Способ определения коэффициента поглощения ультразвука

 

Изобретение относится к исследованию акустических свойств материалов и может быть использовано для определения коэффициента поглощения ультразвука . Целью изобретения является повышение точности определения коэффициента поглощения ультразвука. В исследуемую среду помечают две плоские параллельные друг другу пьезопластины. Поочередно возбуждают непрерывным сигналом первую и вторую пьезопластины. Измеряют соответственно зависимости от частоты возбуждения f сигналов на второй U2(f) и первой Uj(f) пьезопласткнах. Определяют огибающие максимумов и минимумов полученных зависимостей имвмгШ, имииг(Ј) и имаке (О , UMMKl(f). Определяют по ним Чщкс2 Ц Ш2 uM«Mi U Mw4Ha частоте f0 .Затем возбуждают импульсные ультразвуковые колебания на частоте fe с помощью одной из пьезопластин. Измеряют амплитуды прошедшего U 5 и первого отраженного Ц/г импульсов на другой пьезопластине. Рассчитывают коэффициент поглощения об на частоте f 06 1/lfArth UMHH,(f0)/UWKC + Arth U/ttMl/z(f0)/U/MaKC,(f0) - - 1 /21nU «)/U a, где 1 - расстояние между пьезопластинами. 2 ил. 0 по формуле AW«,(fn) + La,

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

РЕСГ1УБЛИН

Al (д ) G 01 N 29/00

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И О ЖРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР (21) 4603698/28 (22) 04.08.88 (46) 15.05.91. Бюп. Р 18 (7 1) Тобольский государственный педагогический институт им. Д.И.Менделеева (? 2) В. В. Войт онис, Ю.M. Конев и И.А.Рубинов (53) 620.179. 16 (088.8) (56) Иак-Скимин Г. Ультразвуковые методы измерения механических характе-, ристик жидкостей и твердых тел . — Физическая акустика/Под ред. У.Мэзона, т.1, ч. А, M. Пир, 1966, с. 333.

Зипир А.Д., Яковлев В.Ф. Экспериментальные обоснования методики использования многократных эхо-импульсов для исследования жидких сред -. на низких частотах. — Применение ультраакустики к исследованию вещества, И.: КОПИ, 1960, вып.11 с. 107-122.

Ballou J.W., Hubbard J.Ñ. Journal

of Acoust. Soc. of Amer., 1944, v. 16, р. 100. (54) СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ КОЭФФИЦИЕНТА

ПОГЛОПЕНИЯ УЛЬТРАЗВУКА (57) .Изобретение относится к исследо- ванию акустических свойств материалов

Изобретение относится к исследова- нию акустических свойств материалов и может быть использовано для опреде- ления коэффициента 06 поглощения ультразвука.

Цель изобретения — повышение точ ности определения коэффициента поглощения ультразвука.

„„ЯО„„ I 649

2 и может быть испопьзовано для определения коэффициента поглощения ультразвука. Целью изобретения является повышение точности определения коэффициента поглощения ультразвука. В исследуемую среду помещают две плоские параллельные друг другу пьезопластины. Поочередно возбуждают непрерывным сигналом первую и вторую пьезопластины. Измеряют соответственно зависимости от частоты возбуждения f сигналов на второй U<(f) и первой U>(f) пьезопластипах. Определяют огибающие максимумов и минимумов полученных зав"симосте - U<<Äz (f) "мин мин

Цмак,(f) U „,(f). Определяют по ним ,1

Циаме, Нмиа„.Цацка,.U+«, на частоте Е„.Затем возбуждают импульсные ультразвуковые колебания на частоте f с помощью одо ной из пьезопластин. Измеряют амплитуды прошедшего U и первого отраО женного U(° импульсов на другой пье(г1 зопластине. Рассчитывают коэффициент поглощения 06 на частоте f по формуле

Оа= 1/1(Ага UÄÄÄÄ(f,)/U «(f) +

1/21nU < 1/U, где 1 — расстояние между пьезопластинами. - 2 ил

На фиг. 1 изображена блок-схема устройства, реализующего способ; на фиг. 2 — зависимость сигнала U на принимающей пьезопластине от частоты

f.

Устройство, реализующее способ определения коэфАи жента О поглощения, содержит генератор l высокочастотного

16ff9413

Переключатели П и П (фиг. 1) ставят в такое положение, чтобы пьеэопластина 6 была подключена к генератору 1, а пьеэопластина 7 была подключена ко входу усилителя 8. Генератор 1 включают в непрерывный режим переключателем П и снимают зависимость электрического напряжения U на пьезопластине 7 от частоты f генератора 1. Типичная зависимость U2 =

= UZ(f) приведена на фиг.. 2. Исходя из этой зависимости, определяют оги-. бающие максимальных U z« (f ) и минимальных U> ff<(f) значений величины

U2. Затем находят значения Пнаg (f )

2 и П (ни2(Е ), соответствующие заданной частоте Й (см. фиг. 2) .

