SU1270582A1 - Способ измерени скорости и затухани акустических волн в материале - Google Patents

Abstract

Изобретение относитс  к измерительной технике. Целью изобретени   вл етс  повьшение точности измерени  за счет возможности уменьшени  рассто ни  между точками измерени  в материале. В материале возбуждают продольную акустическую волну и измер ют ординаты колеблющихс  трех точек в материале, расположенных на равном рассто нии. Сначала регистрируют ординаты во второй и третьей точках при равенстве нулю ординаты первой точки, затем регистрируют ординаты первой и третьей точек при равенстве нулю ординаты второй точки , а скорость и коэффициент затухани  волны определ ют по математическим формулам. 2 ил.

Description

го

о

СП

00 tsD

Изобретение относитс  к измерительной технике и может быть исполь зовано дл  акустической диагностики механических свойств конструкционных материалов, физико-механических свойств и напр женного состо ни  го ных пород как на образцах, так и в массивах. Цель изобретени  - повышение точ ности измерени  за счет возможности уменьшени  рассто ни  между точками измерени  в материале. На фиг. 1 показана схема, реализующа  предлагаемый способ. Устройство содержит генератор 1 возбуждени  продольных колебаний с частотой О, силовой возбудитель 2 колебаний (например, теле-или радиодинамики ), исследуемый материал 3 (в эксперименте - конструкционные стали), преобразователи 4-6 перемещений , нуль-орган 7, блок 8 управле ни , коммутатор 9,, блок 10 вычислени  коэффициента затухани  d и скорости V. На фиг. 2 показана временна  диа рамма работы устройства, реализующе го способ. Способ по определению скорости и затухани  волн в материале осущеСтвл ют следующим образом. При возбуждении в материале гармонических колебаний амплитудой Ади частотой tO ординаты колебаний в трех точках kh,( ,2,3) , в направлении распространени  волны при прин той модели распространени  равны в момент времени t: /,Г sinco(t- )AJ sin nOt- )А, sin(li-c4Kh), где lA, ; o 0t; V - скорость распространени  приложенных колебаний, is - коэффициент затухани ; YK Y(Kh); h - шаг измерений, выбираемьй таким образом, чтобы пере дать форму кривой колебани при фиксированном t. Производ  сн тие отсчетов ордин колебаний одновременно в трех рав . ноотсто щих на h точках при любых значени х и знаках Y,. , d, АО , h (т.е. в произвольный момент времени), меют следующее соотношение между тсчетами: JK-Y де AI cosuOoh; Af , ,4 Согласно известным тригонометриеским формулам получают; , - «гг cosiOoh- АО -сОСК-ОН - - А, (K-2) s In( %-OO(K-I )h) -s i u)o(K-2) h , A, rsinC%-u:,(K-2)h -5in(a)«Kh-4c )-sIn(y«-u)(K-2)h) sinx v(%-c4Kh)Y., . Выбира  первый момент измерени  t таким, чтобы ордината колебаний в ервой на пути распространени  точке авн лась в этот момент времени ную , при .V-JfВторое измерение провод т в моент времени f , когда ордината колеаний во второй точке на пути распротранени  волны равна нулю: у -Л У trs. - --3 . 3 2 - } Y Таким образом определ ют Л- , ) , следовательно и 2К i:7 2h vf V 1 а г ceo s v i arccos (.2, Из последнего соотношени  с учетом обозначений дл  fjj,, ,наход т: ti5Y Г Y 1 гу- (Oh/arccos( oV у- 2 т L Отсюда рассчитьшают скорость V и коэффициент затухани  .йГпо формулам: УПУГГ arccos ( у. VKVI /Из Вп с- |V ). где Yj , Yg - ординаты колебаний в первом измерении; YJ , Y - ординаты колебаний во втором измерении; h - шаг длины измерений; Ь , j 2fV/ длина волны, с угловой частотой tA возбуждени  продольной волны. Устройство дл  реализации предлагаемого способа работает следующим образом. Нуль-орган 7 фиксирует момент достижени  нул  в первой и второй точ ках и подает об этом сигнал в блок 8 управлени , представл ющий собой триггер, который управл ет коммутатором 9, опрашивающимY или . Положительный эффект достигаетс  во-первых, тем, что измерени  осуществл ют одновременно (дважды в обусловленные моменты времени) в трех наход щихс  на заранее установленном рассто нии друг от друга (эти рассто ни  не нужно измер ть), формулы расчета просты, определ ют сразу оба параметра, используетс  отношение отсчетов (относительные величины), т.е. уменьшаетс  мультипликативна  погрешность измерений. Кроме того, возможно мен ть (уменьшать) частоту возбуждающих гармонических колебаний . чтобы уменьшить погрешности, св занные с шероховатостью поверхности, от ражени ми, исключив необходимость в большой длине образца ( , в результате расшир етс  класс анализируемых материалов и частотный диапазон анализа. Аппаратурна  реализаци  способа средствами аналоговой или цифровой техники проста, обусловливает малые аппаратурные погрешности способ легко автоматизируетс , т.е. повьщ1аетс  производительность измерений . Формула Изобретени  Способ измерени  скорости и затухани  акустических волн в материале, заключающийс  в возбуждении в нем продольной волны и.измерении ординат колебаний в направлении распространени  акустической волны, отличающийс  тем, что, с целью повьшени  точности, измерение ординат производ т дважды в трех равноотсто щих точках в направлении распространени  акустической волны, сначала регистрируют ординаты во i второй и третьей точках при райенстве нулю ординаты первой точки, за .тем регистрируют ординаты в первой и третьей точках при равенстве нулю ординаты второй точки, а скорость и коэффициент затухани  волны опреде- . л ют из соотношений: I Y arccos( J-yf ) 5 1 Y с( Ь(- yf- ), где h То u5- частота возбуждени  продольной волны; YjH - ординаты соответственно третьей и второй точек при равенстве нулю ординаты первой точки; У, и Y ординаты , соответственно первой и третьей точек при равенстве нулю ординаты второй точки; рассто ние между точками; скорость распространени  приложенных колебаний.

Claims (2)

1. Формула изобретения Способ измерения скорости и затухания акустических волн в материале, заключающийся в возбуждении в нем продольной волны и.измерении ординат колебаний в направлении распространения акустической волны, отличающийся тем, что, с целью повышения точности, измерение ординат производят дважды в трех равноотстоящих точках в направлении распространения акустической волны, сначала регистрируют ординаты во . второй и третьей ве нулю ординаты тем регистрируют и третьей точках ординаты второй точки, коэффициент затухания волны ляют из точках при равенстпервой точки, заординаты в первой при равенстве нулю а скорость и опреде- .

   соотношений:

   <A>h ν= arccos ί где ωпродольΥ₃η Υ_ζ и Y] • 2h Υ' ' ) ’
2. 2 57-V co ’ частота возбуждения ной волны;

   ординаты соответственно третьей и второй точек при равенстве нулю ординаты первой точки;

   Yj - ординаты, соответственно первой и третьей точек при равенстве нулю ординаты второй точки;

   h - расстояние между точками;

   V - скорость распространения приложенных колебаний.

   X

   Kh