Способ определения физико-механических свойств сыпучих материалов при помощи преобразователя с буферным стержнем

(505 О 01 й 29/О САНИЕ ИЗОБРЕТЕНИ ЕТЕЛЬСТВ АВТОРСКОМУ 2 ОСУДАРСТВ Е ННЫ Й КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЪТИПРИ ГКНТ СССР(56) Авторское свидетельство СССР М 1105804, кл, 6 01 й 29/02, 1983.Авторское свидетельство СССР М 1260842, кл. 6 01 М 29/00, 1985.(54) СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ФИЗИКО- МЕХАНИЧЕСКИХ СВОЙСТВ СЫПУЧИХ МАТЕРИАЛОВ ПРИ ПОМОЩИ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЯ С БУФЕРНЫМ СТЕРЖНЕМ (57) Изобретение относится к акустическим методам исследования физико-механических свойств материалов. Целью изобретения является определение относительного. %43скохозяйственный инстиобъема газовой фазы в увлажненных сыпучих материалах за счет осуществления измерений с помощью дополнительного буферного стержня, отличающегося по импедансу от основного. На торцы одинаковых поформе и размерам буферных стержней 3 и 4 из разных материалов устанавливают идентичные ультразвуковые (УЗ) преобразователи 1 и 2. При нагрузке свободных торцов стержней 3 и 4 на воздух излучают преобразователями 1 и 2 импульсы УЗ-колебаний, принимают эхо-сигналы от свободных торцов стержней 3 и 4 и измеряют их амплитуду, Погружают в почву 6 свободные торцы стержней 3 и 4 и аналогичным образом измеряют амплитуду полученных эхо-сигналов, а также глубину погружения стержней 3 и 4 в почву 6. С ,3 помощью измеренных параметров определяют относительный объем газовой фазы, 1 ил.Изобретение относится к акустическим методам исследования физико-механических свойств материалов и может быть использовано при определении свойств сыпучих материалов, например почв или грунтов,Целью изобретения является определение относительного объема газовой фазы в увлажненных сыпучих материалах за счет осуществления измерений с помошью дополнительного буферного стержня, отличающегося по импедансу от основного,На чертеже схематично представлен вариант реализации способа определения физико-механических свойств сыпучих 15материалов при помощи преобразователя буферным стержнем.На схеме обозначены идентичные ультразвуковые преобразователи 1 и 2, соединенные с идентичными по форме, наотличающимися по импедансу буферными стержнями 3 и 4, цилиндр 5 для взятия проб почвы 6.Способ определения физико-механических свойств сыпучих материалов с помощью преобразователя с буферным стержнем заключается в следующем.Поочередно осуществляют акустический контакт основного буферноо стержня с исследуемым сыпучим материалом и воздухом, При этом излучают УЗ-колебаният принимают отраженные от границы основ. ной буферный стержень-контактируюций с ним материал УЗ-колебания и измеряют амплитУДы О 1 п и О 1 в пРинЯгых колебаний пРи контакте основного буферного стержня с исследуемым сыпучим материалом и воздухом соответственно, и глубину Л х погружения буферного стержня в исследуемый сыпучий материал. Такие гьоочередно осуществляют акустический контакт дополнительного буферного стержня, по форме идентичного основному, но отличающегося от него по импедансу, с исследуемым сыпучим материалом (погружением на глубину Ь) и воздухом. При этом излучают УЗ-колебания, принимают отраженные от границы дополнительный буферный стержень - контактирующий с ним материал УЗ-колебания И ИЗМЕРЯЮТ аМПЛИтУДЫ О 21 т И О 2 в ПРИНЯТЫХколебаний при контакте дополнительногобуферного стержня с исследуемым сыпучим материалом и воздухом соответственно. От носительный объем газовой фазы в исследуемом увлажненном сыпучем материалеОПРЕДЕЛЯЮТ ИЭ СООтНОШЕНИй О 1 п/О 1 в И О 2 п/02 в и величины глубины г"ьх.Способ определения фиэико-механических свойств сыпучих материалов с по. Гь 0303".ь 4045 50 мощью преобразователя с буферным стержнем реализуется следующим образом.Изготавливают составной датчик, включающий два одинаковых по форме и размерам буферных стержня 3 и 4, выполненныхиэ различных материалов, например оргстекла с импадансом л.1 = 3,1005 10 гЬсм, с и.