SU879443A1

SU879443A1 - Device for material surface physical mechanical property determination

Info

Publication number: SU879443A1
Application number: SU802894709A
Authority: SU
Inventors: Виктор Андреевич Ломовской; Юрий Степанович Балашов; Александр Васильевич Чернышов; Алексей Николаевич Иванов; Анатолий Яковлевич Винник
Original assignee: Воронежский Политехнический Институт
Priority date: 1980-03-18
Filing date: 1980-03-18
Publication date: 1981-11-07

Description

1one

Изобретение предназначено дл определени физико-механических свойств поверхностей материалов при различных температурах и может быть использовано в радиотехнической и авиационной промышленност х, производства стекла и керамики, а также в научных исследовани х.The invention is intended to determine the physicomechanical properties of the surfaces of materials at different temperatures and can be used in the radio engineering and aviation industries, the production of glass and ceramics, as well as in scientific research.

Известно устройство дл исследовани поверхностного сло материала без его разрушени , содержащее излучающий и приемный преобразователи, механизм перемещени этих преобразователей , измеритель угла наклона преобразователей и подложку из исследуемого материала. Излучакщий и приемный преобразователи расположены на каретках, имекхцих возможность перемещени по выпуклой части блока передачи ультразвуковых колебаний,а плоска часть этого блока прикладываетс к исследуемому материалу. Возбужденна излучающим преобразователем объемна ультразвукова волна проходит через каретку, на которой закреплен этот преобразователь и блок передачи ультразвуковых колебаний, и, дойд до поверхности исследуемого материала,- трансформируетс в по-.A device for examining a surface layer of a material without destroying it, comprising radiating and receiving transducers, a mechanism for moving these transducers, a transducer tilt angle gauge and a substrate of the material under study, are known. The emitting and receiving transducers are located on carriages, which have the ability to move along the convex part of the transmission unit of ultrasonic vibrations, and the flat part of this unit is applied to the material under study. The volume ultrasonic wave excited by the radiating transducer passes through the carriage on which this transducer and the ultrasonic oscillation transmission unit are attached, and, having reached the surface of the material under study, is transformed into -.

верхностную волну, идущую по поверхности .этого материала под плоской частью блока передачи ультразвуковых колебаний, далее волна принимаетс приемным преобразователем,пройд оп ть через блок передачи ультразвуковых колебаний и каретку, с закрепленным на ней приемным преобразователем . Информацию о физико-механических свойствах поверхностей материалов получают по скорости распространени поверхностей акустической волны и по разнице амплитуд этой волны на входе и выходе данного устройства . Угол наклона излучающего и приемного преобразователей к поверх-ности исследуемого материала беретсЛ из соотношени скоростей распространени объемных ультразвуковых волн в материале блока передачи ультразвуковых колебаний, каретки и исследуемом м5.териале i l Недостатком данного устройства вл етс паразитное затухание полезного сигнала в материале блока передачи ультразвуковых колебаний, которое из-мен етс при изменении температуры Исследовани свойств поверхности материала , наличие отраженных от сопри;касающихс частей блока передачи ультразвуковых колебаний объемных волн, внос щих значительные погрешности в результаты .измерени степени затухани полезного сигнала, и, кроме того, неточность в определении скорости распространени поверхностной акустической волны при различных температурах, вызванна изменением геометрических размеров блока передачи ультразвуковых колебанийa surface wave traveling along the surface of this material under the flat part of the ultrasonic vibration transmission unit, then the wave is received by the receiving transducer, passed back through the ultrasonic vibration transmission unit and the carriage, with the receiving transducer attached to it. Information on the physicomechanical properties of the surfaces of materials is obtained by the speed of propagation of the surfaces of the acoustic wave and by the difference in amplitudes of this wave at the input and output of this device. The angle of inclination of the radiating and receiving transducers to the surface of the material under study is taken from the ratio of the propagation speeds of the bulk ultrasonic waves in the material of the ultrasonic vibration transmission unit, the carriage and the material under study. Il The disadvantage of this device is the parasitic attenuation of the useful signal in the material of the ultrasonic vibration transmission unit which changes with temperature; Investigations of the surface properties of the material, the presence of reflections from the cochlear; and transmitting ultrasonic vibrations bulk waves, introduces significant errors in boiling Measurements were degree of attenuation of the useful signal, and, in addition, the inaccuracy in determining the propagation velocity of the surface acoustic waves at different temperatures, caused by the change in geometric dimensions unit transmitting ultrasonic vibrations

Наиболее близким техническим решением по своей сущности вл етс устройство дл определени физикомеханических свойств поверхности материалов, содержащее корпус,размещенные в нем держатель образца, излучающий и приемный преобразователи , закрепленные на механизмах перемещени , измерители угла наклона преобразователей , генератор зондирующих импульсов, подключенный к излучающему преобразователю, усилитель,подключенный к приемному преобразоватепю , и регистрирующее устройство, к которому подключены выходы генератора зовдирующих импульсов и усилител Г J.The closest technical solution in its essence is a device for determining the physicomechanical properties of the surface of materials, comprising a housing, a sample holder placed in it, an emitting and receiving transducers mounted on movement mechanisms, transducer angle meters, a probe pulse generator connected to the emitting transducer, the amplifier connected to the receiving transducer and the recording device to which the generator outputs are connected x pulses and amplifier G J.

