Способ измерения акустического сопротивления материала Советский патент 1986 года по МПК G01N29/00 

Изобретение относится к акусти- ческим измерениям и может быть использовано для измерения акустических свойств образцов неоднородных демпферов пьезоэлектрических преобразователей

Цель изобретения - расширение технологических возможностей за счет измерения волнового сопротивления неоднородного демпфера, соединенного с пьезоэлементом, за счет дополнительного измерения акустического давления, создаваемого контактирующей с демпфером поверхностью пьезоэлемента.

На чертеже представлено устройство для осуществления способа измерения акустического сопротивления материала .

Устройство содержит пьезоэлемент 1 с неоднородным демпфером 2, помещенные в иммерсионную среду 3 широ- кополосньй акустический зонд 4, приемник 5, генератор 6, автоматический переключатель 7, синхронизатор 8, два аналого-цифровых преобразователя 9 и 10 и цифровое вычислительное , устройство 11.

Способ измерения акустического сопротивления материала осуществляется следукяцим образом.

Пьезоэлемент 1 с исследуемым неоднородным демпфером 2 помещают в кювету с импульсной средой 3. Пьезоэлемент 1 возбуждают скачком электрического напряжения, поступающего с генератора 6, Причем, время нарастания фронта скачка электрического напряжения выбирают из условия, что оно меньше времени прохождения упругой волны через пьезоэлемент 1. Это условие обеспечивает отсутствие интерференции упругих волн. Одновременно с генератора 6 на управляющий вход синхронизатора 8 поступает управляющий импульс для запуска синхронизатора 8. В исходном состоянии выходы аналого-цифровых преобразователей 9 и 10 отключены от выхода приемника 5 с помощью автоматического переключателя 7, управляемого синхронизатором 8. Излученные в иммерсионную среду 3 рабочей поверхностью пьезоэлемента 1 и поверхностью, контактирующей с демпфером 2, акустические импульсы давления. А, и А принимаются широкополосным акустическим зондом 4. Причем амплитуда импульса

10

15

459962

давления в иммерсионной среде, излученного рабочей поверхностью пьезоэлемента 1, определяется выражением

5 А ,,

где К еК/{гд+г„)- коэффициент преобразования напряжения в колебательную скорость рабочей поверхностью пьезоэлемента;

е - пьезоэлектрическая постоянная ; Е - напряженность электрического

поля;

2-0- волновое сопротивление иммерсионной среды;

20 2. - волновое сопротивление пьезоэлемента.

мплитyдa импульса давления в иммерсионной среде, излученного поверхностью пьезоэлемента 1, контак- 25 тирующая с демпфером 2, определяет- ся выражением

,А, ,

где К еЕ/(Z +Z-J-коэффициент преобi Ил

разования напряжения в колебательную скорость тьшь-- ной поверхностью пьезоэлемента; Kjj, - входное волновое сопротив ление демпфера пьезоэлек- трического преобразователя; Г 2Zo/(Zg+Z,) - коэффициент прохождения акустическим импульсом границы 0 .пьезоэлемент - иммерсион1 ая среда. В первом такте каждого цикла измерений автоматический переключатель 7 первым импульсом с первого выхода 45 синхронизатора 8 переводится в состояние, при котором выход приемника 5 соединен с входом аналого-цифрового преобразователя 9. Таким образом, принятьй акустический импульс 50 давления А поступает на вход аналого-цифрового преобразователя 9, а первым импульсом, поступающим ic вто- рого выхода синхронизатора В, величина А в аналого-цифровом преобра- 55 зователе 9 преобразуется в пропор- . ниональн-;™ ей цифровую величину . С выхода аналого-цифрового преобразователя 9 цифровая величина

30

35

N записывается в буферный регистр цифрового вычислительного устройства 11. Во втором такте каждого цикл измерений автоматический переключатель 7 вторым импульсом с первого выхода синхронизатора 8 переводится в состояние, при котором выход приемника 5 соединен с входом аналого- цифрового преобразователя 10. Им- . пульс давления А на вход аналого- цифрового преобразователя 10 поступает с полярностью, противоположной полярности А. Третьим импульсом, поступающим с первого выхода синхронизатора 8, автоматический переключатель 6 переводится в исходное состояние. Вторым импульсом, поступающим с второго выхода синхронизатора 8, величина А в аналого-цифровом преобразователе 10 преобразуется g пропорциональную ей величину N . С выхода аналого-цифрового преобра- зователя 10 цифровая величина N записывается в буферньй регистр цифрового вычислительного устройства 11. В этом устройстве осуществляется расче волнового сопротивленияпо формуле

V

2A.t - Аг

.„,

Z, - волновое сопротивление пьёзЪ- элемента с неоднородньм демпфером.

1245996

Формула

изобретений

Способ измерения акуспгческого сопротивления материала, заключаю- щийся в том, что в иммерсионную среду помещают на некотором расстоянии пьезоэлемент и зонд акустических колебаний, возбуждают пьезоэлементы импульсом электрического напряжения

и измеряют зондом акустическое давление А,, создаваемое рабочей поверхностью пьезоэлемента, о т л и ч а ю щийся тем, что, с целью расширения технологических возможностей

за счет измерения волнового сопротивления неоднородного демпфера, соединенного с пьезоэлементом, возбуждение пьезоэлемента осуществляют импульсом, время нарастания фронта

которого меньше времени прохождения упругой волны через пьезоэлемеит, измеряют акустическое давление А, создаваемое контактирующей с демпфером поверхностью пьезоэлемента, а волновое сопротивление 2, определяют по формуле

7 -7 Аг 2.-2„ - А .

де Т и-волновое сопротивление пьезоэлемента с неоднородным демпфером.

Изобретение относится к акустическим измерениям и может быть использовано дли измерения акустических свойств образцов неоднородных демпферов пьезоэлектрических преобразователей. Целью изобретения является расширение технологическрйс возможностей за счет изменения волнового сопротивления неоднородного демифера, соединенного с пьезозле- ментом, за счет дополнительного измерения акустического давления, создаваемого контактирующей с демпфером поверхностью пьезоэлемента. Согласно способу измерения акустического сопротивления материала, пьезоэлемент с исследуемым неоднородным демпфером помещают в кювету с иммерсионной средой. На пьезоэлемент подают импульс электрического напряжения, у которого время нарастания фронта меньше времени прохождения упругой волны через пьезоэлемент. Измеряют акустические импуль- .сы давления, создаваемые рабочей поверхностью пьезоэлемента и поверхностью, контактирующей с демпфером. По измеренным амплитудам импульсов рассчитывают акустическое сопротивление неоднородного демпфера. 1 ил. С (Л ISD 4i СД о со Од

Редактор Н. Яцола

Составитель Г. Федоров Техред О.Сопко

Подписное

Заказ 3993/37Тираж 778

ВНИИПИ Государственного комитета СССР

по делам изобретений и открытий 113035, Москва,, Ж-35, Раушская наб., д, 4/5 - ; Производственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул. Проектная, 4

Корректор М. Пожо

Подписное