Способ определения коэффициента затухания продольных акустических волн Советский патент 1980 года по МПК G01N29/00 

Изобретение относится к ксжтрольноизмерительной технике и может найти применение при исследовании структуры материалов. Известен способ определения коэф фициента продольных акустических волн, заключающийся в том, что в сосуде, содержащем образцовую и испытьтаемую жидкости с одинаковыми скоростями акус тических волн, разделенные тсикой звукопрозрачной пленкой, перемещают жестко связанные между собой, но расположе ные по разные сторсжы пленки нзлучаетл и приемник. Известен способ измерения затухания акустических волн в бетошых ксвструкциях, заключающийся в Toiyi, что измеря ют амплитуды двух импульсов, полученных от граншг. т исследуемсяго участка при прозвучиванва исследуемого Щ)офиля продольными акустическими волнами поочередно во встречнвос направлен И51Х, и по огнсииению этихамплитуд определяют затухание l. Наиболее близким по т сначеской сущности к изобретению является способ определения коэф|{ 1циента затухания продольных волн в образце, заключающийся в том, что в иммерсио{шой жидкости в направлении образца возбуждают акустическую волну, измеряют амплитуды волн, прошедших два различных расстояния в образце, по соотвошеншо которых Ьпределяют коэффицк {т затухания . Недостатком известных саособов является низкая точность, о словленная различньЫ влиянием : диф|ракциовньк эффектов на амппитупы регвстр1фуемых вопи. Цель изобретший - повыш ве точноети способа путем обеспечеявя равенства влияний дифракционных эффекте. Поставленная цель достигается тем. что перед изменением {амплитуды изменяют путь ВОЛНЫ;а иммерсиокной чидкости ссо ласио критерию с. - сг; гдeZ,Zi -расстояния, проходимые волной Б иммерсионной жидкости и образце соогветсгве но; Ci,Ca - скорости распространения акустической волны в иммер сионной жидкости и образце соответственно; 01 - радиус пьезопластины излучателя и приемника. На фиг.1 представлена схема реализации способа определения коэффициента затухания продольных акустических воли; на фиг. 2 - схема для расчета нового рассто5шия между пьезопреобразователем и образцом на основании критерия (1). Устройство для осуществления способа содержит прибср 1 УС-11И, совмещен ньй пьезопреобразователь 2, ванну 3 с иммерсионной жидкостью и исследуемый образец. Способ заключается в том, что пьезопреобразователем 2, возбуждаемым генератором прибора 1, излучают иммерсишную жидкость (воду) в ванне 3 акустическую волну в направлении образца 4, измеряют прибором 1 амплитуду волны прошедшей в образце одно расстояние, перемещают пьезопреобразователь в ново положение согласно критерию (1),.возбуж дают акустическую волну в направлениц|. образца 4, измеряют амплитуду волны, прошедщей другое расстояние в образце и по соотношению измеренных амплитуд определяют коэффициент затухания в образце по формуле .pH/AoV -ОБР 2d lAj Mvy ча-dс1 - толщина образца; otg - коэффициент затухания акустических волн в воде; К,,р- коэффициент прохождения акустические волн через границу раздела сред Дд- амплвдуда импульса, отраженного 5f передней грани об- . разца Д амплитуда первого -данного .импульса; расстояние между пьезоэлектр ческим преобразователем и образцом, при котором измерялась амплитуда Ai 52 - васстоьане между пьезоалекто ческим преобразователем н образцом при котором измерялась амплитуда 4с. ч ормула (2) получена для простейшего случая, когда одна из амплитуд измеряется при расстоянии, пройденном волной в образце, равном нулю. Предлагаемый способ основан на том что с использованием выражения для среднего давления на приемном преобразователе для значительньк расстояний между соосно расположенными излучателем и приемником, работающими в импульсном режиме, теоретически показана возможность достижения равенства суммарных дифракционных поправок,воздействующих на первый и второй принимаемые i импульсы для двух различных однородных сред при вьгаолнении критерия (1). Выражение (1) означает, что если систему излучатель - приемник из образ-, цовой среды со скоростью С., при расстоянии между излучаетелем и приемником 2 и радиусами преобразователей си, перенести в другую однородную среду . со скоростью при прежнем расстоянии между излучателем и приемником, то дифракционные воздействия на сигнал в первом и втором случаях не будут равны. Для уравнивания дифракционных воздействий необходимо изменить расстояние между преобразователями при измерении в новой среде. Из критерия {1) получаем .2 ,,2/-т4 Д -40 ) , При опрё ДЕленин нового положения для случая, когда в акустический тракт входят две или бсотьше количество сред (иммерсионная жидкость и твердый обра зец), следует использовать следующий прием. Мысленно сведем расстояние, проходимое акустическим импульсом в иммерсионной жидкости, к расстоянию в материале образца (см. фиг. 2). Используя выражение (З), получаем , .-5,) -S,) Излучатель смещается на некоторое расстояние и занимает мнимое положение в точке 5 , но ореда распространения акустических импульсов между ним и образцом соответствует среде образца. С этого мнимого расстояния S, акустические импульсы распространяются в среде, соответствующей образцу, вхо дят в образец, отражаются от его задней грани и приходят в точку 7. Имеем распространение волн в однородной среде, к которому применим критерий (1). Так как пвпее акустические колебания выходят из образца и распространяются в иммерси жной жидкости, необходимо расстожшие 5 - 5 « 2dсвести к эквивалентному расстоянию по жидкости. Это делается по формуле (3) . «-Ms;fi - vsi-° , тГ-У(5) - S Таким образом, путь импулы от точ ки 5 до точки 7 сводится к расстоянию, проходимому импульсом в однородной им мерсионной жидкости S-t . Однако остается еще участок от точки 7 до точки 8.. Его надо суммировать к расстоянию S.( Имеем 2S, (6) Окончательное вьфажёние (6) дает соотношение между расстоянием Sa и первсжачальными параметрами 5(3,0,С, Cji, сводя систему иммерсионная жидкос твердый образец к системе образцовая жидкость - отражатель. Вьфажение (6) приобретает вид &a Q -Q- G-44. Ji. .-л, %4С1 -ic s} 4ai -5,J .. Сг. Ci С скорости распространения акустическсй волны в иммерсионной жидкости и образце соответственно. Использование изобретения позволяет повысить точность определения коэффицв ента затухания продольных акустических волн и позволяет определять коэффициент затухания как в жидкостях,так и в твердых телах. Формула изобретения Способ определения коэффициента затухания продольных акустических волн в образце, заключающийся в том, что в иммерсионной жидкости в направлении образца возбуждают акустическую волну. измеряют амплитуды волн, прошедших различньк расстояния в образце, по соотношению определяют коэффициент затухания, отличающийс я тем, что, с целью повышения точности способа путем обеспечения равенства влияний дифракционных эффектов, перед вторым измерением амплитуды измеййют путь волны в иммерсионной жидкости ссяласно критерию -1ч -/Z|t4ci -2a. С, - с где 2.,,22- расстояния, 1фО содимые волнсА в иммерсионной жидкости и образце со. oTBercTB fflo; ОцСа.- скорости: расяространевия акустической воины в вммерсионнс жидкости и образце соответственно; д - радиус пьезооластины излучателя « приемника. Источники информации . принятые во внимание при экспертизе 1.Авторское свидетельство СССР № 169908, кл, GiOl N29/OO, 1963. 2.Акустический , 1971, Т.17, с.317-319 ((фотогкп).