Способ определения акустического сопротивления твердых сред с неровной поверхностью без нарушения ее целостности Советский патент 1993 года по МПК G01N29/00 

Изобретение относится к акустическим исследованиям твердых сред без нарушения их целостности и может быть использовано при определении акустического сопротивления твердых однородных материалов естественного или акустического происхождения.

Целью изобретения является обеспечение возможности определения акустического сопротивления сред без из контакта с воздухом за счет использования в качестве применяемых при измерениях промежуточных сред жидкостей с различным акустическим сопротивлением.

Сущность способа определения акустического сопротивления твердых сред с неровной поверхностью без нарушения ее целостности заключается в следующем. Между .неровной поверхностью: исследуемой среды и плоской поверхностью эталонного материала с акустическим сопротивлением То осуществляют физический контакт при расположении в зазорах первой промежуточной среды, в качестве которой используют жидкость с акустическим сопротивлением Zi. В направлении границы контакта излучают УЗ-колебания. Отраженные границей колебания принимают и измеряют коэффициент Rt отражения УЗ-колебаний сп границы, Затем между неровной поверхностью исследуемой среды и плоской поверхностью эталонного материала с акустическим со00

к о

.со

А

&

противлением Zo осуществляют физический контакт при расположении в зазорах второй промежуточной среды, в качестве которой используют жидкость с акустическим сопротивлением Z2(Zi Za), и измеряют аналогично коэффициент RZ отражения УЗ-колебаний от новой границы. После этого поочередно осуществляют контакт плоской поверхности эталонного материала с первой и второй промежуточными средами и аналогично измеряют коэффициент RS отражения УЗ-колебаний от границы раздела эталонный материал - жидкость с акустическим сопротивлением Zi и коэффициент R4 отражения УЗ-колебаний от границы раздела эталонный материал - жидкость с акустическим сопротивлением 7.г. Акустическое сопротивление Zx твердой среды определяют из формулы

7 7 Rl Rz Вз(1 + Rz) + R41 + R1) m /0 Ri - Ra - Рз(1 - Rz) +..R4(1 - Ri) v

Способ определения акустического сопротивления твердых сред с неровной поверхностью без нарушения ее целостности реализуется следующим образом.

Исследуемый твердый материал с неровной поверхностью приводят в соприкосновение с плоской поверхностью твердого эталонного материала через слой первой контактной жидкости. При этом исследуемый материал либо полностью погружен в жидкость, либо контактная жидкость покрывает только егоi поверхность. Йфи плотном соприкосновении вышеуказанных поверхностей формируется граница акустического .1с19: ;йе ж у-:и ёдуф| ым -й.дталриным. материалами. Часть этой границызанимают участки непосредственного контакта твердых тел; а часть -участки; заполненные жидкостью. С помощью УЗ-преобразователя через эталонный материал в направлении созданной границы контакта излучают УЗ- колебанмя и им же | принимают ртражей- ные от границы сигналы. Измеряют амплитуду АО сигнала, подающего на грани- цу, и амплитуду AI сигнаяа, огтраженйого от неё; Последняя величина яшяется суммой вкладов амплитуд At и Ai сигналов, отраженных от участкоеi Соприкосновения твёрдый Тел и eft участков по верх и ости; эталонного материала, контактирующего с жидкостью, сботвётствённо:

Av.-u; Ai1+(l4z Ai

11

(2)

где а- удельная площадь соприкосновения твердых материалов.

В результате деления выражения (2) на АО получают эквивалентное уравнение для коэффициента отражения УЗ-колебаний:

Ri a Rx + (1 -а)Рз,

(3)

где Rx - коэффициент отражения границы эталонный материал - исследуемый материал.

