны в изделии изменяется при изменении соотношения длины (ширины) изделия и толщины.
Технической задачей изобретения является повышении точности определения скорости акустической волны в компактных изделиях из бетона с произвольным соотношением длины (ширины) изделия и толщины.
Техническая задача достигается тем, что в известном способе определения скорости распространения акустической волны в протяженных изделиях, при котором на поверхности контролируемого изделия располагают приемный электроакустический преобразователь, в контролируемом изделии коротким механическим ударом по его поверхности возбуждают собственные акустические свободно-затухающие колебания, регистрируют приемным электроакустическим преобразователем возбужденные акустические колебания, определяют экспериментальную спектральную характеристику контролируемого изделия, методом численного моделирования для значений скорости акустической волны в диапазоне от минимально до максимально возможного рассчитывают N спектральных характеристик модели контролируемого изделия, для каждой рассчитанной спектральной характеристики и экспериментальной спектральной характеристики контролируемого изделия определяют N коэффициентов их взаимной корреляции, где N - целое число и N≥2, по максимуму значения которого определяют истинное значение скорости акустической волны.
Предложенный способ реализуется следующим образом.
Устанавливают на поверхности контролируемого объекта приемный электроакустический преобразователь. С помощью ударного приспособления возбуждают в объекте собственные акустические затухающие колебания. Приемным преобразователем регистрируют эти колебания, электрическая копия которых после аналого-цифрового преобразования подается на блок быстрого преобразования Фурье, сигнал на выходе которого представляет собой экспериментальную спектральную характеристику контролируемого изделия. Спектральная характеристика модели контролируемого изделия рассчитывается методом конечных элементов. Для этого геометрическую модель, соответствующую контролируемому изделию, разбивают на максимально возможное количество элементов, состоящих из некоторого количества узлов. С учетом граничных условий для каждого из узлов решают основное уравнение движения, имеющее вид
где:
[M] - матрица массы;
[C] - матрица затухания;
[K] - матрица упругости;
{u} - узловой вектор перемещения;
{Fa} - вектор приложенной силы.
При расчете используют значение скорости распространения акустической волны Cmin, минимально возможное в данном материале. Результаты расчета представляются в виде матрицы, один из столбцов которой содержит набор частот спектра, а другой - значения амплитуд спектра на этих частотах. Выполняется N итераций, N - целое число и N≥2, в ходе каждой из которых столбец частот исходной расчетной спектральной характеристики умножается на коэффициент m
где Cmax - максимально возможное значение скорости в данном материале, а n=0, 1, 2 … N-1 - номер текущей итерации. Для каждой итерации вычисляется коэффициент взаимной корреляции расчетной и экспериментальной характеристик и номер соответствующей итерации запоминается. По завершению цикла выполняется поиск значения n, соответствующего максимуму значения коэффициента взаимной корреляции, а истинная скорость акустической волны определяют по формуле
Пример. Определенное способом, выбранным в качестве прототипа, значение скорости распространения акустических колебаний в строительной конструкции типа "бетонная стеновая панель" (габаритные размеры 800×500×300 мм) составило величину 4746 м/с. Истинное значение скорости распространения акустических колебаний, определенное с помощью предлагаемого способа, составило величину 3722 м/с, что соответствует значению скорости распространения акустических колебаний, определенному эхо-способом (3781 м/с).
Использование изобретения позволяет повысить точность определения скорости распространения акустических колебаний в крупногабаритных сложноструктурных изделиях произвольной по формы, выполненных из различных материалов, в том числе с большим затуханием.