стали с импадансом Еа = 4,4988 10 гйм; си два одинаковых УЗ-преобраэователя 1 и 2,закрепленных на торцах стержней 3 и 4. Принагружении свободных торцов стержней 3 и4 на воздух с импедансом Ев = 41 г/см 2свозбуждают преобразователи 1 и 2, например с помощью генератора УЗ-дефектоскопа УДММ. Импульсы УЗ-колебаний отпреобразователей 1 и 2 доходят до свободного торца стержней 3 и 4, отразившись бтграницы с воздухом, возвращаются к уз преобразователям 1 и 2,Отразившиеся импульсы УЗ-колебанийтрансформируются преобразователями 1 и2 в электрические сигналы и осуществляетсяИЗМЕРЕНИЕ ИХ аМПЛИтуд О 1 в, О 2 в С ПОМОЩЬЮ,например, осциллографа С 1-65. Затем с помощью цилиндра 5 берут пробу почвы 6 ипогружают в нее датчик свободными торцами стержней 3 и 4 на гльубину Ь. ЗначениеЛх выбирают небольшим и иэмеряюттак. придиаметре гьреобра оваталей 1 и 2, равном20 мм Ьх= 2 мм. При нагружении свободныхторцов стержней 3 и 4 на почву 6 возбуждают преобразователи 1 и 2, Импульсы УЗ-колебаний от преобразователей 1 и 2 доходятдо свободного торца стержней 3 и 4 и, отразившись от границы с почвой 6, возвращаются к УЗ-преобразователям 1 и 2.Отразивьтьиеся импульсы УЗ-колебанийтрансформируются преобразователями 1 и2 в электрические сигналы и осуществляетсяИЭМЕрЕНИЕ ИХ аМПЛИтудЫ О 1 п И О 2 п, ИСХОдяиз полученных данных осуществляют численным методом решение приведенной системы уравнений на ЭВМ и находятзначение относительного объема ) газовойфазы исследуемой почвы б:Е 1 - Ев )2 О 11 т ( 71-Лтк )2+71 + 7 в 1 21 1 + лгтж1693530 Формула изобретения Составитель 8. Гондаревский Редактор М. Бланар Техред М.Моргентал Корректор М, МаксимишинецЗаказ 4075 Тираж ПодписноеВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР113035, Москва, Ж, Раушская наб., 4/5 Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул, Гагарина, 101 где 21, 2 з, 2 в, 2 тж, 2 п - импедансы бУфеРных стержней 3 и 4, воздуха, увлажненной твердой фазы почвы 6 и самой почвы 6 соответственно;01 п, 02 п - амплитуды зхо-сигналов, отраженных свободным торцом буферных стержней 3 и 4 при контакте с почвой 6 соответственно;01 в, Огв - аМПЛИтуда ЗХО-СИГНаЛОВ, отраженных свободным торцом буферных стержней 3 и 4 при контакте с воздухом соответственно;Яв - интегральная площадь контакта воздуха с каждым из буферных стержней 3 и 4;Яо - площадь сечения УЗ-пучка на свободном торце буферных стержней 3 и 4,Л х - глубина погружения буферных стержней 3 и 4 в исследуемую почву 6;- относителькый объем газообразной фазы в исследуемой почве 6,Система из пяти уравнений позволяет найти решение для искомого относительного объемами газовой фазы при неизвестности еще четырех параметров, например 2 тж, 2 в, 22, 2 в.Экспериментально полученные результаты показывают, что точность определения относительного объема газовой фазы предлагаемого способа относительно способа, по которому измеряют массу и объем образца почвы, заливают образец водой, кипятят полученную взвесь и измеряют массу и объем взвеси после охлаждения, для чернозема обыкновенного мицеллярно-карбонатного тяжело-суглинистого при его влажности ат 10 до 22 осоставляет менее 6 о , а для солонца степного среднего сульфатно-хлоридного при его влажности от 9 до 22 осоставляет менее 9%. Способ определения физико-механиче.ских свойств сыпучих материалов при помо щи преобразователя с буферным стержнем,заключающийся 8 том, чта поочередно Осуществляют акустический контакт буферного стержня с исследуемым сыпучим материалом и воздухом, излучают ультразвуковые 10 колебания, принимают колебания, отраженные от границы буферный стержень - контактирующий с ким материал, измеряют амплигуды 01 п и 01 в принятых колебаний при контакте буферного стержня и с иссле дуемым сыпучим материалом и воздухом соответственно, и по ним определяют искомыйпараметр,отличающийся тем, что, с целью определения относительного объема газовой фазы в увлажненных сыпу чих материалах, поочередно осуществляютакустический контакт идентичного по форме основному дополнительного буферного стержня, импеданс которого отличается от импеданса основного буферного стержня, с 25 исследуемым сыпучим материалом и воздухом, излучают ультразвуковые колебания, принимают колебания, отраженные от границы дополнительный буферный стержень - контактирующий с ним материал, 30 измеряют амплитуды 0",и и 0 в принятыхколебаний при контакте дополнительного буферного стержня с исследуемым сыпучим материалом и воздухом соответственно, дополнительно измеряют глубину Ьх погру жения буферных стержней в исследуемыйсыпучий материал, а относительный объем газовой фазы определяют из соотношений 01 пИ 1 в и 02 п 02 в и величины глубины Ь.