Способ определения физико-механических параметров в плоско параллельных объектах

(р 1) С 01 Г 1 29/00 ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯН АВТОУСНОМУ СВИДЕТВЪСТВУ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТНРЬПИЯМПРИ ГКНТ СССР(7.1) Ленинградский горный институт им, Г,В.Плеханова(56) Ермолов И.Н. Теория и практика ультразвукового контроля, М.: Машиностроение, 1981, с, 227-228.Алешин Н,П. и др, Методы акустического контроля металлов. Г 1.: Машиностроение, 1989, с. 415-416.(57) Изобретение касается акустических методов исследования физико-механических параметров объектов. Целью изобретения является повышение информативности путем определения скорости. поперечных колебаний за счет фиксирования эФФектов монохроматора и резонансного поглощения. В заполненной . жидкостью емкости 7 между преобразователями 1 и 2 располагают плоско-па-раллельный объект 6. Преобразователем1719979 1 излучают импульсно-гармоническиеакустические сигналы, отношение длительности средней части с постояннойамплитудой которых к длительности все го сигнала не менее 1/Зс Преобразователем 1 принимают отраженные сигналы,а преобразователем 2 прошедшие черезобъект 6. Изменяют частоту заполне"ния излучаемых сигналов и фиксируют 1 Оминимальные значения частот, при коИзобретение относится к акустическим методам исследования физико-механических параметров объектов и может быть использовано при определении фи зико-механических свойств материалов, у которых скорость распространения фронта упругих колебаний снижена вблизи свободной поверхности, т.е, акустически активных материалов. 25Известен способ определения физико-механических параметров объектов, включающий установку на объекте электромагнитно-акустического преобразо.вателя, возбуждение в объекте и при- ЗО ем продольных и поперечных колебаний с помощью данного преобразователя, измерение скорости продольных и поперечных колебаний и определение по ним физико-механических параметров объекта, в частности параметров упругой анизотропии.Однако известный способ имеет недостаточно широкую область применения, поскольку использование элект О ромагнитно-акустического преобразователя возможнотолько на электророводных материалах.Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности является спо соб определения физико-механических параметров объектов, заключающийся в том, что излучают с одной стороны объекта перпендикулярно его поверхности импульсно-гармонические сигна 50 лы, принимают отраженные объектом сигналыизменяют частоту заполнения импульсно-гармонического сигнала, фиксируют значение частоты Г, при котором исчезает средняя часть отраженного сигнала, вычисляют с помощью55 значения Е скорость продольных колебаний и по ней определяют физико-механические параметры объекта. торых исчезает средняя часть принятыхсигналов. По такой заФиксированнойчастоте, соответствующей режиму стоячих волн, определяют скорость продольных.колебаний, а по частоте, соответствующей резонансному поглощению, - скорость поперечных колебаний,По полученным скоростям определяютфизико-механические параметры объекта. 2 ил,Недостатком данного способа является недостаточно высокая информативность, обусловленная тем, что физико" механические параметры объекта определяются только с помощью скорости продольных колебаний.Цель изобретения - повышение информативности путем определения скорости поперечных колебаний за счет фиксирования эффектов монохроматора и резонансного поглощения.На фиг, 1 представлена блок-схема устройства, с помощью которого реализуется предлагаемый способ, на фиг.2 - излучаемый (а) и принятый (б) сигналы при фиксировании исчезновения средней части последнего.Устройство содержит два пьезоэлектрических преобразователя 1 и 2, соединенные с преобразователем 1 генератор 3 импульсно-гармонических сигналов и частотомер 4 и двухканальный осциллограф 5, первый вход которого соединен с преобразователем 1, а второй - с преобразователем 2. Объект 6 исследований и преобразователи 1 и 2 располагают, например, в заполненной звукопроводящей жидкостью емкости 7.Способ определения физико-механических параметров в плоскопараллельных объектах заключается в следующем.