Устройство для визуализации акустических полей Советский патент 1993 года по МПК G01N29/04 

Изобретение относится к средствам визуализации колебательных процессов и звуковых полей в газах и может быть использовано при неразрушающих испытаниях материалов и изделий.

При исследованиях технических характеристик и неразрушающем контроле пье- зокерамических элементов и изделий из них используется способ визуализации возбужденного в газе(воздухе)ультразвукового поля, основанный на акустотермооптическом преобразовании параметров исходного поля в его визуально наблюдаемое изображение. Устройства визуализации, в основу работы которых положен этот способ, используются для излучения картины стоячих

волн в ультразвуковом диапазоне частот и не могут быть использованы для визуализации структуры бегущих волн на звуковых частотах в силу физических ограничений свойственных этому способу визуализации акустических полей.

Цель изобретения - визуализация акустических полей в звуковом диапазоне частот.

Поставленная цель достигается тем, что в звуковое поле, возбужденное в газе (воздухе), вносится звукопрозрачная пленка. При распространении звука в газе, имеющем статическую температуру Т, возникает перемед,- ная акустическая температурная добавка Т. Следовательно, звукопрозрачная пленка

VI

О СП

СО

о ел

оказывается помещенной в среду, где имеет место периодическое изменение температуры Т. Наличие различия теплофизических параметров звукопрозрачной пленки и газа приводит к явлению аккумуляции пленкой тепла, отбираемого у звукового поля и, как следствие этого, на ее поверхности возникает температурный рельеф Тп (х, у), локальные значения температурных скачков АТ(х, у) Тп(х, у) - Т, в котором пропорциональны соответствующим локальным значениям колебательной скорости U(x, у) звукового поля. Здесь плоскость (х,у)совпадает с поверхностью звукопрозрачной пленки, Температурный рельеф может быть визуализирован посредством тепловизион- ной системы, а это значит, что может быть выявлено распределение колебательных скоростей U (х, у) звукового поля вдоль секущей плоскости, задающейся звукопрозрачной пленкой.

На чертеже показано устройство для визуализации акустических полей.

Устройство содержит исследуемый источник звука 1, создающий в газе звуковую волну 2, на пути которой устанавливается звукопрозрачнэя пленка 3, находящаяся в поле зрения тепловизионного устройства 4.

При возбуждении источника звука 1 электрическим гармоническим сигналом (генератор гармонических сигналов не показан на чертеже) в воздухе возникает звуковая волна 2, распространяющаяся вдоль оси источника звука и взаимодействующая со звукопрозрачной пленкой 3. Этот тип взаимодействия волны со звукопрозрачной пленкой характеризуется тем, что волна практически без ослабления проникает через звукопрозрачную пленку, которая оказывается помещенной в газообразную среду с периодически изменяющейся температурой Т, здесь t акустическая добавка к статической температуре Т среды, вызванная в ней распространяющейся звуковой волной. Наличие периодически меняющейся температуры Т и различие термофизических параметров газа и звукопрозрачной пленки приводит к эффекту аккумуляции тепла в материале звукопрозрачной пленки, В результате чего на поверхности звукопрозрачной пленки возникает температурный рельеф Тп (х, у), температурные скачки ДТ (х, у) в котором пропорциональны соответствующим значениям распределения колебательных скоростей U (х, у) по фронту волны (вдоль сечения акустического поля, образованного звукопрозрачной пленкой). Температурный рельеф Тп (х, у) наблюдают посредством тепловизора 4, Таким образом, распределение колебательных скоростей U (х, у) вдоль секущей плоскости поверхности звукопрозрачной пленки становится видимым, т.е. происходит визуализация звукового поля источника, излучающего в газ.

Использование изобретения позволяет визуализировать звуковые поля бегущих волн, возбуждающих в газе (воздухе), Это дает возможность получать информацию о структуре и параметрах акустических полей. На базе этого устройства визуализации акустических полей могут быть реализованы новые методы неразрушающего контроля источников звука различного назначения. Такие методы контроля будут отличаться от существующих простой реализации, более высокой экспресностью, широкими возможностями применения разнообразных сис- 0 тем обработки оптических изображений,

0

5

0

5

0

5

Изобретение относится к средствам и методам неразрушающего контроля и может быть использовано при измерении звуковых полей в газах. Цель изобретения - визуализация акустических полей в звуковом диапазоне частот. Поставленная цель достигается тем, что звуковое поле, возбужденное в газе (воздухе), вносится звукопрозрачная пленка, изготовленная из полимерного материала. При распространении звука в газе, имеющем статическую температуру Т, возникает переменная акустическая температурная добавка Т. Наличие различия тепло- физических параметров звукопрозрачной пленки и газа приводит к аккумуляции пленкой тепла, отбираемого у звукового поля и, как следствие этого, на ее поверхности возникает температурный рельеф, локальные значения температурных скачков, в котором пропорциональны соответствующим локальным значениям распределения колебательной скорости звукового поля. Температурный рельеф визуа- лизируется посредством тепловизионной системы, а это значит, что может визуально наблюдаться распределение колебательных скоростей звукового поля вдоль секущей плоскости, задающейся звукопрозрачной пленкой, 1 ил. hw fe

Формула изобретения

что, с целью визуализации полей в звуковом диапазоне частот, преобразователь Устройство для визуализации акустиче- выполнен в виде звукопрозрачной пленки ских полей, содержащее преобразователь из полимерного материала, в качестве визу- звуковой энергии в тепловую и визуализа- 50 ализатора использована тепловизионная тор теплового поля, отличающееся тем, система.