Способ определения коэффициента поглощения ультразвука Советский патент 1991 года по МПК G01N29/00 

Изобретение относится к исследованию акустических свойств материалов и может быть использовано для опреде- ления коэффициента 06 поглощения ультразвука.

Цель изобретения - повышение точл ности определения коэффициента поглощения ультрлзвука.

На фиг. 1 изображена блок-схема устройства, реализующего способ, на фиг. 2 - зависимость сигнала U- на принимающей пьеэопластине от частоты f.

Устройство, реализующее способ определения коэффициента oL поглощения, содержит генератор 1 высокочастотного

электрического тока, который может работать в непрерывном режиме, если его питание осуществляется от источника 2 постоянного напряжения, или в импульсном режиме, если его питание осуществляется от генератора 3 прямоугольных импульсов. Частота генерируемого высокочастотного электрического тока определяется частотомер-ом 4. Исследуемый материал 5 находится между двумя плоскими параллельными одна другой пьезопластинами 6 и 7. Устройство включает линейный широ16494134

Переключатели П{ и Пй (фиг. 1) ставят в такое положение, чтобы пье- эопластина 6 была подключена к генератору 1, а пьезопластина 7 была подключена ко входу усилителя 8. Генератор 1 включают в непрерывный режим переключателем П и снимают зависимость электрического напряжения 11г на пьезопластине 7 от частоты f генератора 1. Типичная зависимость Uz U(f) приведена на фиг. 2. Исходя из этой зависимости, определяют огибающие максимальных tU,nKC2(f) и мини10

кополосный усилитель 8, измерительный jj мальных ) значений величины

иг. Затем находят значения UMakc(fo)

20

осциллограф 9 и милливольтметр 10. Входное сопротивление усилителя 8 выбирается достаточно большим, чтобы прием сигнала на пьезопластине осуществлялся в режиме холостого хода.

Цель изобретения повышение точности - достигается за счет исключения влияния на результаты измерений неизвестных и трудно поддающихся расчетам коэффициентов отражения от пье-25 зопластин. Определение 06 следует из известных зависимостей, используемых в непрерывном и импульсном способах определения об . Так, при излучении ультразвука первой пьезопластиной зависимость электрического напряжения U на второй пьезопластине от частоты f имеет вид

30

Uz(f). Ана2 О

и соответствующие заданной частоте fQ (см. фиг. 2).

Переключатели Пд и Е„ (фиг. 1) ста-вят в такое положение, чтобы пьезопластина 7 была подключена к генератору 1 а пьезопластина 6 была подключена к входу усилителя 8. Генератор 1 включают в непрерывный режим и снимают зависимость электрического напряжения U на пьезопластине 6 от частоты f генератора, Она имеет тот же вид, что и зависимость логично описанному выше находят ,(О UMVlMl(f), а затем U(fo),. U(f0).0.

Генератор 1 переводят переключателем -П в импульсный режим работы на частоте fQ, при этом не имеет значения, какая из пьезопластин подключается к генератору 1, На другой пластине принимают сигнал в виде серии из прошедаего и переотраженных им- .пульсов и наблюдают его на экране ос- циллографа 9. Измеряют амплитуды U( прошедшего и первого отраженного U импульсов.

и

и„

(1 +

где 9 С

j R

U. (1 - R)Ch9l +

+ j2frf/C; скорость звука

коэффициент отражения от вт

рой пьезопластины,

некоторое не зависящее от

частоты напряжение. При импульсном излучении ультразвука первой пьезопластиной амплитуды прошедшего U (1) и первого отраженного U(2) импульсов на второй пьезопластнне связаны соотношением:

и(г| OW

где R

R R f 2«e.

(2)

коэффициент отражения от 4 первой пьезопластины. Из соотношений (1) и (2) вытекае рабочая формула для определения Об .

Способ огфеделения коэффициента поглощения ультразвука осуществляк Т| следующим образом.

(

R)Sh9l

иг. Затем находят значения UMakc(fo)

0

5

0

О

Uz(f). Ана5

2 О

и соответствующие заданной частоте fQ (см. фиг. 2).

