SU792129A1 - Способ измерени скорости звука в в зкоупругих материалах - Google Patents
Способ измерени скорости звука в в зкоупругих материалах Download PDFInfo
- Publication number
- SU792129A1 SU792129A1 SU782651434A SU2651434A SU792129A1 SU 792129 A1 SU792129 A1 SU 792129A1 SU 782651434 A SU782651434 A SU 782651434A SU 2651434 A SU2651434 A SU 2651434A SU 792129 A1 SU792129 A1 SU 792129A1
- Authority
- SU
- USSR - Soviet Union
- Prior art keywords
- sample
- sound
- temperature
- liquid
- speed
- Prior art date
Links
Landscapes
- Investigating Or Analyzing Materials By The Use Of Ultrasonic Waves (AREA)
Description
Изобретение относитс к области ультразвуковой техники и может быть использовано дл исследований акустически методом различных в зкоупру гих .материалов. Известны способы измерени скорости звука в материалах: пр мые, в которых скорость звука С вычисл ют по формуле где S - рассто ние, проходимое звуковой волной в исследуемом образце; t - врем прохождени , которое определ ют импульсным методом; и косвенные, в которых скорость звука С вычисл ют по формуле С f.. где f - известна частота звука; Д - длина звуковой волны, которую определ ют преиму цественно оптическими методами, использу в ени резонанса, дифракции, итерферен ции и другие 1 и 2 . Недостатками указанных способов вл ютс необходимость использовани сложного электронного и другого оборудовани дл определени времен прохождени звука в исследуемом обр це в пр мых способах и длины волны звука в исследуемом образце в косвенных способах. Кроме того, эти способы неприменимы дл исследовани в зкоупругих материалов, например резины, оргстекла, пластмассы и т.д., так как точность измерени в этом случае мала в следствие большой величины поглощени ими звука. Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому вл етс способ измерени скорости звука в в зкоупругих материалах, заключающийс в облучении погруженного в жидкость исследуемого образца в виде плоскопараллельной пластины ультразвуковой волнойи последующего определени скорости звука по резонансной , частоте образца, которую наход т, измер амплитуды падающего и отраженного от образца импульсов на различных частотах, причем по минимуму отношени амплитуды отраженного импульса к амплитуде падающего определ ют резонансную частоту . по которой при известной толщине образца, св занной с резонансной .опиноп волны . (d - (2K+1J , где К О, 1, 2...), вычисл ют скорость звука С по формуле
Недостатка ш данного способа вл ютс мала точность измерени скорости звука в в зкоупругих материалах за счет большого поглощени ими звука , необходимость применени электронной анализирующа аппаратуры дл сравнени амплитуд пр мого и отраженного импульсов и специальных измерительных камер (заглушенные бассейны, измерительные трубы и т.п.), необходимость проведени измерений на образцах большого размера дл исключени дифракционных влений при отражении.
Целью изобретени вл етс повышение точности измерени скорости звука в в зкоупругих материалах и упрощение измерений.
Поставленна цель достигаетс тем, что в известном способе измерени скорости звука в в зкоупругих материалах , заключающемс в облучении погруженного в жидкость исследуемого образца в виде плоскопараллельной. пластины ультразвуковой волной и последующего определени скорости звука по резонансной частоте образца, в жидкость, температуру которой поддерживают посто нной, помещают одну поверхность испытуемого образца материала , облучают образец из жидкости непрерывной ультразвуковой волной, регистрируют температуру на противоположной стороне образца, а резонансную частоту определ ют по минимальной энергии, затраченной -ультразвуком на нагревание наблюдаемой поверхности образца до фиксированной температуры в интервале от температуры жидкости до температуры стационарного процесса теплообмена между образцом и окружающей средой.
Минимальную величину энергии, затраченной ультразвуком, определ ют по минимальной величине времени достижени наблюдаемой поверхностью образца фиксированной температуры в зависимости от частоты ультразвука при посто нной мощности ультразвукового облучени . .
Температуру поверхности исследуемого образца регистрируют с помощью нанесенного на нее температурочувствительного жидкокристаллического сло .
На фиг. 1 изображена схема устройства дл измерени скорости звука в в зкоупругих материалах предлагаемым способом; на фиг. 2 - крива зависимости напр жени , подаваемого на излучатель ультразвука от частоты при стационарном процессе теплообмена; на фиг. 3 - крива зависимости времени достижени фиксированной температуры наблюдаемой поверхности образца от частоты ультразвука ПРИ посто нной мощности излуиени излучател .
Устройство содержит исследуемый образец 1 с нанесенной на ее верхнюю
поверхностьпленкой 2 температурочувствительных жидких кристаллов холестерического типа, подвешенный на нит х 3 над ванной 4 с водой 5 ультразвуковым излучателем 6, соединенным с генератором 7 таким образом, что нижн поверхность образца 1 погружена в воду.
По предлагаемому способу измерение производитс следующим образом.
