Способ определения акустических характеристик среды

 

Изобретение относится к определению скорости распространения и коэффициента затухания акустических колебаний и колебательной скорости акустической волны в конденсированных средах Цель изобретения - повышение точности и расширение частотного диапазона измерений в сторону низких частот за счет исключения многократного изменения толщины исследуемой среды и обеспечения возможности измерения в режиме рассеяния мессбауэровского у-излучения. В исследуемой среде возбуждают акустические колебания, облучают ее мессбауэровским у -излучением, регистрируют параметры у -излучения, модулированного акустическими колебаниями, прошедшими через исследуемую среду при разных тола(инах последней, по которым судят об акустических характеристиках среды. В качестве параметра у-излучения регистрируют интенсивность мессбауэровского у-излучения двух толщин среды, начиная с одинаковых значений фаз акустических колебаний , а скорость распространения и затухание акустических колебаний и колебательную скорость акустической волны определяют по временному сдвигу минимумов интенсивностей мессбауэровского у-излучения.3 ил. Ё

COIO3 COI3FTCKVlX

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

f ÅÑÏÓÁËÈÊ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ пО изОБРетениям и ОткРытиям

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4711035/28 (22) 27.06,89 (46) 23.05.91. Бюл. ¹ 19 (71) Институт прикладных проблем физики

АН АрмССР (72) Л.А.Кочарян, Э.М.Арутюнян, А,Р,Аракелян и А,LU,Григорян (53) 620,179,16(088.8} (56) Авторское свидетельство СССР № 819589, кл. 6 01 Н 5/00, 1977. (54) СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ АКУСТИЧЕСКИХ ХАРАКТЕРИСТИК СРЕДЫ (57) Изобретение относится к определению скорости распрострайения и коэффициента затухания акустических колебаний и колебательной скорости акустической волны в конденсированных средах. Цель изобретения — повышение точности и расширение частотного диапазона измерений в сторону низких частот за счет исключения многократного изменения толщины исследуемой

Изобретение относится к определению акустических характеристик среды с применением ядерной гамма-резонансной спектроскопии, в частности к определению скорости распространения и коэффициента затухания ультразвуковых (УЗ) колебаний в конденсированных средах.

Цель изобретения — повышение точности и расширение частотного диапазона измерений в сторону низких частот за счет исключения многократного измерения исследуемой среды при разных ее толщинах и обеспечения воэможности измерения в режиме рассеяния мессбауэровского у-излучения, На фиг.1 представлена блок-схема устройства для осуществления предлагаемого Ы,,1651 104 А1 (sI>s 6 01 Н 5/00 // С 01 N 29/00 среды и обеспечения воэможности измерения в режиме рассеяния мессбауэровского у-излучения. В исследуемой среде возбуждают акустические колебания, облучают ее мессбауэровским у -излучением, регистрируют параметры у -излучения, модулированного акустическими колебаниями, прошедшими через исследуемую среду при разных толщинах последней, по которым судят об акустических характеристиках среды, В качестве параметра у-излучения регистрируют интенсивность мессбауэровского у-излучения двух толщин среды, начиная с одинаковых значений фаз акустических колебаний, а скорость распространения и затухание акустических колебаний и колебательную скорость акустической волны определяют по временному сдвигу минимумов интенсивностей мессбауэровского у-излучения. 3 ил. способа при измерении в режиме пропуска- О ния у-излучения; на фиг.2 — то же, в режиме (Л рассеяния у-излучения; на фиг,3 приведены временные зависимости интенсивности мессбауэровского у излучения для двух тол- ( щин среды. ф

Устройство содержит источник 1 у-излучения, исследуемый объект 2, на одной поверхности которого помещен, мессбауэровский поглотитель 3, а на противоположной поверхности — пьезопреобразователь 4. Выход генератора 5 электрических колебаний акустического диапазона частот подключен к пьезоп реоб разо вателю 4 и блоку

6 формирования стартового сигнала, выход которого подключен к пусковому входу анализатора 7. Выход детектора 8 у -излучения

1651104 подключен к регистрационному входу анализаторара 7.

Способ определения акустических характеристик среды осуществляют следующим образом.

В исследуемой среде 2 возбуждают упругие колебания с помощью генератора 5 и пьезообразователя 4. Мессбауэровское $ излучение от источника 1 направляют на исследуемый объект 2. Упругие колебания, проходя через исследуемую среду, возбуждают колебания мессбауэровских ядер поглотителя с амплитудой, зависящей от толщины исследуемой среды: чем больше толщина среды, тем меньше амплитуда акустических волн, дошедших до поглотителя и соответственно меньше амплитуда колебаний мессбауэровских ядер. Число поглощенных мессбауэровским поглотителем у-квантов в свою очередь зависит от амплитуды колебаний мессбауэровских ядер: чем больше амплитуда колебаний, тем меньше число поглощенных .мессбауэровских уквантов. Таким образом, число зарегистрированных детектором 8 у-квантов изменяется во времени, т.е, наблюдается модуляция g-излучения акустическими волнами. Детектор 8 преобразует модулированное у -излучение в электрические сигналы, которые поступают на регистрационный вход анализатора 7. Одновременно на пусковой вход анализатора 7 от блока 6 формирования поступают стартовые импульсы, сформированные от одной и той же фазы каждого периода колебаний выходного сигнала генератора 5. Стартовый импульс служит для запуска многоканального анализатора 7. в котором имеет место последовательное автоматическое функционирование каналов на строго определенное время.