Переключатели Пд и Е„ (фиг. 1) ста-вят в такое положение, чтобы пьезопластина 7 была подключена к генератору 1 а пьезопластина 6 была подключена к входу усилителя 8. Генератор 1 включают в непрерывный режим и снимают зависимость электрического напряжения U на пьезопластине 6 от частоты f генератора, Она имеет тот же вид, что и зависимость логично описанному выше находят ,(О UMVlMl(f), а затем U(fo),. U(f0).0.

Генератор 1 переводят переключателем -П в импульсный режим работы на частоте fQ, при этом не имеет значения, какая из пьезопластин подключается к генератору 1, На другой пластине принимают сигнал в виде серии из прошедаего и переотраженных им- .пульсов и наблюдают его на экране ос- циллографа 9. Измеряют амплитуды U( прошедшего и первого отраженного U импульсов.

Определяют коэффициент об поглощения ультразвука муле

на частоте f по фор06 - -fArth -и-ч41Ф

I

макс

(f J

Arth -ЙНИЙЙа 1UAAOKC2 f0)2

In

-ul l

U «7 J

где 1 - расстояние между пьезопласs тинами. %

Последовательность описанных выше операций не имеет значения при реализации способа определения коэффициента об поглощения ультраЧРУКЯ.

5164

Формула изобретения

1

Способ определения коэффициента поглощения ультразвука, заключающийся .в том, что в исследуемую среду помещают пьезопластину и отражатель, возбуждают с помощью пьезопластины непрерывные ультразвуковые колебания, измеряют зависимость сигнала с пьезопласти- ны от частоты возбуждения, с учетом которой определяют коэффициент поглощения ультразвука, отличающийся тем, что, с целью повышения точности определения коэффициента поглощения ультразвука, в качестве отражателя используется другая пьезо- пластина, поочередно возбуждают непрерывным сигналом первую и вторую пьезопластины, измеряют соответствен- но зависимости от частоты f возбуждения сигналов на второй U2(f) и первой

3

U,(f) пьезопластинах, определяют огибающие максимумов и минимумов полученных зависимостей

и U,

«аке/

.«««(Ј

UMMn,(f) соответственно, определяют по ним UMI||ta, Uwaw и UWHW на частоте f 0, затем возбуждают импульсные ультразвуковые колебания на частоте f с помощью одной

о

из пьезопластин, измеряют амплитуды прошедшего U и первого отраженного импульсов на другой пьезопласти- не и рассчитывают коэффициент поглощения ( на частоте Ј0 по формуле

-2 йи41Ф +

ц

шкс

(fo)

+ Arth 2аш(Ы . 1. ln -U-lJ

Art U«a,c2(f0) 2 1П J

где 1 - расстояние между пьезопласти- нами.

Изобретение относится к исследо- ванию акустических свойств материалов и может быть использовано для определения коэффициента поглощения ультразвука. Целью изобретения является повышение точности определения коэффициента поглощения ультразвука. В исследуемую среду помечают две плоские параллельные друг другу пьезопласти- ны. Поочередно возбуждают непрерывным сигналом первую и вторую пьезопласти- ны. Измеряют соответственно зависимости от частоты возбуждения f сигналов на второй U2(f) и первой Uj(f) пьезопласткнах. Определяют огибающие максимумов и минимумов полученных зависимостей имвмгШ, имииг(Ј) и имаке (О , UMMKl(f). Определяют по ним Чщкс2 Ц Ш2 uM«Mi U Mw4Ha частоте f0 .Затем возбуждают импульсные ультразвуковые колебания на частоте fe с помощью одной из пьезопластин. Измеряют амплитуды прошедшего U 5 и первого отраженного Ц/г импульсов на другой пье- зопластине. Рассчитывают коэффициент поглощения об на частоте f 06 1/lfArth UMHH,(f0)/UWKC + Arth U/ttMl/z(f0)/U/MaKC,(f0) - - 1 /21nU «)/U a, где 1 - расстояние между пьезопластинами. 2 ил. 0 по формуле AW«,(fn) + La,

г./

U9(t)

Укахсг (Л