Способ определения температурного коэффициента скорости ультразвука Советский патент 1982 года по МПК G01H5/00 

(54) СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ТЕМПЕРАТУРНОГО КОЭФФИЦИЕНТА СКОРОСТИ УЛЬТРАЗВУКА

Изобретение относится к контроль- , но-измерительной технике и может быть; использовано для определения темпе-. i ратурного коэффициента скорости ультразвука преимущественно в полимерных материалах.

Известен способ определения тем- пературного коэффициента скорости ультразвука, заключакждайся в том, что в образце возбуждают бегущую ультразвуковую волну, измеряют ее скорость, нагревают образец до заданной температуры, повторно определяют скорость и по результатам измерений рассчитывают температурный коэффициент скорости ультразвука ..ll.

недостаток известного способа сос тоит в большой продолжительности измерений, обусловленной длительное-: тью прогрева материалов с низкой теплопроводимостью, в частности полимеров .

Цель изобретения является ускорение измерений в материалах с низкой теплопроводностью.

Поставленная цель достигается тем, что согласно способу определе- , ния температурного коэффициента скорости ультразвука, заключающемуся в том, что в образце возбуждают бегу-.

гщую ультразвуковую волну, измеряют ее скорость, нагревают образец до, заданной температуры, повторно опре- деляют скорость и по результатам измерений рассчитывгиот температурный коэффициент скорости ультразвука, нагрев образца осуществляют бегущей ультразвуковой волной, измеряю значения температуры в двух точ;ках,

10 разноудаленных от сечения возбуждения, измерение скорости проводят в сечении образца между этими точками, повторное определение скорости осуществляют в другом сечений также между этими точками, прекращают

15 возбуждение при достижении заданной разности температур между указанными точками, вычисляют разность температур и разность, скоростей в указанных сечениях и учитывают их

20 при расчете температурного коэффициента скорости ультразвука.

На чертеже представлена схема реализации способа.

Схема содержит ультразвуковой

25 излучатель 1, образец 2, поглотитель 3, датчики 4 и блок 5 измерения температуры, датчики б и блок 7 измерения скорости.

Способ осуществляется следующим

30 образом. С помощью ультразвукового излуча теля 1 в образце 2 возбуждают УЗК бегущую волну, энергия которой частично поглощается образцом и преобразуется в тепло, частично рассеивается в поглотителе 3, распределение температуры в образе определя- ется из выражения для коэффициента затухания энергии УЗК где дТ и дТ2 - приращение темпера туры в точка х и xj, соответственно, относительно начальной температуры образца. Измеряя приращение температуры а Т и лТз с помощью датчиков 4, расположенных в выбранных точка х;, и Xij и соединенных с блоком 5 измерения температуры, и подставляя в . выражение. (1 ), найдем величину-j-. Любое промежуточное значение приращения температуры лТ, заключенное между дТ- и ATj, определим из выражения (.1) как функцию координаты Лт, . (2Г При Достижении заданной разности температур между точками х ,, и х возбуждение УЗК прекращают, т.е. прекращают нагрев образца, происходящий во всем обьеме одновременно. Амплитуда сигнала УЗК выбирается из условия получения необходимой скоро ти нагрева образца. С помощью датчиков 6 скорости УЗ установленных на расстоянии друг от друга й (базе), измеряют скорость УЗК, которая регистрируется блоком 7 измерения скорости. Величина базы д1 выбирается из условия обеспечения необходимой точ ности измерения, так как температура на расстоянии л изменяется от сечения к сечению и, следовательно, скорость, измеренная в этом интерва ле, будет величиной средней (интегральной) . Перемещая датчики 6 скорости вдоль образца производят измерение скорости УЗК в .выбранных сечениях (база д1 постоянна). Вычисляют раз ность измеренных скоростей V и V), в сечениях i и k (i-ik - текущие номера сечений, в которых измеряется скорость) и разность температур Tj и Т,(, которые .подставляем в форм лу для определения температурного коэффициента скорости ot Vr - .УК (Т.- Т„)

Пример. В.политетрафторэтиленовом образце 2 диаметром 10 мм и длиной 100 мм, нагруженном

М

9,33

9,09

с град на конусный поглотитель 3, с помощью излучателя . 1 из пьезокерамики ЦТС-19 возбуждают бегущую УЗК волну. В качестве задающего генератора использован генератор ГЗ-56/1. Предварительно образец выдержан при , измеренные градиенты температуры в нем не превышают О,005 выбранных точках образца х-, и Х2, отстоящих от излучателя;. УЗК соответственно на расстоянии 5 мм и 45 мм, устанавливают температурные датчи1 1 4, представляющие собой кольцевые бесконтактные проволочные термометры сопротивления . При разогреве образца ультразвуковыгли колебанияг и заданная разность температур между точками х и х,, равная д Т 0,8°С, устанавливается за 16 с, после этого возбуждение прекращается. Измерение проводится на частоте f 150 кГц, амплитуда сигнала на выходе генератора и gj,, 110 в. Датчт ки 6 скорости, представляющие собой емкостные датчики перемещения (чувствительность этих датчиков к перемещениям составляет около 10 см.), расположены на расстоянии 20 мм друг от друга (база д1). Одной из обкладок емкостного датчика является напыленная полоса металла на поверхности образца. Измерение скорости проводится фазовым методом с точностью 0,1% в трех сечениях в промежутках между выбранными точками х и х, отстоящих от излучателя на расстояниях 15 мм, 25 мм, 35 мм. Продолжительность измерения в трех сечениях составляет примерно 6с. Величину скорости при расчете температурного коэффициента относят к температуре в точке, ближней к излучателю. В та.блице приведены измеренные значения величины скорости и вычисленные .значения температуры в выбранных сечениях, а также температурный коэффициент скорости УЗК oL If , мм ЛТ., град 0,67 0,45 0,3 836,5 838,6 840,0