UA150325U - Method for measuring the speed of ultrasonic waves in polymer nanocomposites by using the calibration labels - Google Patents
Method for measuring the speed of ultrasonic waves in polymer nanocomposites by using the calibration labels Download PDFInfo
- Publication number
- UA150325U UA150325U UAU202102953U UAU202102953U UA150325U UA 150325 U UA150325 U UA 150325U UA U202102953 U UAU202102953 U UA U202102953U UA U202102953 U UAU202102953 U UA U202102953U UA 150325 U UA150325 U UA 150325U
- Authority
- UA
- Ukraine
- Prior art keywords
- ultrasonic wave
- frequency
- sample
- polymer nanocomposite
- input
- Prior art date
Links
- 239000002114 nanocomposite Substances 0.000 title claims abstract description 30
- 229920000642 polymer Polymers 0.000 title claims abstract description 30
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 18
- VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N Silicium dioxide Chemical compound O=[Si]=O VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 6
- 239000005350 fused silica glass Substances 0.000 claims abstract description 6
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 claims abstract description 5
- 238000005259 measurement Methods 0.000 claims description 8
- 238000002604 ultrasonography Methods 0.000 description 21
- 230000010355 oscillation Effects 0.000 description 4
- 244000309464 bull Species 0.000 description 2
- 230000007704 transition Effects 0.000 description 2
- 241000699666 Mus <mouse, genus> Species 0.000 description 1
- 231100000987 absorbed dose Toxicity 0.000 description 1
- 239000013078 crystal Substances 0.000 description 1
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 1
- 230000005284 excitation Effects 0.000 description 1
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 1
- 150000002739 metals Chemical class 0.000 description 1
- 230000002285 radioactive effect Effects 0.000 description 1
- 230000001360 synchronised effect Effects 0.000 description 1
- 230000000007 visual effect Effects 0.000 description 1
Landscapes
- Length Measuring Devices Characterised By Use Of Acoustic Means (AREA)
Abstract
Description
Корисна модель належить до способів дослідження полімерних нанокомпозитів за допомогою ультразвуку і може бути використана для вимірювання швидкості Муз ультразвукової хвилі (УЗХ) в полімерних нанокомпозитах, які використовуються в радіотехніці, приладобудуванні, авіа- та космічній техніці, автомобілебудуванні. Відомі способі вимірювання швидкості УЗХ Муз шляхом суміщання ехо-сигналів (1-6). Недолік відомих способів пов'язаний з похибкою, яка обумовлена візуальним суміщенням ехо-сигналів на екрані осцилографа.The useful model belongs to the methods of researching polymer nanocomposites using ultrasound and can be used to measure the velocity of ultrasonic waves (UZH) in polymer nanocomposites used in radio engineering, instrument engineering, aviation and space engineering, and automotive engineering. There are well-known methods of measuring the speed of ultrasonic waves by combining echo signals (1-6). The disadvantage of the known methods is related to the error caused by the visual combination of echo signals on the oscilloscope screen.
За найближчий аналог прийнятий спосіб вимірювання швидкості проходження УЗХ, що полягає у генерації і вимірюванні УЗХ за допомогою послідовно встановлених частотоміра, генератора дільника частоти, генератора прямокутних імпульсів, п'єзоперетворювача, який встановлений на зразок полімерного нанокомпозиту через буфер з плавленого кварцу, резонансного підсилювача та однопроменевого осцилографа. При цьому генератор прямокутних імпульсів з'єднаний з однопроменевим осцилографом напряму. Під час пропускання УЗХ визначають частоту Її проходження УЗХ в зразку. Після пропускання УЗХ обчислюють швидкість проходження такої УЗХ за формулою: Муз-2Н/1Т-Пхі.The closest analogue is the method of measuring the velocity of ultrasound transmission, which consists in the generation and measurement of ultrasound with the help of a serially installed frequency meter, a frequency divider generator, a rectangular pulse generator, a piezo transducer, which is installed on a polymer nanocomposite sample through a fused quartz buffer, a resonant amplifier and single-beam oscilloscope. At the same time, the generator of rectangular pulses is connected to the single-beam oscilloscope of the direction. During the transmission of ultrasound, the frequency of its passage of ultrasound in the sample is determined. After passing the ultrasound, the rate of passage of this ultrasound is calculated according to the formula: Muz-2N/1T-Phi.
