SU1651104A1 - Способ определени акустических характеристик среды - Google Patents

Abstract

Изобретение относитс  к определению скорости распространени  и коэффициента затухани  акустических колебаний и колебательной скорости акустической волны в конденсированных средах Цель изобретени  - повышение точности и расширение частотного диапазона измерений в сторону низких частот за счет исключени  многократного изменени  толщины исследуемой среды и обеспечени  возможности измерени  в режиме рассе ни  мессбауэровского у-излучени . В исследуемой среде возбуждают акустические колебани , облучают ее мессбауэровским у -излучением, регистрируют параметры у -излучени , модулированного акустическими колебани ми, прошедшими через исследуемую среду при разных тола(инах последней, по которым суд т об акустических характеристиках среды. В качестве параметра у-излучени  регистрируют интенсивность мессбауэровского у-излучени  двух толщин среды, начина  с одинаковых значений фаз акустических колебаний , а скорость распространени  и затухание акустических колебаний и колебательную скорость акустической волны определ ют по временному сдвигу минимумов интенсивностей мессбауэровского у-излучени .3 ил. Ё

Description

Изобретение относитс  к определению акустических характеристик среды с применением  дерной гамма-резонансной спектроскопии , в частности к определению скорости распространени  и коэффициента затухани  ультразвуковых (УЗ) колебаний в конденсированных средах.

Цель изобретени  - повышение точности и расширение частотного диапазона измерений в сторону низких частот за счет исключени  многократного измерени  исследуемой среды при разных ее толщинах и обеспечени  возможности измерени  в режиме рассе ни  мессбауэровского у-излу- чени .

На фиг. 1 представлена блок-схема устройства дл  осуществлени  предлагаемого

способа при измерении в режиме пропускани  у-излучени ; на фиг.2 - то же, в режиме рассе ни  у-излучени , на фиг 3 приведены временные зависимости интенсивности мессбауэровского у-излучени  дл  двух толщин среды.

Устройство содержит источник 1 у-излучени , исследуемый объект 2, на одной поверхностикоторогопомещен мессбауэровский поглотитель 3, а на противоположной поверхности - пьезопреобразова- тель 4. Выход генератора 5 электрических колебаний акустического диапазона частот подключен кпьезопреобраэовэтелю4иблоку 6 формировани  стартового сигнала, выход которого подключен к пусковому входу анализатора 7. Выход детектора 8 у-излучени 

О

ел

g

подключен к регистрационному входу анализатора 7.

Способ определени  акустических характеристик среды осуществл ют следующим образом.

В исследуемой среде 2 возбуждают упругие колебани  с помощью генератора 5 и пьезообразовател  А. Мессбауэровское у- излучение от источника 1 направл ют на исследуемый объект 2. Упругие колебани , проход  через исследуемую среду, возбуждают колебани  мессбауэровских  дер поглотител  с амплитудой, завис щей от толщины исследуемой среды: чем больше толщина среды, тем меньше амплитуда акустических волн, дошедших до поглотител  и соответственно меньше амплитуда колебаний мессбауэровских  дер. Число поглощенных мессбауэровским поглотителем у-квантов в свою очередь зависит от амплитуды колебаний мессбауэровских  дер: чем больше амплитуда колебаний, тем меньше число поглощенных мессбауэровских у- квантов. Таким образом, число зарегистри- рованных детектором 8 у-квантов измен етс  во времени, т.е. наблюдаетс  модул ци  у-излучени  акустическими волнами . Детектор 8 преобразует модулированное у -излучение в электрические сигналы, которые поступают на регистрационный вход анализатора 7. Одновременно на пусковой вход анализатора 7 от блока 6 формировани  поступают стартовые импульсы , сформированные от одной и той же фазы каждого периода колебаний выходного сигнала генератора 5. Стартовый импульс служит дл  запуска многоканального анализатора 7. в котором имеет место последовательное автоматическое функционирование каналов на строго определенное врем . Каждый канал анализатора св зан с определенной частью периода акустического колебани  и накапливает информацию о числе у-квантов, поступивших на детектор за врем  своего функционировани . Информаци , накопленна  в каналах, дает картину распределени  числа зарегистрированных у- квантов от времени. Как было указано выше, это осциллирующа  крива  с периодом, равным периоду акустических колебаний (см.фиг.З). Эту кривую снимают при произвольных двух толщинах среды. При этом в обоих измерени х стартовые импульсы подают на пусковой вход анализатора 7 с одной и той же фазы акустического колебани . Так как акустические колебани , начатые на входной поверхности исследуемой среды, достигают приемной поверхности в фазе . то при изменении толщины среды на