Недостаток известного устройства состоит в низкой а очности измеренийA disadvantage of the known device is low and the accuracy of measurements

Целью изобретени вл етс повышение точности измерений.The aim of the invention is to improve the measurement accuracy.

Цель достигаетс тем, что механизмы перемещени выполнены в виде сегментных черв чных колес, совмещенных с черв ками, а держатель образца подпружинен с возможностью вертикального перемещени , причем преобразователи закреплены на секущих плоскост х сегментных черв чных колес.The goal is achieved by the fact that the mechanisms of movement are made in the form of segment worm wheels combined with screws, and the sample holder is spring-loaded with the possibility of vertical movement, and the converters are fixed on the splitting planes of the segment worm wheels.

Работа устройства дл определени свойств поверхностей материалов по сн етс чертежом.The operation of the device for determining the properties of the surfaces of materials is illustrated in FIG.

Устройство состоит из корпуса 1, высокочастотных разъемов ввода 2 си1нала и вывода 3 сигнала,держател 4 образца, подпружиненного пружиной 5, штока 6 вертикального перемещени с ручкой 7 перемещени , кронштейнов излучающей 8 и приемнойThe device consists of a housing 1, high-frequency connectors for input 2 of the sial and output 3 of the signal, sample holder 4, spring-loaded 5, vertical displacement rod 6 with movement knob 7, radiating arms 8 and receiving

9акустических систем, черв ков9 acoustic systems, worms

10и 11, сегментных черв чных колес 12 и 13, преобразователей 14 и 15, исследуемого материала 16, измерителей 17 угла наклона излучающего и приемного 18 преобразователей,гене .ратора 19 зондирующих импульсов, усилител 20 регистрирукадего устройсва , состо щего из последовательно соединенных генераторов 21 счетных импульсов, ключа 22, и счетчика 23.10 and 11, segment worm gears 12 and 13, converters 14 and 15, material under study 16, meters 17 of the angle of inclination of the transmitter and receiver 18, generators 19 of probing pulses, amplifier 20 of a registering device consisting of series-connected counting generators 21 pulses, key 22, and counter 23.

Работает устройство следующим образом.The device works as follows.

Сигнал с генератора зондирующих импульсов 19 поступает на ключ 22 и через высокочастотный разъем 2 на излучающий преобразователь 14,где преобразуетс в поверхностные акустические волны, распростран кадиес по поверхности исследуемого материала 16. Ключ 22 открывает прохождение импульсов генератора счета 21 на счетчик 23. Через определенный промежуток времен поверхностна волна достигает приемного преобразовател 15, где преобразуетс в электромагнитный сигнал и через высокочастотный разъем 3 и усилитель 2 поступает на ключ 22 и закрывает прохождение счетных импульсов с генератора 21, таким образом, счетчик 23 зафиксирует врем прохождени поверхностной волны по исследуемому материалу 16,а усилитель 20 - степень ослаблени этого сигнала. При изменении температуры исследовани материала скорость распространени акустической волны в материале измен етс , это влечет за собой изменение угла наклона излучающего 14 и приемного 15 преобразователей посредством вращени черв ков 10 и 11 и сегментных черв чных колес 12,13, что можно производить в ходе температурных исследований свойств поверхностей материала 16. Наличие держател образца 4 создает надежный акустический контакт преобразователей 14 и 15 непосредственно с материалом 16 при любых углах наклона этих преобразователей к поверхности этого материала.The signal from the probe pulse generator 19 enters the key 22 and through the high-frequency connector 2 to the radiating transducer 14, where it is converted into surface acoustic waves, it travels across the surface of the material under study 16. The key 22 opens the passage of the counting pulse 21 to the counter 23. After a certain period At times, the surface wave reaches the receiving converter 15, where it is converted into an electromagnetic signal and through the high-frequency connector 3 and the amplifier 2 enters the key 22 and closes the The counting pulses rotate from the generator 21, thus, the counter 23 records the time of passage of the surface wave through the material under study 16, and the amplifier 20 - the degree of attenuation of this signal. When the temperature of the material study changes, the speed of propagation of the acoustic wave in the material changes, this entails a change in the angle of inclination of the radiating 14 and receiving 15 transducers by rotating the screws 10 and 11 and the segment worm wheels 12.13, which can be done during temperature studies surface properties of the material 16. The presence of the sample holder 4 creates a reliable acoustic contact transducers 14 and 15 directly with the material 16 at any angles of inclination of these transducers to overhnosti this material.

Таким образом, отсутствие блока передачи ультразвуковых колебаний и наличие акустической системы, обеспечивающей непосредственный контакт излучающего и приемного преобразователей , позвол ет повысить точность определени физико-механических свойств поверхностей материалов.Thus, the absence of an ultrasound transmission unit and the presence of an acoustic system that provides direct contact between the emitter and receiving transducers, allows to increase the accuracy of determining the physicomechanical properties of the surfaces of materials.

Claims

1. US Patent No. 4038865, cl. 73-67.7, 1977.

2. Kolesnikov A.E. Ultrasonic measurements, M., Publishing house of standards, 1970, p. 80-82 (prototype).