Способ определения термоупругих характеристик материала Советский патент 1990 года по МПК G01N23/00 

1

(21)4401129/31-25

(22)04.04.88

(46) 30.01.90. Бюл. № 4

(71)Харьковский государственный университет им. А.М.Горького

(72)А.И.Калиниченко и Г.ъ. Попов

(53)536.41.08 (088.8)

(56)Воловик В„ Д. и др. О природе упругих волн от потоков быстрых частиц в жидкостях и об акустической регистрации частиц высоких энергий. Препринт ИЛИ АН СССР, П-0092. М. , 1987, с. 10-14.

(54)СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ТЕРМОУПРУГИХ ХАРАКТЕРИСТИК МАТЕРИАЛА

(57)Изобретение относится к физическим методам исследования термоупругих характеристик материалов, в частности параметра Грюнайзена конденсированных сред и газов. Цель изобретения - снижение времени определения температурной зависимости параметра Грюнайзена. Для этого в исследуемом образце создают неоднородное температурное поле и локально облучают импульсным пучком проникающего излучения по всей длине температурного поля путем относительного перемещения образца и пучка, получая ряд термоакустических сигналов, по амплитудах которых определяют искомую зависимость. В другом варианте широким пучком облучают образец на всей длине температурного поля и по форме зарегистрированного термоакус- тического сигнала судят о температурной зависимости параметра Грюнайзена в диапазоне перепада температур в образце. 1 з.п. ф-лы. 4 ил.

ве

Изобретение относится к физическим методам исследования термоупругих характеристик материалов, в частности параметра Грюнайзена конденсированных сред и газов. Цель изобретения - снижение времени определения температурной зависимости параметра Грюнайзена. Для этого в исследуемом образце создают неоднородное температурное поле и локально облучают импульсным пучком проникающего излучения по всей длине температурного поля путем относительного перемещения образца и пучка, получая ряд термоакустических сигналов, по амплитудам которых определяют искомую зависимость. В другом варианте широким пучком облучают образец на всей длине температурного поля и по форме зарегистрированного термоакустического сигнала судят о температурной зависимости параметра Грюнайзена в диапазоне перепада температур в образце. 1 з.п. ф-лы. 4 ил.

Изобретение относится к физическим методам исследования термоупругих характеристик материалов, в частности параметра Грюнайзена конденсированных сред и газов.

Цель изобретения - снижение времени определения температурной зависимости параметра Грюнайзена.

На фиг. 1 показан вариант схемы реализации способа в случае сканирования импульсным пучком проникающего излучения (ИППИ) по стержневому образцу; на фиг. 2 - формы термоакустических сигналов, возбуждаемых в различных точках неоднородного лоля температур исследуемого образца ИППИ; на фиг. 3 - вариант схемы реализации способа в случае, когда диаметр ИТОГИ

равен пространственной области неоднородного поля температур в исследуемом образце; на фиг. 4 - форма термоакустического сигнала, возбуждаемого в образце ИППИ с диаметром, равным пространственной области неоднородного поля температур.

Способ осуществляется следующим образом.

Пусть в образце 1 (фиг. 1), имеющем форму квазиодномерного стержня, непосредственно перед облучением в заданном интервале температур создано неоднородное пространственное поле 2 - температур Т(х) известного профиля, которое не меняется со временем. Импульсным пучком 3 проникающего излучения (ИППИ) облучают всю пространстОт

венную область температур в исследуемом образце путем сканирования ИППИ по образцу 1, т.е. в последовательные моменты времени ИПТШ взаимодействует с образцом в зонах 4, 5, 6..., характеризующихся координатами Хч, , Х6 .... Возбуждаемые термоакусти- - ческие сигналы регистрируются широкополосным акустическим детектором 7. Электрический сигнал с акустического детектора поступает на вход регистрирующего устройства, например на экран осциллографа (не показан). По амплитудам термоакустических сигналов определяют температурную зависимость параметра Грюнайзена. Температурное поле Т(х) создают, например, с помощью нагревателя 8, контактирующего с одним концом стержневого образца 1 . Последовательное создание зон взаимодействия 4, 5, 6 ... обеспечивается сканированием ИППИ вдоль неоднородного пространственного поля температур исследуемого образца или перемещением образца относительно неподвижного ИППИ.

Диаметр пучка d, определяющий размер каждой из областей взаимодействия, предполагается настолько малым, что температурное поле в пределах каждой области можно считать постоянным и равным Т 4 Т(Х4); Т5 Т(Х5);

Т, T(Xfi)

для областей 4, 5,

л ь ,

«d/S, где Јп- длительность импульса пучка проникающего излучения; S - скорость звука вещества исследуемого образца, в областях 4, 5, 6... генерируются термоакустические сигналы, осциллограммы которых приведены на фиг. 2, с амплитудой

где Ј (Х-х , - St) -плотность поглощен- ной энергии ИППИ в веществе исследуемого образца; X - координата расположения акустического детектора

Пунктиром на фиг. 2 показано распределение плотности поглощенной энер гии Ј(х) в каждой из областей взаимодействия, которая в процессе все- го измерения остается постоянной. Из уравнения (1) получаем

& t леечке

Ј м«кс

Г(Т.) 2

(2)

0

5

0

5

0

5

0

5

0

5

что позволяет по максимумам термоакустических сигналов, генерируемых в областях 4, 5, 6.... образца, характеризующихся различными температурами Т4 Ту, Т6 ..., определить значение параметра Грюнайзена образца Г(Т4), rdj), Г(Т6).... Облучив последовательно всю пространственную область неоднородного поля температур исследуемого образца, по амплитудам термоакустических сигналов определяют температурную зависимость параметра Грюнайзена. В этом варианте реализации способа время снятия температурной зависимости параметра Грюнайзена определяется временем сканирования ИППИ по образцу либо временем перемещения образца от его начала до конца в поле неподвижного пучка и может составлять величину порядка 1-1000 с.

В другом варианте способа (фиг. 3) ИППИ 3 создает единственную зону 4 взаимодействия с образцом, в которой температурное поле Т(х) существенно изменяется в диапазоне Тмин : Т Тме(кс В этом случае в зоне взаимодействия генерируется один акустический импульс

6(t) -|- (X-St)JЈ(x - St), (3)

осциллограмма которого приведена на фиг. 4. Пунктиром на фиг. 4 показано известное распределение плотности поглощенной энергии в области взаимодействия ИППИ с образцом. Из уравнения (3) получаем:

г т(х) б( 2С|-2Ц/Ј(Х) (4)

в диапазоне температур Тмцн T TWOIW.

Этот вариант реализации способа позволяет обеспечить минимальное время снятия зависимости Г(Т) путем однократного облучения широким пучком проникающего излучения исследуемого образца, перекрывающего своим диаметром всю пространственную область неоднородного поля температур известного профиля. В этом случае время измерения температурной зависимости Г(Т) определяется временем формирования акустического сигнала Ј, d/S+ Ји и временем задержки прихода акустического сигнала }г B/S, где t - расстояние от области взаимодействия ИППИ с образцом до акустического детектора, и может составлять величину Ci+ l i 10-J- tO V

ttm «tit ttttt

333

Фиг1

/(регистратору

1539618

ttt Hffttttt

ФМ.4

Составитель К.Кононов Редактор А.Маковская Техред М.Ходанич

ОД

X

к регистратору

Корректор Т.Палий