Способ определения параметров распространения акустических колебаний в средах Советский патент 1990 года по МПК G01N29/00 

Изобретение относится к акустическим измерениям и может быть использовано, в частности, для акустической диагностики механических свойств материалов при неразрушающем контроле.

Цель изобретения - повышение производительности и точности измерений в условиях наложения колебаний различных типов.

На фиг. 1 изображена схема осуществления способа; на фиг. 2 - пример изменения характера распределения разнотипных составляющих в принятых колебаниях за счет демпфирования.

Способ определения параметров распространения акустических колебаний в средах может быть осуществлен следующим образом.

На поверхности среды, например, материала в виде пластинки 1, в точке xi в моментах времени ti излучают импульсы колебаний с направлением поляризации колебаний а, нормальным к поверхности пла- стинки. При этом вдоль пластинки распространяются изгибные, а также продольные волны, возникающие за счет поперечных деформаций материала. Колебания 2, соответствующие этим волнам, принимают в точке Х2 пластины как суммарные, в которых на сигнал продольных волн со временным сдвигом налагается сигнал более медленных изгибных волн. Участок поверхности пластинки между точками xi и Х2 периодически нагружают демпфером 3 или отражателем, что вызывает уменьшение амплитуды сигнала изгибных волн в принятых

колебаниях 4, причем уровень сигнала продольных волн на фронте сигналов остается практически постоянным. Тем самым варьируется распределение амплитуд разнотипных составляющих в принятых в точке Х2 колебаниях, Принятые колебания 2 и 3 сравнивают на экране осциллографа. По характеру изменения распределения их амплитуд при демпфировании судят о типах волн, причем слабая зависимость амплитуды колебаний на фронте принятых волн указывает на присутствие продольной волны, а выраженная зависимость амплитуд колебаний на последующем участке принятых волн от демпфирования - на присутствие изгиб- ной волны. Время распространения ти фронта изгибных волн измеряют по вступлению участка динамических скачков амплитуды в сравниваемых колебаниях 2 и 4 за счет частичного демпфирования этих волн, а скорость распространения фронта получаХ7 - Х1

ют по зависимости Си Скорость

ьи

распространения фронта продольных волн

Х2 - Х1

Сп

Гп

определяют как обычно по переднему фронту принятых колебаний. По полученным скоростям и известным соотношениям могут быть получены параметры материала, такие, как модули упругости, коэффициенты поперечных деформаций.

Аналогичным образом измерения проводят при изменении поляризации излучаемых в точке xi колебаний в положениях а и а , причем также изменяется соотношение амплитуд сигналов продольных и изгибных волн в принятых в точке ха колебаниях.

В ограниченной пластинке поочередно периодически нагсужают торцовые плоскости демпфером 5, О вступлении фронта от- раженных волн судят аналогичным образом. По ней измеряют скорость продольных волн.

Кроме того, в точке xi в смежных полупериодах времени помимо импульсов колебаний с направлением поляризации коле- баний а, нормальным к поверхности пластинки, дополнительно вводят идентичные по форме и синхронные импульсы колебаний с направлением поляризации колебаний а вдоль направления хш, например, посредством взаимно нормально ориентированных излучателей. Это также изменяет соотношение уровней сигналов продольных и изгибных волн в принятых колебаниях. Время измеряют аналогичным образом.

Для удобств сравнения принятых в точке Х2 колебаний при измерении различие в

амплитудах колебаний для сигнала продольных волн может быть компенсировано электрическим путем. Вариация распределения амплитуд разнотипных составляющих в принятых колебаниях, состоящих из разночастотных типов волн, может быть осуществлена также при помощи полосового фильтра.

Для автоматизации измерения колебамияг, вводимые в точке хч и принимаемые в точке Х2, могут быть регистрированы дискретно и переданы в ЭВМ для математической обработки, причем параметры распространения колебаний на фоне наложений от колебаний более быстрых волн получают по временному сдвигу и форме разностного сигнала от принятых колебаний с отличающимися распределениями амплитуд разнотипных составляющих.

Формула изобретения 1. Способ определения параметров распространения акустических колебаний в средах, заключающимся в том, что в исследуемую среду излучают акустические колебания, принимают их после прохождения через среду, изменяют условия распространения излучаемых колебаний в процессе излучения, измеряют характеристики

принятых сигналов и с их учетом определя-- ют параметры распространения акустических колебаний в исследуемой среде, отличающийся тем, ч,то с целью повышения производительности и точности измерений в условиях наложения колебаний разных типов волн, в процессе излучения изменяют распределения амплитуд разнотипных составляющих колебаний, в качестве характеристики принятых сигналов

используют их форму, а параметры распространения акустических колебаний определяют с учетом зависимости изменения формы принятых колебаний от изменения распределения амплитуд их составляющих.

2. Способ поп. 1,отличающийся

тем, что распределение амплитуд разнотипных составляющих колебаний изменяют на- гружением пути их распространения.

3. Способ поп. 1,отличающийся

тем, что распределение амплитуд разнотипных составляющих сигналов изменяют путем изменения направления поляризации излучаемых или принимаемых колебаний. 4. Способ гоп. 1,отличающийся

тем, что распределение амплитуд разнотипных сотавля щих колебаний изменяют пу- тем излучения дополнительно в исследуемую среду колебаний известного типа.

5. Способ по пп. 1 и 2, отличаю- щ и и с я тем, что в исследуемой среде выполняют плоскость отражения, а нагружение пути распространения колебаний осуществляют путем нагружения плоскости отражения в среде.

Изобретение относится к акустическим измерениям и может быть использовано, в частности, для диагностики механических свойств материалов. Цель изобретения - повышение производительности и точности измерений в условиях наложения различных типов колебаний. Для определения параметров распространения акустических колебаний в процессе излучения изменяют распределение амплитуд разнотипных составляющих сигнала, а параметры распространения сигналов определяют с учетом зависимости изменения формы принятых сигналов от изменения распределения амплитуд их составляющих. Изменение распределения амплитуды может осуществляться нагружением пути распространения сигналов или изменением направления поляризации излучаемых или принимаемых сигналов, или дополнительным излучением в среду колебаний известного типа. Нагружение пути распространения колебаний может осуществляться нагружением плоскости отражения в среде. 4 з.п.ф-лы, 2 ил.

Фиг.1

Фиг 2