С помощью излучател G ультразвуO ка с известной амплитудно-частотной характеристикой непрерывно облучают нижнюю поверхность образца 1, при этом ультразвукова волна частично отра каетс и частично поглощаетс . Энерги поглощенной образцом ультразвуковой волны нагревает образец. Температурочувствительна жидкокристаллическа пленка 2 регистрирует температуру наблюдаемой поверхности образца 1 изменением своего цвета в отраженном белом свете, наблюдаемого визуально.
Температуру воды 5 устанавливают близкой к температуре соответствующей выбранному цвету температурочувствительной жидкокрист ллической пленки 2 и во врем измерений поддерживают посто нной. Затем устанавливают частоту генератора 7 близкой к ожидаемой резонансной частоте . e,i/, , соответствующей ожидаемой скорости звука гС,;«4/д. при выбранной величине
к - 1 7
Лl,.i,J...КС;.,
Ч/ off 44Q1Л с
fiei.ojHUy
Крв.2d
Величину К выбирают исход из частотного диапазона излучени излучател 6 ультразвука (фиг. 2). После этого медленным изменением напр жени подбирают такое его значение U, при котором по вл етс и сохран етс во времени (благодар стационарности процесса теплообмена) при подобранном напр жении синий цвет жидкокристаллической пленки 2.
Затем устанавливают новую частоту f,j генератора 7, такую что af fj - f 0,5% рез I и снова медленным изменением напр жени подбирают такое его значение Ujj , при котором по вл етс и сохран етс во времени при подобранном напр жении синий цвет жидкокристаллической пленки 2. Если при этом Ujj Uy то частоту измен ют в другую сторону.
Повтор ют описанную процедуру измерени до получени четко выраженлого минимума напр жени н ПР котором по вл етс и сохран етс синий цвет температурочувствительиой жидкокристаллической пленки 2. При определении IUUH учитывают амплитудночастотную характеристику излучател 6.
Частота, при которой подаваемое на излучатель 6 напр жение U U
5 соответствует резонансной частоте
pet . При ЭТОЙ частоте поглощение энергии ультразвука в образце максимально (резонансное поглощение). Затем определ ют скорость звука С в исследуемом образце по формуле
. С f
рв.
2d
где Л, при уже выбранной дл
. 1Г определени . величине К.
Минимальна величина энергии, затраченна ультразвуком, может быть определена также по минимальной величине времени достижени поверхностью образца фиксированной температуры . .
Дл этого наблюдают в исходном положении при отключенном напр жении и О на излучателе 6, например, красный цвет жидкокристаллической пленки 2, соответствующий начальной температуре образца (когда он не нагрет под действием ультразвука). Затем устанавливают частоту fy генератора 7 (фиг. 3) близкой к ожидаемой резонансной частоте f,e3 после чего подают напр жение U на излучатель 6 и измер ют врем t , через которое по вл етс синий цвет жидкокристаллической пленки 2. После этого выключают напр жение и ожидают возвращени жидкокристаллической пленки 2 к первоначальному красному цвету . Затем устанавливают частоту fj
7 такую,что Л f - f -
генератора «%0,5% f,, и подают на излучатель 6
f.-.
напр жение , величина которого
соответствует той же величине излучаемой излучателем, мощности, что и в предыдущем измерении. Эту величину .подаваемого напр жени U определ ют по амплитудно-частотной характеристике излучател . После этого измер ют новое врем tj, за которое по вл етс синий цвет жидкокристаллической плёнки 2. Если tj t, то частоту измер ют в обратном направлении.
Повтор ют описанную процедуру измерени дополучени четко выраженного минимума времени juatf за которое при посто нной мощности излучател 6 по вл етс синий цвет жидкокристаллической пленки минимгшьно, соответствует резонансной частоте
рв9.
В случае, если волновое сопротивление исследуемого образца сильно отличаетс от волнового сопротивлени воды, то вместо воды в ванну 4 заливают жидкость с волновым сопротивлением , близким к волновому сопротивлению исследуемого образца.
Использование предлагаемого способа измерени скорости звука в в зк упругих материалах позвол ет повысит точность определени скорости звука за счет физических свойств в зкоупругих материалов - большого поглоаденн
звука материалом используемого в предлагаемом способе (резонансное поглощение звука материалом ).
Кроме того, отпадает необходимость использовани дорогосто щих - электронной аппаратуры и специальных приспособлений (заглушени резервуаров , гидроакустических труб дл звуковых измерений и т.п.), а также отпадает необходимость измерений на образцах большого размера в св зи
с возможностью измерений в центральной части ультразвукового пучка, так как в предлагаемом способе дифракционные влени не играют роли. Дл исключени вли ни дифракционных влений в
5 иммерсионном импульсном способе (прототипе ) размер отражающей пластины (исследуемого образца) - длина и ширина образца - должны превы1иать длину волны ультразвука f 10 кГц, размер
0 пластины - образца должен быть.