Каждый канал анализатора связан с определенной частью периода акустического колебания и накапливает информацию о числе у-квантов, поступивших на детектор за время своего функционирования. Информация, накопленная в каналах, дает картину рвспределения числа зарегистрированных уквантов от времени. Как было указано выше, это осциллирующая кривая с периодом, равным периоду акустических колебаний (см.фиг.3), Эту кривую снимают при произвольных двух толщинах среды. При этом в обоих измерениях стартовые импульсы подают на пусковой вход анализатора 7 с одной и той же фазы акустического колебания. Так как акустические колебания, начатые на входной поверхности исследуемой среды, достигают приемной поверхности в фазе р, то при изменении толщины среды нэ величину hd акустические колебания, нача-. тые на входной поверхности, с той же фазы достигают приемной поверхности в фазе

pz. Измеряя фазовый сдвиг Ьр = — p

5 можно определить скорость распространения акустического колебания в исследуемой среде, поскольку эти величины связаны соотношением

hd

10 V= 2 Ж, (1) где f — частота акустического колебания.

Так как обе кривые зависимости числа зарегистрированных у-квантов от времени (см. фиг.3) имеют период Т модулирующего

15 акустического колебания, то тот же фазовый сдвиг hp имеют также и минимумы интенсивности мессбауэровского излучения на этих кривых, Измеряя временной сдвиг Лt минимума интенсивности мессбауэровско20 го излучения, одновременно наблюдают и искомый фазовый сдвиг, так как они пропорциональны

hp- 1- hi.

2л

25 Способ позволяет также определять колебательную скорость акустической волны в исследуемой среде, а также коэффициент затухания акустических колебаний в исследуемой среде. Колебательную скорость аку30 стической волны определяют путем измерения числа зарегистрированных уквантов от времени. Зависимость числа зарегистрированных у -квантов от времени определяется выражением

И(С) =й. 1 где Np — число у-квантов в единицу времени вне резонанса (эту величину определяют регистрацией числа у-квантов при выключенном генераторе 5);

Р- эффективная толщина поглотителя;

V(t) — скорость движения поглотителя;

il- длина волны у-кванта;

45 r ширина линии поглощения у-кванта;

ЛХ вЂ” энергетический сдвиг между резонансными частотами излучения и поглоще50 svA (ЛХ вЂ” у — ) шр-й3 аь — резонансная частота излучения уквантов;

ub — резонансая частота поглощения

55 у-квантов, В этом выражении N(t) измеряют экспериментально; значения P,il, Г и Л Х известны. Таким образом. решая обратную задачу, можно определить V(t) — скорость движения поглотителя, которая представля1651104 ет собой колебательную скорость акустической волны в исследуемой среде. Коэффициент затухания акустических колебаний в исследуемой среде определяют по формуле

1 Ао01 5

d2 d1 Ао d2 где d1 и d2 — произвольные две толщины исследуемой среды;

Aod1 и Aod2 — амплитуды акустических колебаний на выходной поверхности среды 10 при ее толщинах соответственно d1 и dz.

АМПЛИтудЫ Aod1 И Aod2 ОПрЕдЕЛявт Иэ выражения

V (t ) = 2Л f Ap do Slfl (2 K f 1 + фо ), где f частота акустического колебания (частота генератора 5); ро — начальная фаза.

ДЛя ОПрЕдЕЛЕНИя Аоб1 И AodZ СНаЧаЛа определяют иэ (1) 1/1 и V2, измеряя М1 и N2.

Временная регистрация изменения числа у-квантов исключает необходимость многократного изменения толщины образца. До- статочно снять зависимость относительной интенсивности мессбауэровского излучения от времени для двух произвольных тол- 25 щин образца, В случае измерений в сильнопоглощающих средах обеспечивается возможность измерений в режиме рассе- ;. яния ) -излучения. Это позволяет расширить диапазон измерений в сторону низких частот и испольэовать более толстые образцы.

Формула изобретения

Способ определения акустических характеристик среды, заключающийся в том, что в исследуемой среде возбуждают акустические колебания, облучают ее мессбау- эровским у -излучением, регистрируют параметры у -излучения. модулированного акустическими колебаниями, прошедшими через исследуемую среду при разных ее толщинах, по которым судят о контролируемых характеристиках среды, отличающийся тем, что, с целью повышения точности и расширения частотного диапазона в сторону низких частот, регистрируют интенсивность мессбауэровского у-излучения для двух толщин среды, начиная с одинаковых значений фаэ акустических колебаний, а скорость распространения и затухание акустических колебаний и колебательную скорость акустической волны определяют по временному сдвигу минимумов интенсивностей мессбауэровского у-излучения.

1651104

Фиг. 2 иа

2,0

2,5 f,мсек

Редактор T,Øàãoeà

Заказ 1979 Тираж 329 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул. Гагарина. 101

Ф,70

3,90

1 а5

ФигЗ

Составитель И.Ардашева

Техред M.Ìîðãåíòàë Корректор Л.Бескид