Способ измерения скорости и затухания акустических волн в материале Советский патент 1986 года по МПК G01H5/00 

го

о

СП

00 tsD

Изобретение относится к измерительной технике и может быть исполь зовано для акустической диагностики механических свойств конструкционных материалов, физико-механических свойств и напряженного состояния го ных пород как на образцах, так и в массивах. Цель изобретения - повышение точ ности измерения за счет возможности уменьшения расстояния между точками измерения в материале. На фиг. 1 показана схема, реализующая предлагаемый способ. Устройство содержит генератор 1 возбуждения продольных колебаний с частотой О, силовой возбудитель 2 колебаний (например, теле-или радиодинамики), исследуемый материал 3 (в эксперименте - конструкционные стали), преобразователи 4-6 перемещений, нуль-орган 7, блок 8 управле ния, коммутатор 9,, блок 10 вычисления коэффициента затухания d и скорости V. На фиг. 2 показана временная диа рамма работы устройства, реализующе го способ. Способ по определению скорости и затухания волн в материале осущеСтвляют следующим образом. При возбуждении в материале гармонических колебаний амплитудой Ади частотой tO ординаты колебаний в трех точках kh,( ,2,3) , в направлении распространения волны при принятой модели распространения равны в момент времени t: /,Г sinco(t- )AJ sin nOt- )А, sin(li-c4Kh), где lA, ; o 0t; V - скорость распространения приложенных колебаний, is - коэффициент затухания; YK Y(Kh); h - шаг измерений, выбираемьй таким образом, чтобы пере дать форму кривой колебани при фиксированном t. Производя снятие отсчетов ордин колебаний одновременно в трех рав. ноотстоящих на h точках при любых значениях и знаках Y,. , d, АО , h (т.е. в произвольный момент времени), меют следующее соотношение между тсчетами: JK-Y де AI cosuOoh; Af , ,4 Согласно известным тригонометриеским формулам получают; , - «гг cosiOoh- АО -сОСК-ОН - - А, (K-2) s In( %-OO(K-I )h) -s i u)o(K-2) h , A, rsinC%-u:,(K-2)h -5in(a)«Kh-4c)-sIn(y«-u)(K-2)h) sinx v(%-c4Kh)Y., . Выбирая первый момент измерения t таким, чтобы ордината колебаний в ервой на пути распространения точке авнялась в этот момент времени ную, при .V-JfВторое измерение проводят в моент времени f , когда ордината колеаний во второй точке на пути распротранения волны равна нулю: у -Л У trs. - --3 . 3 2 - } Y Таким образом определяют Л- , ) , следовательно и 2К i:7 2h vf V 1 а г ceo s v i arccos (.2, Из последнего соотношения с учетом обозначений для fjj,, ,находят: ti5Y Г Y 1 гу- (Oh/arccos( oV у- 2 т L Отсюда рассчитьшают скорость V и коэффициент затухания .йГпо формулам:УПУГГ arccos ( у. VKVI /Из Вп с- |V ). где Yj , Yg - ординаты колебаний в первом измерении; YJ , Y - ординаты колебаний во втором измерении; h - шаг длины измерений; Ь , j 2fV/ длина волны, с угловой частотой tA возбуждения продольной волны. Устройство для реализации предлагаемого способа работает следующим образом. Нуль-орган 7 фиксирует момент достижения нуля в первой и второй точ ках и подает об этом сигнал в блок 8 управления, представляющий собой триггер, который управляет коммутатором 9, опрашивающимY или . Положительный эффект достигается во-первых, тем, что измерения осуществляют одновременно (дважды в обусловленные моменты времени) в трех находящихся на заранее установленном расстоянии друг от друга (эти расстояния не нужно измерять), формулы расчета просты, определяют сразу оба параметра, используется отношение отсчетов (относительные величины), т.е. уменьшается мультипликативная погрешность измерений. Кроме того, возможно менять (уменьшать) частоту возбуждающих гармонических колебаний .чтобы уменьшить погрешности, связанные с шероховатостью поверхности, от ражениями, исключив необходимость в большой длине образца ( , в результате расширяется класс анализируемых материалов и частотный диапазон анализа. Аппаратурная реализация способа средствами аналоговой или цифровой техники проста, обусловливает малые аппаратурные погрешности способ легко автоматизируется, т.е. повьщ1ается производительность измерений. Формула Изобретения Способ измерения скорости и затухания акустических волн в материале, заключающийся в возбуждении в нем продольной волны и.измерении ординат колебаний в направлении распространения акустической волны, отличающийся тем, что, с целью повьшения точности, измерение ординат производят дважды в трех равноотстоящих точках в направлении распространения акустической волны, сначала регистрируют ординаты во i второй и третьей точках при райенстве нулю ординаты первой точки, за.тем регистрируют ординаты в первой и третьей точках при равенстве нулю ординаты второй точки, а скорость и коэффициент затухания волны опреде- . ляют из соотношений: I Y arccos( J-yf ) 5 1 Y с( Ь(- yf- ), где h То u5- частота возбуждения продольной волны; YjH - ординаты соответственно третьей и второй точек при равенстве нулю ординаты первой точки; У, и Y ординаты, соответственно первой и третьей точек при равенстве нулю ординаты второй точки; расстояние между точками; скорость распространения приложенных колебаний.

Изобретение относится к измерительной технике. Целью изобретения является повьшение точности измерения за счет возможности уменьшения расстояния между точками измерения в материале. В материале возбуждают продольную акустическую волну и измеряют ординаты колеблющихся трех точек в материале, расположенных на равном расстоянии. Сначала регистрируют ординаты во второй и третьей точках при равенстве нулю ординаты первой точки, затем регистрируют ординаты первой и третьей точек при равенстве нулю ординаты второй точки, а скорость и коэффициент затухания волны определяют по математическим формулам. 2 ил.