Відомий спосіб вимірювання часу розповсюдження Лі акустичного імпульсу, в якому випромінюють і приймають акустичний імпульс і визначають час їх прибуття останнього за допомогою виділення одної півхвилі Аі/2 акустичного імпульсу за допомогою фіксування її переходу через 0, з метою підвищення точності вимірювань визначають час їг прибуття другий півхвилі Л2/2 за допомогою фіксування її переходу через 0, а час розповсюдження Ді акустичного імпульсу визначають за вказаними часами прибуття з урахуванням співвідношення кількості півхвиль Аг/2 між ними і кількістю п півхвиль А/2 від початку імпульсу до першої з вказаних півхвиль Ді-і2-її (7). Спосіб має недоліки: неможливість вимірювання швидкості ультразвуку Муз в тонких полімерних нанокомпозитах товщиною Нп-0,1-4 мм, так як при таких розмірах полімерних нанокомпозитів ехо-сигнали прямують за малі проміжки часу порядку АТа мкс. Крім цього, такий спосіб характеризується низькою точністю, а тому недостатньою надійністю, складністю конструкції та відносно високою вартістю приладів, які реалізують даний спосіб.There is a known method of measuring the propagation time Li of an acoustic pulse, in which an acoustic pulse is emitted and received and the time of its arrival is determined by selecting one half-wave Ai/2 of the acoustic pulse by fixing its transition through 0, in order to increase the accuracy of measurements, the second arrival time is determined half-wave L2/2 by fixing its transition through 0, and the propagation time Di of the acoustic pulse is determined by the specified arrival times, taking into account the ratio of the number of half-waves Ag/2 between them and the number n of half-waves A/2 from the beginning of the pulse to the first of the specified half-waves Di- and2-her (7). The method has disadvantages: the impossibility of measuring the speed of ultrasound Muz in thin polymer nanocomposites with a thickness of Нп-0.1-4 mm, since with such dimensions of polymer nanocomposites, echo signals are directed in short time intervals of the order of AT and μs. In addition, this method is characterized by low accuracy, and therefore insufficient reliability, the complexity of the design and the relatively high cost of devices that implement this method.
В основу корисної моделі, що заявляється, поставлена задача підвищення точності та надійності вимірювання швидкості УЗХ Муз одночасно з забезпеченням можливості йогоThe basis of the proposed useful model is the task of increasing the accuracy and reliability of measuring the speed of ultrasonography of Muz at the same time as ensuring the possibility of its
Зо використання для вимірювання в тонких полімерних нанокомпозитах товщиною п-0,1--1 мм.From use for measurement in thin polymer nanocomposites with a thickness of n-0.1--1 mm.
Поставлена задача вирішується тим, що у способі вимірювання швидкості проходження УЗХThe task is solved by the fact that in the method of measuring the speed of passage of ultrasound
Муз в полімерному нанокомпозиті за допомогою міток калібрації, що полягає у генерації і вимірюванні ультразвукової хвилі за допомогою послідовно встановлених частотоміра (1), генератора дільника частоти (3), генератора прямокутних імпульсів (4), п'єзоперетворювача (5), який встановлений на зразок (7) полімерного нанокомпозиту через буфер з плавленого кварцу (6), резонансного підсилювача (8) та двопроменевого осцилографа (9), при цьому генератор прямокутних імпульсів (4) з'єднаний з двопроменевим осцилографом (9) напряму для синхронізації розгортки, товщина зразка (7) полімерного нанокомпозиту становить п, а під час пропускання УЗХ визначають частоту ї проходження УЗХ в зразку (7) полімерного нанокомпозиту, після чого обчислюють швидкість проходження такої УЗХ за формулоюMuses in a polymer nanocomposite with the help of calibration marks, which consists in the generation and measurement of an ultrasonic wave with the help of a serially installed frequency meter (1), a frequency divider generator (3), a rectangular pulse generator (4), a piezo transducer (5), which is installed on a sample (7) of a polymer nanocomposite through a fused quartz buffer (6), a resonant amplifier (8) and a two-beam oscilloscope (9), while the rectangular pulse generator (4) is connected to the two-beam oscilloscope (9) directly for scanning synchronization, thickness of the sample (7) of the polymer nanocomposite is n, and during the transmission of the ultrasound scan, the frequency of the ultrasound scan in the sample (7) of the polymer nanocomposite is determined, after which the speed of this ultrasound scan is calculated using the formula