Затем исследуемый твердый материал с неровной поверхностью приводят в соприкосновение с плоской поверхностью твердого эталонного материала через слой второй контактной жидкости. Вторая контактная жидкость может быть получена путем изменения акустического сопротивления первой жидкости. Это изменение можно осуществить разными способами, например при использовании магнитной жидкости изменением приложенного к ней магнитного поля или при использовании жидкости с электрострикционными свойствами изменением приложенного к ней электрического поля. После замены жидкости при сохранении остальных акустических условий определяют суммарный коэффициент Ra отражения, для которого выполняется соотношение .

30

Ra a. Rx + (1 -a)Rn .

(4)

, После этого рпределяют значения коэффициентов Пз и IR4 отражения УЗ от участков границы эталонного материала с первой и второй жидкретями соответственно. Определение пррврдят расчетным путем, если

известны табличныеs значения еоответстйующих акустических сопротивлений, или экс

;периментёШноТ Последний путь дает

большуютб оветь и реализуется, как следуej из урййШг й (3) и (4),. проведением измерений и удалении исследуемого материала ( а- 0),

Поскольку Rx - (Zx - Zo)/(Zx + Zq), то с

помощью уравнений (3) и (4) получают формулу (); по которой находят искомый пара- метр 7 акустического сопротивления исследуемого материала.

Данный способ определения акустического сопротивления твердых сред с неровиой поверхностью без нарушения ее целостности не требует для своего осуществления новой аппаратуры и может быть реализован на серийном оборудовании, например импульсных УЗ-дефектоскопах.

;. -. . :- , . .

Формула изобретения Способ определения акустического сопротивления твердых сред с неровной поверхностью без нарушения ее целостности,

заключающийся в том, что осуществляют физический контакт между неровной поверхностью исследуемой среды и плоской поверхностью эталонного материала с акустическим сопротивлением Zo при распо ложении в зазорах первой промежуточной среды, излучают в направлении границы контакта ультразвуковые колебания, принимают отраженные границей колебания, измеряют коэффициент RI отражения ультразвуковых колебаний от границы, осуществляют физиче- ский контакт между неровной поверхностью исследуемой среды и плоской поверхностью того же эталонного материала при расположении в .зазорах второй промежуточной среды, аналогичным образом измеряют коэффициент R2 отражения ультразвуковых колебаний от новой границы, осуществляют контакт плоской поверхности эталонного материала с первой промежуточной средой, измеряют аналогичным образом коэффициент Рз отражения ультразвуковых колебаний от границы раздела эталонный материал - первая промежуточная среда и определяют акустическое сопротивление твердой среды с помощью измеренных параметров, отличающийся тем, что, с целью обеспечения определения акустического сопротивления сред без их контакта с воздухом, дополнительно осуществляют контакт плоской поверхности эталонного материала со второй промежуточной средой, измеряют аналогичным образом коэффициент R4 отражения ультразвуковых колебаний от границы раздела эталонный материал - вторая промежуточная среди, в качестве первой и второй промежуточных сред используют жидкости с различным акустическим сопротивлением, а аустическое сопротивление Zx твердой среды определяют из формулы

Zx e Zo

Ri-R2-R30

Ri -;R2-R3(1

Изобретение относится к акустическим методам определения параметров твердых сред. Целью изобретения является обеспечение возможности определения акустического сопротивления сред без их контакта с воздухом вследствие использцвания жидкостей в качестве промежуточных сред. Между неровной поверхностью среды и плоской поверхностью эталонного материала осуществляют физический контакт с расположением в зазорах первой жидкости и измеряют коэффициент отражения ультразвуковых (УЗ) колебаний от границы. Затем осуществляют такой же контакт с расположением в зазорах второй жидкости с отличным от первой акустическим сопротивлением и также измеряют коэффициент отражения. После этого поочередно осуществляют контакт плоской поверхности эталонного материала с первой и второй жидкостями и измеряют коэффициенты отражения УЗ-ко- лебаний от границы раздела. С помощью измеренных коэффициентов отражения и известного акустического сопротивления эталонного материала определяют акустическое сопротивление исследуемой твердой среды,