Переключатели П и IT (фиг. 1) ставят в такое положение, чтобы пьезопластина 7 была подключена к генератору 1, а пьезопластина 6 быпа подключена к входу усилителя 8. Генератор 1 включают в непрерывный режим и снимают зависимость электрического напряжения Б(на пьезопластине 6 от частоты f генератора. Она имеет тот же вид, что и зависимость U (f). Ана2 логично описанному выше находят

Ufff(fÄÄ(f) э Ум к,(Е), а затем U (f о),,.

Ug.(о ) ° )

Генератор 1 переводят переключателем.ПЗ в импульсный режим работы на частоте Й, при этом не имеет значения, какая из пьезопластин подключается к генератору 1. На другой пластине принимают сигнал в виде серии из прошедшего и переотраженных импульсов и наблюдают его на экране осциллографа 9. Измеряют амплитуды U прошедшего и первого отраженного U (21 импульсов. ц,(1) (1 — R)Ch01 + (1 + R)Sh01, 35 где 9 = g+ jZfff/С, С вЂ” скорость звука, )=-Я

R — - коэффициент отражения от вто- 4р рой пьезопластины, U †.некоторое не зависящее от о частоты напряжение.

При импульсном излучении ультразвука первой пьезопластиной амплиту- 45 ды прошедшего U (1) и первого отра(а1 женного U((2) импульсов на второй пьезопластине связаны соотношением: (г1

П7 1 (2) 50

f где R — коэффициент отражения от, первой пьезопластины.

Из соотношений (1) и (2) вытекает рабочая формула для определения 06 55

Г Бмии (о)

Ar th — — - - — — — +

Пма кс,(о) тинами. электрического тока, который может работать в непрерывном режиме, если его питание осуществляется от источника 2 постоянного напряжения, или в импульсном режиме, если его питание осуществляется от генератора 3 прямоугольных импульсов. Частота генерируемого высокочастотного электричес, кого тока определяется частотомером

4. Исследуемый материал 5 находится между двумя плоскими параллельными одна другой пьезопластинами 6 и 7.

Устройство включает линейный широ,кополосный усилитель 8, измерительный 15 осциллограф 9 и милливальтметр 10. Входное сопротивление усилителя 8 выбирается достаточно большим, чтобы прием сигнала на пьезопластине осуществлялся в режиме холостого хода.

Цель изобретения — повышение точностИ вЂ” достигается за счет исключе.:ния влияния на результаты измерений

;неизвестных и трудно подданищихся расчетам коэффициентов отражения от пье-25 зопластин. Определение л(, следует из известных зависимостей, используемых ,в непрерывном и импульсном способах определения 0С, Так, при излучении ультразвука первой пьезопластиной зависимость электрического напряжения

U Ha второй пьезопластине от частоты

f имеет вид

Способ определения коэффициентами поглощения ультразвука осуществляют, следующим обра зом.

Определяют коэффициент оС поглощения ультразвука на частоте f по форб муле (11

+ Arth — — "-- — — — 1п -- ——

ПМУН2(f „) чакс2 о где 1 — расстояние между пьезопласПоследовательность описанных выше операций не имеет значениа при реализации способа определения коэффициента 66 поглощения ультразвука.

5 164941

Формула и зобр ет ения

Способ определения коэффициента поглощения ультразвука, заключающийся,в

5 том, что в исследуемую среду помещают пьезопластину и отражатель, возбужда: ют с помощью пьезопластины непрерывные ультразвуковые колебания, измеряют зависимость сигнала с пьезопластины от частоты возбуждения, с учетом которой определяют коэффициент поглощения ультразвука, о т л и ч а юшийся тем, что, с целью повышения точности определения коэффициента поглощения ультразвука, в качестве отражателя используется другая пьезопластина, поочередно возбуждают непрерывным сигналом первую и вторую пьезопластины, измеряют соответствен- 20 но зависимости от частоты f возбуждения сигналов на второй U<(f) и первой

3 6

U<(f) пьезопластинах, определявт огибающие максимумов и минимумов полученных зависимостей U z«(f),U>« (f ) максе мйк а. и Б„ако (f), U« ;(f) соответственно, мако< о"редел"ют по ним макс мин мако

2 а и U ö на частоте Е, затем возбужмкн дают импульсные ультразвуковые колебания на частоте f с помощью одной о иэ пьезопластин, измеряют амплитуды прощедшего U и первого отраженного

U® импульсов на другой пьезопластине и рассчитывают коэффициент поглощения 0 на частоте Е„ по формуле

1 омин (о )

Arth — — -- — — - *

1. "макс (о )

Бмии (f ) 1 U

+ Arth — - — + — — — — — 1n — -„—, Ъаксг о) 2 У(а) где 1 — расстояние между пьезопластинами.

1б49413

Составитель О. Сальников

Редактор А.Лолинич Техред ц.йоргентал Корректор Л.Патай

Закаэ 1518 Тираж 401 Подписное

ВНКИПИ Госуларгтв» ного комитета по иэобретениям и открьггиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Проиэводственна-их ательскнй комбинат "Патент", r. Ужгород, ул. !апарина, 101