Муз-21/Т1-2Пхї, згідно з корисної моделлю, після частотоміра (1) додатково встановлюють синтезатор частоти (2), який з'єднаний з осцилографом (9) напряму, який виконаний двопроменевим з входом |; та входом І», при цьому на вхід Ої направляють УЗХ, а на вхід О2 подають мітки калібрації, які генерує синтезатор частоти (2), при цьому суміщають максимуми кожного ехо-імпульсу УЗХ, що відбилася від зразка (7) полімерного нанокомпозиту, з максимумами міток калібрації їмк, в результаті чого отримують кількість п міток між відповідними максимумами ехо-імпульсів, в результаті чого частоту Її проходження УЗХ в зразку (7) полімерного нанокомпозиту визначають за формулою ї-їмк/л, а швидкість проходження УЗХ визначають за формулою Муз-2ПхіІ-2Пх(їмк/п).Muz-21/T1-2Phi, according to the useful model, after the frequency meter (1), a frequency synthesizer (2) is additionally installed, which is connected to the oscilloscope (9) of the direction, which is made of two beams with an input |; and the input I", at the same time, ultrasound is sent to the input Oi, and calibration marks generated by the frequency synthesizer (2) are applied to the input O2, while combining the maxima of each echo pulse of the ultrasound reflected from the sample (7) of the polymer nanocomposite, with by the maxima of the iMk calibration marks, as a result of which the number of n marks between the corresponding maxima of the echo pulses is obtained, as a result of which the frequency of the passage of ultrasound in the sample (7) of the polymer nanocomposite is determined by the formula y-imk/l, and the speed of the passage of ultrasound is determined by the formula Muz -2PhiI-2Ph(imk/p).
Корисна модель пояснюється кресленнями на Фіг. 1, Фіг. 2. На Фіг. 1 зображено схематичне зображення ехо-імпульсів та міток калібрації. Спосіб, що заявляється, здійснюється за допомогою пристрою, блок-схема якого зображена на Фіг. 2.A useful model is explained by the drawings in Fig. 1, Fig. 2. In Fig. 1 shows a schematic representation of echo pulses and calibration marks. The claimed method is carried out using a device, the block diagram of which is shown in Fig. 2.
Пристрій складається з частотоміра (1), синтезатора частоти (2), генератора дільника частоти (3), генератора прямокутних імпульсів (4), п'єзоперетворювача (5), буфера з плавленого кварцу (6), зразка вимірюваного полімерного нанокомпозиту (7), резонансного підсилювача (8), двопроменевого осцилографа (9).The device consists of a frequency counter (1), a frequency synthesizer (2), a frequency divider generator (3), a rectangular pulse generator (4), a piezo transducer (5), a fused quartz buffer (6), a sample of the measured polymer nanocomposite (7) , resonant amplifier (8), two-beam oscilloscope (9).
Спосіб здійснюють наступним чином. Гармонійні, високостабільні синусоїдальні коливання, які використовуються як мітки калібрації, з виходу синтезатора частоти (2) надходять на частотомір (1) для вимірювання частоти та запускають генератор дільника частоти (3). Вибір бо коефіцієнта ділення частоти визначається величиною затухання ультразвуку в полімерному нанокомпозиті (7). Прямокутні негативні імпульси з виходу генератора дільника частоти (3) запускають зондувальний генератор прямокутних імпульсів (4), який виробляє негативні імпульси більшою амплітуди для збудження УЗХ в полімерному нанокомпозиті (7) за допомогою п'єзоперетворювача (5). Генератор (4) також формує прямокутні імпульси для запуску генератора розгортання двопроменевого осцилографа (9). УЗХ поширюється через буфер з плавленого кварцу (б), відбившись від межі буфер-зразок і зразок-повітря, перетворений вдруге п'єзоперетворювачем (5), електричний сигнал надходить на вхід резонансного підсилювача (8).The method is carried out as follows. Harmonic, highly stable sinusoidal oscillations, used as calibration marks, from the output of the frequency synthesizer (2) are fed to the frequency meter (1) to measure the frequency and trigger the frequency divider generator (3). The choice of the frequency division coefficient is determined by the amount of ultrasound attenuation in the polymer nanocomposite (7). Rectangular negative pulses from the output of the frequency divider generator (3) start the probing rectangular pulse generator (4), which produces negative pulses of greater amplitude for the excitation of ultrasound in the polymer nanocomposite (7) using a piezo transducer (5). The generator (4) also forms rectangular pulses to start the sweep generator of the two-beam oscilloscope (9). Ultrasonography propagates through a buffer made of fused quartz (b), reflected from the boundary between the buffer-sample and the sample-air, transformed a second time by a piezo transducer (5), the electrical signal enters the input of the resonant amplifier (8).