0

5

0

5

0

5

0

5

0

5

V 2 rfвеличину Ad акустические колебани , начатые на входной поверхности, с той же фазы достигают приемной поверхности в фазе (pi. Измер   фазовый сдвиг Јxp ( , можно определить скорость распространени  акустического колебани  в исследуемой среде, поскольку эти величины св заны соотношением

Adm

25р-(1)

где f-частота акустического колебани . Так как обе кривые зависимости числа зарегистрированных у-квантов от времени (см. фиг.З) имеют период Т модулирующего акустического колебани , то тот же фазовый сдвиг &р имеют также и минимумы интенсивности мессбауэровского излучени  на этих кривых. Измер   временной сдвиг At минимума интенсивности мессбауэровского излучени , одновременно наблюдают и искомый фазовый сдвиг, так как они пропорциональны

Ap -At.

Способ позвол ет также определ ть колебательную скорость акустической волны в исследуемой среде, а также коэффициент затухани  акустических колебаний в исследуемой среде. Колебательную скорость акустической волны определ ют путем измерени  числа зарегистрированных у- квантов от времени. Зависимость числа зарегистрированных у -квантов от времени определ етс  выражением

N(t) Nof 1-&&

I Жп

где NO - число у-квантов в единицу времени вне резонанса (эту величину определ ют регистрацией числа у-квантов при выключенном генераторе 5);

/Й- эффективна  толщина поглотител ;

V(t) - скорость движени  поглотител :

А- длина волны у-кванта; Г - ширина линии поглощени  у-кван- та:

АХ - энергетический сдвиг между резонансными частотами излучени  и поглощеНИЯ (ДХ );

uJb - резонансна  частота излучени  у- квантов;

иь - резонанса  частота поглощени  у-квантов.

В этом выражении N(t) измер ют экспериментально; значени  /, Я , Г и А X известны . Таким образом, реша  обратную задачу, можно определить V(t) - скорость движени  поглотител , котора  представл ет собой колебательную скорость акустической волны в исследуемой среде. Коэффициент затухани  акустических колебаний в исследуемой среде определ ют по формуле

а

1

In

A0di

d2- di АО da

rfledin d2 произвольные две толщины исследуемой среды;

Aodi и A0d2 - амплитуды акустических колебаний на выходной поверхности среды при §е толщинах соответственно di и J2.

Амплитуды A0di и Aod2 определ ют из выражени 

V (t ) 2л: f АО dn sin ( 2   f t + ро ) ,

где f - частота акустического колебани  (частота генератора 5);

ро - начальна  фаза.

Дл  определени  A0di и Aod2 сначала определ ют из (1) Vi и Va, измер   NI и №. Временна  регистраци  изменени  числа у-квамтов исключает необходимость многократного изменени  толщины образца. Достаточно сн ть зависимость относительной интенсивности мессбауэровского излучени  от времени дл  двух произвольных толщин образца. В случае измерений в сильнопоглощающих средах обеспечивает0

5

0

5

с  возможность измерений в режиме рассе-ч  ни  у-излучени . Это позвол ет расширить диапазон измерений в сторону низких частот и использовать более толстые образцы.

Claims (1)

1. Формула изобретени  Способ определени  акустических характеристик среды, заключающийс  в том, что в исследуемой среде возбуждают акустические колебани , облучают ее мессбау- эровским у -излучением, регистрируют параметры у -излучени , модулированного акустическими колебани ми, прошедшими через исследуемую среду при разных ее толщинах , по которым суд т о контролируемых характеристиках среды, отличающий с  тем, что, с целью повышени  точности и расширени  частотного диапазона в сторону низких частот, регистрируют интенсивность мессбауэровского у-излучени  дл  двух толщин среды, начина  с одинаковых значений фаз акустических колебаний, а скорость распространени  и затухание акустических колебаний и колебательную скорость акустической волны определ ют по временному сдвигу минимумов интенсивностей мессбауэровского у-излучени .

   4

   фиг.1

   0.5

   w

   Фиг. 2

   1.5 Фие.З

   2,0

   2,5 t.ncex