Способ определения акустического сопротивления материалов с неровной поверхностью Советский патент 1989 года по МПК G01H15/00 

Изобретение относится к -акустическим методам -неразругаающих испытаний и может быть использовано для исследования материалов с неровной поверхностью.

Цель изобретения - расширение области применения способа путем обеспечения возможности проведения измерения при сухом контакте исследуемо- го и эталонного материалов.

На чертеже представлена акустическая схема, поясняющая реализацию способа.

Способ определения акустического сопротивления материалов с неровной :поверхностью реализуют следующим образом.

Исследуемьй материал I, имеющий неровную поверхность, приводят в соприкосновение с эталонным материалом

2. Ультразвуковым преобразователем (не показан) в направлении границы контакта излучают ультразвуковые колебания 3 и 4 с амплитудой . Часть 5 колебаний 3, попадаюпшх в места соприкосновения иссл,едуемого 1 и эталонного 2 материала, проходит в исследуемый материал 1, а часть 6 коЗатем снова излучают импульс у тразвуковых колебаний в направлен границы контакта исследуемый - эт лонный материал. В общем случае е амплитуда А ,дд отличается от перво чальной. Так как акустическое соп тивление эталонного материала мен ется, соотношение амплитуд частей

лебаний отражается в обратном направ- ю 5 и 6 также изменяется. При этом

лении. Колебания 4, попадающие в места отсутствия соприкосновения исследуемого 1 и эталонного 2 материалов, полностью отражаются«в обратном направлении в форме колебаний 7. Часть 6 колебаний и колебания 7 формируют в совокупности эхосигнал, отраженный от границы сухого контакта.

При этом выполняются следующие соотношения:

амплитуда колебаний 7 по отношени к АПДД не меняется, таким образом выполняются соотношения

15

20

-о(,А i,+0(1,

где - ампл1итуда нового отраже ного сигнала;

R - коэффициент отражения ул тразвука в местах сопри сновения исследуемого и эталонного материалов. Измеряют амплитуду А. и опре ляют конечный коэффициент В.А. / отражения ультразвука от границы хого контакта исследуемый -. этало ный материал.

(.

,+oi,

-ci.A naA+ct R A

noiTJ

ОТр

R А - амплитуда отраженного сигнала;

истинный начальный коэффициент отражения ультразвуг - ка в местах соприкосновения исследуемого и эталонного материалов; долевые части площади по- . верхности эталонного материала соответственно в местах ее соприкосновения и отсутствия соприкосновения с поверхностью исследуемого материала. Производят измерение амплитуды

и ci. эхосигнала A

OTp

и определяют величину

,/ . / л I

начального коэффициента , /Апдд отражения.ультразвука от границы сухого контакта исследуемый - эталонный материал.

Далее производят изменения акустического сопротивления эталонного материала. Указанную операцию произвог дят одним из указанных способов: заменой исходного материала на другой с о.тличным акустическим сопротивлением, химическим воздействием на эталонный материал, механическим нагру- жением эталонного материала, приложением к эталонному материалу внешнего электрического и магнитного-полей, а в качестве эталонного материала используют соответственно либо электро- стрикцион1Л)1й, либо магнитострикцион- ный ма т ер иал.

Затем снова излучают импульс ультразвуковых колебаний в направлении границы контакта исследуемый - эталонный материал. В общем случае его амплитуда А ,дд отличается от первоначальной. Так как акустическое сопротивление эталонного материала меняется, соотношение амплитуд частей

5 и 6 также изменяется. При этом

амплитуда колебаний 7 по отношению к АПДД не меняется, таким образом, выполняются соотношения

-о(,А i,+0(1,

где - ампл1итуда нового отраженного сигнала;

R - коэффициент отражения ультразвука в местах соприкосновения исследуемого и эталонного материалов. Измеряют амплитуду А. и определяют конечный коэффициент В.А. отражения ультразвука от границы сухого контакта исследуемый -. эталонный материал.

Учитывая, что

R

Z2.-Z,

R

. Z.,+Z,

где Z и Z - первоначальное и измененное соответственно акустические сопротив- 35ления эталонного материала,

искомую величину акустического сопротивления исследуемого материала определяют нз вьфажения

Zi(H-R2)-Z,(l+R,)

R, -R ормула изобретения

1. Способ определения акустического сопротивления материалов с неровной поверхностью, заключающийся в том, что исследуемый материал при- водят в соприкосновение с эталонным материалом, излучают в него ультраг., звуковой импульс, принимают отраженный от границы исследуемь1Й - эталонный материал эхосигнал, измеряют его амплитуду, определяют коэффициент Я отражения ультразвука от сухой границы контакта исследуемый - эталонный материал и полученные данные используют для нахождения акустического сопротивления Z материала, отличающийся тем, что, с целью расширения области применения способа путем обеспече- ния возможности проведения измерения при сухом контакте исследуемого и эталонного материалов, изменяют акустическое сопротивление эталонного материала, повторно излучают в на- правлении границы иссл.вйуемый - эталонный материал ультразвуковой импульс, принимают отраженный эхосиг- нал, измеряют его амплитуду, определяют коэффициент Rj отражения ультра- звука от сухой границы исследуемый - эталонный материал, а акустическое сопротивление Z исследуемого материала определяют по формуле

7 - L2.Ll.±Ы-li. ,

/ т тч

.

Z - первоначальное акустическое сопротивление эталонного материала;

акустическое сопротивление, эталонного материала после изменения.

Z. с0 5

0

5

2.Способ по п. 1, отличающийся тем, что изменение акустического сопротивления эталонного материала производят путем использования в качестве эталонного материала с другим химическим составом,

3.Способ по п. 1, отличающийся тем, что изменение акустического сопротивления эталонного материала производят путем механического нагружения этого материала.

А, Способ по п. 1, отличающий с я тем, что в качестве эталонного материала используют элек- трострикционный материал и изменение его акустического сопротивления осуществляют путем изменения электрического поля, приложенного к элект- рострикционному материалу.

5. Способ по п. 1, отличающийся тем, что в качестве эталонного материала используют маг- нитострикционный материал, а изменение его акустического сопротивления осуществляют путем изменения магнитного поля, приложенного к магнито- стрикционному материалу.

Изобретение относится к акустическим методам неразруиающих испыта- .ний и может быть использовано для исследований материалов с неровной поверхностью. Целью изобретения является расширение области применения способа путем обеспечения возможности проведения измерения при сухом контакте исследуемого и эталонного материалов. Исследуемый материал niSH- водят в соприкосйовение с эталонным, в исследуемый материал через эталон- ньй излучают ультразвуковой, импульс, определяют коэффициент R, отражения : ультразвука от границы иccлeдye f IЙ - эталонный материал, затем изменяют акустическое сопротивление эталонного материала одним из нижеперечисленных способов: путем изменения его химического состава, с помощью его механического напряжения, приложени-: ем внешнего электрического или магнитного поля при использовании в качестве эталонного электрострикционно- го или магнитострикционного матери- алов соответственно. Излучают в исследуемый материал через эталонный ультразвуковой импульс, определяют коэффициент R, а акустическое сопротивление Zx исследуемого материала определяют по формуле (1 + +R.j)-Z, (1+Я2)(К,-К),.где Z, - первоначальное акустическое сопротивление эталонного материалаJ акустическое сопротивление эталонного материала после изменения. 4 з.п. ф-лы, 1 ип. S