Посилені відбиті сигнали подаються на перший вхід двопроменевого осцилографа (9) і спостерігаються на екрані у вигляді затухаючої послідовності ехо-імпульсів О (10), на другий вхід осцилографа з синхронною розгорткою обох променів подаються високостабільні, гармонійні коливання, які використовуються як мітки калібрації Омк (11), з виходу синтезатора частоти (2), зображені на вставці Фіг. 1.Amplified reflected signals are applied to the first input of a two-beam oscilloscope (9) and are observed on the screen in the form of a decaying sequence of echo pulses О (10), highly stable, harmonic oscillations are applied to the second input of the oscilloscope with synchronous scanning of both beams, which are used as calibration marks Ohm ( 11), from the output of the frequency synthesizer (2), shown in the inset of Fig. 1.
Змінюючи частоту міток калібрації їмк-гармонійних коливань синтезатора частоти (2) між відповідними максимумами ехо-імпульсів ОО (10), на екрані двопроменевого осцилографи (9) укладають однакове число міток калібрації п Омк (11) і при цьому максимум кожного ехо- імпульсу Ш (10) поєднують з максимумом гармонійних коливань Омк (11):By changing the frequency of the calibration marks of the harmonic oscillations of the frequency synthesizer (2) between the corresponding maxima of the echo pulses ОО (10), on the screen of the two-beam oscilloscope (9) the same number of calibration marks n Ωk (11) are placed and at the same time the maximum of each echo pulse Ш (10) is combined with the maximum of harmonic oscillations Ohm (11):
Таким чином, вимір часу Т проходження УЗХ в полімерному нанокомпозиті зводять до вимірювання частоти покладених міток калібрації їмк і підрахунку числа періодів цих міток п (11) між відповідними максимумами ехо-імпульсів (10) за формулою: Т-1/-п/мк.Thus, the measurement of the time T of the ultrasound passage in the polymer nanocomposite is reduced to the measurement of the frequency of the placed calibration marks imk and the calculation of the number of periods of these marks p (11) between the corresponding maxima of echo pulses (10) according to the formula: T-1/-p/mk.
Техніко-економічні переваги корисної моделі перед аналогічними, що належать до найбільш прогресивних технічних рішень, полягають в спрощенні конструкції та зменшенні вартості пристроїв, що реалізують запропонований спосіб. Виконано задачу для вимірювання швидкості проходження ультразвукової хвилі Ууз в полімерному нанокомпозиті.The technical and economic advantages of a useful model over similar ones belonging to the most advanced technical solutions consist in simplifying the design and reducing the cost of devices that implement the proposed method. The task of measuring the speed of passage of an ultrasonic Uuz wave in a polymer nanocomposite has been completed.
Джерела інформації: 1. Алерс Д. Измерениє очень мальх изменений скорости звука и их применение для изучения твердого тела. - Физическая акустика, Москва, Мир. - 1969. - Т. ІМ, ч. А. - С. 322-344. 2. Криштал М.А., Головин С.А. Внутреннее трение и структура металлов, Москва,Sources of information: 1. Ahlers D. Measurement of very small changes in the speed of sound and their application to the study of a solid body. - Physical acoustics, Moscow, Mir. - 1969. - T. IM, ch. A. - pp. 322-344. 2. Kryshtal M.A., Golovyn S.A. Internal friction and the structure of metals, Moscow,
Металлургия. - 1976. - С. 83-84. 3. Новик А., Берри Б. Релаксационньсєе явления в кристалах, Москва, Атомиздат. - 1975.Metallurgy. - 1976. - P. 83-84. 3. Novik A., Berry B. Relaxation phenomena in crystals, Moscow, Atomizdat. - 1975.
