Способ определения коэффициента пауссона

/О 4 СО СУДАРСТ 8 ЕННЫЙ КОМИТЕТ СССРО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИИ САНИЕ ИЗОБРЕТЕН.Ямщиков620.179.16(088.8)Авторское свидетель364, кл. С 01 И 29/торское свидетельст721, кл. С 01 И 29/ титут ни тво ССС О, 980 о СССР О, 1969(54) СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ КОЭФФИЦИЕНТАПУАССОНА(57) Изобретение относится к акустическим методам измерения физическихпараметров твердых тел. Целью изобртения является повышение точности(21) (22) (46) (71) (72) и В.С (53) (56) 11 86А У 28 агодаря исключению погрешности опделения скорости распространениязличных типов волн за счет использования плоских продольных и поверхностных волн. На образце 1 устанавливают излучатель 2 плоской упругойволны и приемник 3, линейный размеркоторого по фронту волн не меньшеразмера излучателя 2. Возбуждаютплоские продольную и поверхностнуюволны и измеряют время их распространения. Изменяют расстояние между излучателем 2 и приемником 3 и вновьизмеряют время распространения продольных и поверхностных колебаний.С помощью измеренных величин определяют коэффициент Пуассона материалаобразца 1, 2 ил.1388784 разователя яние 1 7 1 и тра распроси время остных вол К )р 639 Изобретение относится к акустическим методам измерения физических параметров твердых тел и может быть использовано при определении коэффици 5ента Пуассона, например, горных пород,Целью изобретения является повышение точности за счет исключения погрешности определения скорости распространения различных типов волн,На фиг.1 представлена схема установки ультразвуковых (УЗ) преобразователей на образце при определениикоэффициента Пуассона; на фиг.2 - 15графическая зависимость коэффициентаПуассона от значения коэффициента К.Способ определения коэффициентаПуассона заключается в следующем. 20(0,874 + 1,12 Р) я, - " Способ определения коэффициента 25 Пуассона заключается в следующем.На плоской поверхности исследуемого образца 1 горной породы устанавливают излучающий преобразователь 2 плоской упругой волны, т.е. преобра- ЗО зователь, линейные размеры которого в направлении, перпендикулярном направлению распространения излучаемой волны, превышают длину этой волны, например преобразователь П 113-0,1- С 60-0011 из комплекта прибора УД 2-16. На расстоянии 1 от излучающего преобразователя 2 параллельно ему устанавливают приемный преобразователь 3, например, аналогичный излучающему. 40 Преобразователь 2 возбуждает в образце 1 плоские продольную и поверхностную волны, которые, преодолев рас- стояние 1 поступают на преобразователь 3. Преобразователь 3 трансфор мирует акустические колебания в электрический сигнал, поступающий в блок измерения интервалов времени, с помощью которого измеряют время распространения продольных волн и время С о распространения продольных верхностных волн, Выбор одинаковых линейных размеров преобразователей 2 и 3 по фронту волн обеспечивает наибольшее соотношение сигнал/помеха, что позволяет с большой точностью фиксировать время 1и. Затем переставляют преобразователь 3 так, что акустические колебания, распростОдновременно возбуждают в испытуемом образце плоские продольные и поверхностные волны. Принимают приемным преобразователем с линейным размером по фронту волн, не меньшим размера излучающего преобразователя, УЗ колебания, прошедшие в образце заданное расстояние, и измеряют время и 1распространения продольных и1поверхностных волн соответственно. Изменяют расстояние между излучающим и приемным преобразователями, принимают приемным преобразователем колебания, прошедшие в образце измененное расстояние, и измеряют времяр ираспространения продольных й поверхностных волн соответственно. Определяют коэффициент р Пуассона иэ выражения раняющиеся между прес2 и 3, проходят расствновь измеряют времянения продольных волнраспространения поверВычисляют параметр= ( р, - р,)/( р- ), в результате применения которого иск лючается абсолютная систематическая погрешность измерения временных интервалов, и определяют коэффициент р Пуассона из выражения 5088 2 К ) 3 + (26612 2 К -0,43) р + (2 К -0,7г й 1.При определении коэффициента р Пуассона отсутствует погрешность, связанная с измерениями баз и точной установкой преобразователей, посколь" ку измерять базы нет необходимости, а преобразователи устанавливаются в произвольных точках. На точность определения оказывает влияние в основном методическая погрешность измерения времен распространения продольной и поверхностной волн, которая при использовании современных УЗ приборов не превышает 0,5-17.Вычисление р из уравнения третьей степени трудоемко и построенная в соответствии с этим уравнением зависимость р = Е(К), приведенная на фиг.2, позволяет упростить определение ц(0,874 +р, - ,1,12 р) емянног хожден ачальн заи гольн я продольными и по рхностными волнами расстояния продо ми и поверхностнь соответственно Для определения коэффициентаПуассона можно использовать упрощенную формулу.0,56-0 256 К-К5Э1,12-0,512 К-Ккоторая в диапазоне 0,15(0,40, выполняемом для большинства горных пород, дает погрешность относительно 10 уравнения третьей степени 1,57.С точки зрения улучшения соотношения сигнал/помеха целесообразно, чтобы первое вступление поверхностной волны по времени отстояло от первой полуволны продольных колебаний. Например, если на рабочей частоте200 кГц длительность первой полуволны (продольные колебания) составляет 2,5 мкс, то для материала со скоро стью распространения продольных волн, равной 4000 м/с, минимальное расстояние между преобразователями составляет 10 мм. Для получения точности измерений временных интервалов в пре делах 17 при использовании современной серийной аппаратуры, например УЗ прибора УД 2-16 с погрешностью измерения временных интервалов в пределах Я С = 0,005 + 0,1 мкс, очевидно, 30 что разность временных интервалов между первым и вторым измерениями должна превышать 20 мкс. В этом слуолнами соответственчае минимальное расстояние между двумя положениями приемного преобразователя при скоростях распространения продольных волн 2000-5000 м/с должно быть соответственно 40-100 мм. ф о р м у л а изобретенияСпособ определения коэффициента Пуассона, заключающийся в том, что возбуждают излучающим преобразователем в испытуемом образце одновременно объемные и поверхностные акустические колебания, принимают приемным преобразователем прошедшие образец колебания, измеряют время прохождения колебаниями заданного расстояния и с учетом измеренного времени определяют коэффициент Пуассона, о т л ич а ю щ и й с я тем, что, с целью повышения точности, после измерения времени на заданном расстоянии изменяют расстояние между излучающим и приемным преобразователями, дополнительно измеряют время прохождения колебаниями этого расстояния, в качестве колебаний используют плоские продольные и поверхностные волны, прием осуществляют преобразователем с линейным размером по фронту волн, не меньшим размера излучающего преобра. зователя, а коэффициент ,и Пуассона определяют из выражения и С - время прохождения измененного рассто3388784 Составитель В,ГондаревскиРедактор Т.Парфенова Техред М.Ходанич рректор Л.Патай 75/4 Б Тираж 84 За Подписное комитета СССР и открытийская наб., д, 4 ВНИИПИ Государственног по делам изобретений113035, Москва, Ж, Рауш Производственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул. Проектная, 4