Claims (1)
- Способ определения скорости распространения акустической волны в крупногабаритных бетонных изделиях сложной формы, при котором на поверхности контролируемого изделия располагают приемный электроакустический преобразователь, в контролируемом изделии коротким механическим ударом по его поверхности возбуждают собственные акустические свободно-затухающие колебания, регистрируют приемным электроакустическим преобразователем возбужденные акустические колебания, определяют экспериментальную спектральную характеристику контролируемого изделия, отличающийся тем, что методом численного моделирования для значений скорости акустической волны в диапазоне от минимально до максимально возможного рассчитывают N спектральных характеристик модели контролируемого изделия, для каждой рассчитанной спектральной характеристики и экспериментальной спектральной характеристики контролируемого изделия определяют N коэффициентов их взаимной корреляции, где N - целое число и N≥2, по максимуму значения которого определяют истинное значение скорости акустической волны.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2009113447/28A RU2397487C1 (ru) | 2009-04-10 | 2009-04-10 | Способ определения скорости распространения акустической волны в крупногабаритных бетонных изделиях сложной формы |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2009113447/28A RU2397487C1 (ru) | 2009-04-10 | 2009-04-10 | Способ определения скорости распространения акустической волны в крупногабаритных бетонных изделиях сложной формы |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2397487C1 true RU2397487C1 (ru) | 2010-08-20 |
Family
ID=46305597
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2009113447/28A RU2397487C1 (ru) | 2009-04-10 | 2009-04-10 | Способ определения скорости распространения акустической волны в крупногабаритных бетонных изделиях сложной формы |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2397487C1 (ru) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2715222C1 (ru) * | 2019-02-07 | 2020-02-26 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Поволжский государственный технологический университет" | Способ определения упруго-диссипативных характеристик древесины |
-
2009
- 2009-04-10 RU RU2009113447/28A patent/RU2397487C1/ru not_active IP Right Cessation
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2715222C1 (ru) * | 2019-02-07 | 2020-02-26 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Поволжский государственный технологический университет" | Способ определения упруго-диссипативных характеристик древесины |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
Hsiao et al. | Detecting flaws in concrete blocks using the impact-echo method | |
McDaniel et al. | A wave approach to estimating frequency-dependent damping under transient loading | |
CN108594238B (zh) | 基于瞬态信号的水声换能器电声性能校准装置及校准方法 | |
EP3529460B1 (en) | Time-reversed nonlinear acoustic downhole pore pressure measurements | |
Lee et al. | Evaluation of rock bolt integrity using Fourier and wavelet transforms | |
Fröjd et al. | Amplitude and phase measurements of continuous diffuse fields for structural health monitoring of concrete structures | |
Hill et al. | Finite element modelling of ultrasound, with reference to transducers and AE waves | |
Zhang et al. | Backing layers on electroacoustic properties of the acoustic emission sensors | |
Yu et al. | Experimental and numerical studies on group velocity of ultrasonic guided waves in rock bolts with different grouted ratios | |
Zou et al. | A new approach for field instrumentation in grouted rock bolt monitoring using guided ultrasonic waves | |
Wisse et al. | Guided wave modes in porous cylinders: Experimental results | |
RU2397487C1 (ru) | Способ определения скорости распространения акустической волны в крупногабаритных бетонных изделиях сложной формы | |
CN1317086A (zh) | 用于复合材料的能量定量方法 | |
Tallavó et al. | New methodology for source characterization in pulse velocity testing | |
Veidt et al. | Flexural waves transmitted by rectangular piezoceramic transducers | |
CN102410871B (zh) | 土体剪切波速室内测定装置 | |
Szemela et al. | The radiation efficiency measurements of real system of a thin circular plate embedded into a thick square baffle | |
Yurchenko et al. | Response of structure models to sinusoidal dynamic action | |
Tallavo et al. | Ultrasonic transducers characterisation for evaluation of stiff geomaterials | |
RU2354932C2 (ru) | Резонансный способ ультразвуковой толщинометрии | |
Wei et al. | Complex Young's modulus measurement by incident wave extracting in a thin resonant bar | |
Ballandras et al. | Simulation of cMUT radiating in water using a mixed finite element/boundary element approach | |
Wang et al. | NDT&E International | |
Eriksson et al. | Air-coupled flexural electrodynamic acoustic transducers | |
Irfan et al. | Criteria for determining Gmax in laboratory element tests using disk type piezoelectric transducers |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20160411 |