Зо 4. Кузнецов Н.А., Потехин Д.С., Тарасов И.Е., Тетерин Е.П. Способ одновременного определения скорости продольньїх и сдвиговьїх акустических волн. Патент на изобретение Мо 2382358. РФ, заявл. 7.11.2006; опубл. 20.02.2010. 5. Соколов И.В., Качанов В.К. Тимофеев Д.В., Конов М.М., Синицьн А.А., Родин А.Б. Способ ультразвуковой зхо-импульсной толщинометрии. Патент на изобретение Мо 2422769. РФ, заявл. 30.03.2010; опубл. 27.06.2011, бюл. Мо 18. - 9 с. б. Онанко А.П., Заболотний М.А., Дмитренко О.П., Куліш М.П. та ін. Спосіб визначення поглинутої дози радіоактивного опромінення металами. Патент на винахід Мо 98078. Україна, заявл. 21.04.2011; опубл. 10.04.2012, бюл. Мо 7. - 7 с. 7. Авторське Свідоцтво СССР Мо 1173299, (301М 29/00. Опубл. 15.09.1985. (найближчий аналог).Zo 4. Kuznetsov N.A., Potekhin D.S., Tarasov I.E., Teteryn E.P. The method of simultaneous determination of the velocity of longitudinal and shear acoustic waves. Patent for the invention No. 2382358. RF, application 7.11.2006; published 20.02.2010. 5. Sokolov I.V., Kachanov V.K. Timofeev D.V., Konov M.M., Synitsn A.A., Rodyn A.B. The method of ultrasonic shock-impulse thickness measurement. Patent for the invention No. 2422769. RF, application 30.03.2010; published 27.06.2011, Bull. Mo. 18. - 9 p.m. b. Onanko A.P., Zabolotnyi M.A., Dmytrenko O.P., Kulish M.P. etc. The method of determining the absorbed dose of radioactive exposure to metals. Patent for the invention No. 98078. Ukraine, application 21.04.2011; published 10.04.2012, Bull. Mo 7. - 7 p. 7. Author's Certificate of the USSR Mo 1173299, (301М 29/00. Publ. 15.09.1985. (closest analogue).
Claims (1)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
UAU202102953U UA150325U (en) | 2021-06-02 | 2021-06-02 | Method for measuring the speed of ultrasonic waves in polymer nanocomposites by using the calibration labels |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
UAU202102953U UA150325U (en) | 2021-06-02 | 2021-06-02 | Method for measuring the speed of ultrasonic waves in polymer nanocomposites by using the calibration labels |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
UA150325U true UA150325U (en) | 2022-02-02 |
Family
ID=89901901
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
UAU202102953U UA150325U (en) | 2021-06-02 | 2021-06-02 | Method for measuring the speed of ultrasonic waves in polymer nanocomposites by using the calibration labels |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
UA (1) | UA150325U (en) |
-
2021
- 2021-06-02 UA UAU202102953U patent/UA150325U/en unknown
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
JPH0525045B2 (en) | ||
Papadakis | The measurement of ultrasonic velocity | |
JPH0914949A (en) | Delay line for ultrasonic waveform detector and using methodthereof | |
Goujon et al. | Behaviour of acoustic emission sensors using broadband calibration techniques | |
US2439131A (en) | Resonance inspection method | |
Xiao et al. | Measurement methods of ultrasonic transducer sensitivity | |
JPS6156450B2 (en) | ||
Bayón et al. | Estimation of dynamic elastic constants from the amplitude and velocity of Rayleigh waves | |
Gerasimov et al. | Applications of digital signal processing methods in ultrasonic flowmeters | |
UA150325U (en) | Method for measuring the speed of ultrasonic waves in polymer nanocomposites by using the calibration labels | |
Veidt et al. | Flexural waves transmitted by rectangular piezoceramic transducers | |
RU187411U1 (en) | DEVICE FOR DETERMINING ELASTIC SOLID CONSTANTS | |
Ho/gseth et al. | Rubidium clock sound velocity meter | |
JPS6145773B2 (en) | ||
SU815614A1 (en) | Ultrasonic method of young's modulus measurement | |
Leiko et al. | Experimental data on dynamic changes of radio pulses when they are emitted by piezoceramic electromechanical transducers | |
Miller et al. | Sampled‐cw Study of``Inhomogeneous''Ultrasonic Responses in Solids | |
RU2284015C2 (en) | Method and device for measuring flux discharge | |
SU1004757A1 (en) | Ultrasonic device for measuring mechanical stresses | |
SU1345063A1 (en) | Method of determining depth and velocity of propagation of ultrasonic waves in articles | |
RU88460U1 (en) | ULTRASONIC FLOW METER (OPTIONS) | |
SU1753408A1 (en) | Method for measuring velocity of ultrasonic oscillation propagation | |
RU2660307C1 (en) | Method of investigation of geometric parameters of cavern of underground gas storage | |
RU1812446C (en) | Method for measurement of speed increment of ultrasound waves | |
SU620885A1 (en) | Device for measuring ultrasound propagation velocity |