(15x15)см, в то врем , как при предлагаемом способе, размер образца может быть пор дка (2х2)см . Изготовление больших пластин-образцов требует большой затраты труда, так как требуетс однородность и плоскопараллельность пластины. Дл нежестких образцов затрудн етс их крепление с целью исключени деформации . Кроме того, пластины-образ1лы большого размера требулот увеличени размеров измерительной (заглушенной) камеры, котора необходима при применении иммерсионного импульсного способа.
Claims (2)
1. Способ измерени скорости звука в в зкоупругих материалах, заключающийс в облучении погруженного в жидкость исследуемого образца в виде плоскопараллельной пластины ультразвуковой волной и последующего определени скорости звука по резонансной частоте образца, отличающийс тем, что, с целью повышени точности и упрощени измерений, в жидкость, температуру которой поддерживают посто нной, помещают одну поверхность исследуемого образца материала , облучают образец из жидкости непрерывной ультразвуковой волной/ регистрируют температуру на противоположной стороне образца, а резонансную частоту определ ют по минимальной энергии, затраченной ультразвуком на нагревание наблюдаемой поверхности образца до фиксируемой температуры в интервале температуры жидкости до температуры стационарного процесса теплообмена между обраэцом и окружающей его средой.
2. Способ по п. 1, отличающийс тем, что минимальную величину энергии, затра«1енную ультразвуком , определ ют по минимальной
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
SU782651434A SU792129A1 (ru) | 1978-07-14 | 1978-07-14 | Способ измерени скорости звука в в зкоупругих материалах |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
SU782651434A SU792129A1 (ru) | 1978-07-14 | 1978-07-14 | Способ измерени скорости звука в в зкоупругих материалах |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
SU792129A1 true SU792129A1 (ru) | 1980-12-30 |
Family
ID=20779969
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
SU782651434A SU792129A1 (ru) | 1978-07-14 | 1978-07-14 | Способ измерени скорости звука в в зкоупругих материалах |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
SU (1) | SU792129A1 (ru) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2529734C1 (ru) * | 2013-05-17 | 2014-09-27 | Федеральное Государственное Унитарное Предприятие "Всероссийский Научно-Исследовательский Институт Физико-Технических И Радиотехнических Измерений" (Фгуп "Вниифтри") | Времяпролетный способ определения скорости звука в жидкой среде и устройство для его осуществления |
-
1978
- 1978-07-14 SU SU782651434A patent/SU792129A1/ru active
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2529734C1 (ru) * | 2013-05-17 | 2014-09-27 | Федеральное Государственное Унитарное Предприятие "Всероссийский Научно-Исследовательский Институт Физико-Технических И Радиотехнических Измерений" (Фгуп "Вниифтри") | Времяпролетный способ определения скорости звука в жидкой среде и устройство для его осуществления |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
Carstensen et al. | Finite amplitude effects on the thresholds for lesion production in tissues by unfocused ultrasound | |
Royer et al. | Quantitative imaging of transient acoustic fields by optical heterodyne interferometry | |
US3233450A (en) | Acoustic flaw detection system | |
SU792129A1 (ru) | Способ измерени скорости звука в в зкоупругих материалах | |
EP0121690B1 (en) | Acoustic microscope | |
Andle et al. | An acoustic plate mode immunosensor | |
Darner | An anechoic tank for underwater sound measurements under high hydrostatic pressures | |
Holbrook | A Pulse Method for Measuring Small Changes in Ultrasonic Velocity in Solids with Temperature | |
Hosoda et al. | Rapid and precise measurement system for ultrasonic velocity by pulse correlation method designed for chemical analysis | |
Chivers et al. | Broadband measurements on ultrasonic tank lining materials | |
JP2560219B2 (ja) | 非破壊検査のための超音波映像法及びその装置 | |
SU934355A1 (ru) | Визуализатор ультразвукового пол | |
SU1439411A1 (ru) | Способ определени скорости распространени ультразвуковых колебаний в расплавах | |
SU1033877A1 (ru) | Способ измерени скорости ультразвука | |
Cracknell et al. | Applications of ultrasonics | |
RU2040789C1 (ru) | Способ измерения физических параметров веществ | |
Krautkrämer et al. | Historical Survey of Developments | |
SU859812A2 (ru) | Ультразвуковой способ измерени толщины | |
Cinbis et al. | Ultrasonic characterization of the marine microlayer | |
SU295584A1 (ru) | ВСГСОЮЗНАЯ !пАТгн1но-1:х;;'!':г H.^fiiБИБЛИО.^КА | |
RU1793364C (ru) | Способ лазерно-акустического контрол изделий | |
SU1657954A1 (ru) | Способ определени физико-механических характеристик тонких пленок | |
SU1132221A1 (ru) | Способ измерени времени распространени ультразвука в изделии | |
SU697914A1 (ru) | Ультразвуковой анализатор газов | |
Blake Jr | Onset of Acoustical Cavitation in Fluids |