Излучают с одной стороны объекта перпендикулярно его поверхности акустические сигналы и принимают отраженный объектом и прошедший через объект сигналы. В качестве излучаемых сигналов используют импульсно-гармонические сигналы, отношение длительности средней части с постоянной амплитудой которых к длительности всего сигнала не менее 1/3, и изменяют частоту их заполнения. В ходе изменения частоты фиксируют ее минимальные значения Г17199 и Г, при которых исчезаетсредняячасть отраженного и прошедшего сигналов соответственно. Измеряют зафиксированные значения Г, и Г и с их помощью вычисляют скорости чи чада5продольных и сдвиговых колебаний.чопределяют из выраженияч = Ь Г10где Ь - толщина объекта,Затем определяют искомые физикомеханические параметры объекта по полученным величинам чп и сдьСпособ определения физико-механи 151 ческих параметров в плоскопараллельных объектах реализуют следующим образом.В емкости 7, заполненной эвукопроводящей жидкостью, располагают плоскопараллельный объект 6 исследованийгомежду преобразователями 1 и 2, Генератор 3 возбуждает преобразователь 1импульсно-гармоническим сигналом,,форма которого представлена на фиг.2 а.,5Трансформированный преобразователем 1в акустический этот сигнал отражаетсяи проходит через объект 6. Отраженныйсигнал поступает опять на преобразователь 1 и фиксируется осциллографом 5,а прошедший сигнал поступает на преобразователь 2 и также фиксируетсяосциллографом 5. Частоту заполнениявырабатываемого генератором 3 сигналаизменяют. Когда частота достигает значения, при котором по толщине образца 35укладывается целое число полуволнпродольных колебаний, наблюдается режим стоячих волн и исчезает средняячасть отраженного сигнала (фиг, 2,б),Значение этой частоты Г фиксируют с 40помощью частотомера 4. На другой частоте Йд отсутствует прохождение и сигнал на выходе преобразователя 2 имеет тот же вид (фиг.2,б). Это тоже режим стоячих волн, но в отличие от режима монохроматора собственное полевнутри объекта 6 находится с внешнимполем в противофазе. Противофазностьсобственного поля возбуждающемуобъясняется дифференцирующим действием приповерхностных низкоскоростныхзон слоя-резонатора. Зная толщинуобъекта 6, определяют скорости распространения продольных и поперечныхколебаний в материале образца 6. Так,55на образцах иэ дюралюминия толщиной2,8 мм были получены значения частотЕ 4 = .1,09 ИГц и Г = 1,12 МГц, из ко 79 6торых были определены значения скоростей ч = 6100 м/с и чдв = 3140 м/с.С помоцью значений пр и чгдв вычисляют требуемые физико-механическиепараметры, в частности коэффициентПуассона.,Выбор отношения длительности Тсредней части импульсно-гармонического сигнала с постоянной амплитудой кдлительности Т всего сигнала не менее,1/3 осуществлен эмпирически. Чемдлиннее импульс Т, тем большими должны быть размеры измерительной установки, чтобы иметь возможность разделить зондирующий и отраженный импульсы, Гармонический незатухающийпроцесс (Т) должен быть достаточнодлительным, чтобы можно быть наблюдать как явление монохроматора (Й),так и явление акустического резонансного поглощения (Г ), посколькучасть этого процесса выпадает иэ наблюдения вследствие переходных процессов и остается длительностью Т .Практически выбирают Т такой, чтобыТ была больше нуля. Формула изобретения Способ определения физико-механических параметров в плоскопараллельных объектах, заключающийся в том, что излучают с одной стороны объекта перпендикулярно его поверхности импульсно-гармонические сигналы, принимают отраженные объектом сигналы, изменяют частоту заполнения импульсногармонического сигнала, фиксируютзначение частоты Й, при котором исчезает средняя часть отраженного сигнала, вычисляют с помощью значения Й скорость продольных колебаний и по ней определяют физико-механические параметры объекта, о т л и ч а ю -щ и й с я тем, что, с целью повышения информативности путем определенияскорости поперечных колебаний, выбирают отношение длительности среднейчасти излучаемого импульсно-гармонического сигнала, в пределах которойамплитуда постоянна, к длительностивсего сигнала не менее 1/3, дополнительно принимают прошедшие через объект сигналы, фиксируют минимальноезначение частоты Е, при которой исчезает средняя часть сигнала, прошедщего через объект, измеряют зафиксированное значение частоты Г, вычисляют скорость.ч д поперечных колеба1719979 ний йз выражения ча = Ь Г, где Ь - кие параметры объекта определяют с толщина объекта, а Физико-механичес- учетом скорости поперечных колебаний,Составитель В.ГондаревскийРедактор А.Лежнина Техред М,Дидык; Корректор М.Самборская Заказ 768 Тираж Подписное ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР113035, Москва, Ж, Раушская наб., д. 4/5Производственно-издательский комбинат "Патент", г.ужгород, ул. Гагарина,101