Способ измерения скорости и затухания упругих волн

 

Союз Советских

Социалистических

Республик р»879413 (61) Дополнительное к авт, свмд-ву— (22) Заявлено 011179 (21) 2835500/18-25 с присоединением заявки ¹â€” (23) Приоритет—

Опубликовано 0711.81. Бюллетень Мо 41

Дата опублмкованмя описания 0711.81 (51)м. Кл.З

С 01 и 21/01

Государственный комитет

СССР по делам изобретений и открытий (S3> 4 (620 . 1 7 (088.8) (72) Авторы изобретения

И. А. Андреев и И. A. Величко

Ленинградский государственный ордена Трудового

Красного Знамени педагогический институт им. A.È. Герцена (71) Заявитель (54) СПОСОБ ИЗМЕРЕНИЯ СКОРОСТИ И ЗАТУХАНИЯ

УПРУГИХ ВОЛН

М= =

2ЫлЧ

+ =10 рЯ;(А1 /Ag ) /Хд

Изобретение относится к технике измерения физических величин и может быть использовано при определении акустических и акустооптических пара5 метров кристаллических и аморфных тел дифракцией света на звуке.

Один иэ известных способов измерения скорости и затухания упругих волн включает в себя операции, возбуждечия 1р образца световым лучом и регистрации дифрагированного луча (1 1.

Наиболее близким техническим решением к данному изобретению является способ измерения скорости и затухания упругих волн, путем возбуждения импульса упругой волны в образце, освещения образца световым лучом и регистрации дифрагированного луча фотоприемником, соединенным с осциллографом (21.

При этом способе освеща|от образец световым лучом и поворачивают столик с образцом под углом дифракции Ц к лучу. После этого, не меняя вэаимного расположения образца и источника света, поворачивают штангу гониометра вместе с укрепленным на ней Фотоприемником до появления на нем максимального импульса и отсчитывают rro шкале гониометра значение угла 2Ч. ЗО

Далее, зная частоту f упругой волны и длину ) волны света, находят скорость Ч упругой волны в образце для о пределе ни я коэ ффицие нт а з атухания упругой волны исследуемый образец с помощью смещающего механизма перемещают относительно луча, измеряя при этом амплитуду импульса. Поскольку мощность упругой волны спадает экспоненциально при распространении импульса от источника его возбуждения вследствие акустических потерь, то коэффициент затухания с6 определяют из формулы где ) - амплитуда импульса в точке 1 (ближе к источнику возбуждения), Ag.- амплитуда импульса в точке 2 (дальше от источника возюуждения), X(2.-gj- смещение образца относительно ,падающего луча.

Таким образом, точность и повторяемость измерениЯ скорости определя87941 3

2О или, общем случае. ЕЕ }АА/АЪ> (Ь-1е В или, в общем случае (}}-1) В ется точностью и повторяемостью измерений угла 9 гониометром и, как правило, определить данным способом скорость можно с точностью до трех значащих цифр.

Точность и повторяемость измерений затухания определяется качеством боковых поверхностей образца и их чис" тотой, однородностью оптических свойств образца по длине, длиной обраэца, люфтом смещающего механизма и параллельностью смещения образца.

Всле }ствие этого определить коэффициент затухания данным способом можно с точностью до двух э.}ачащих цифр.

Цель изобретения — увеличение точ- 15 ности. и повторяемости измерений, уменьшение времени и упрощение процесса измерений. укаэанная цель достигается тем, что в способе измерения скорости и затухания упругих волн путем воэбуждения импульса упругой волны в обраэце, освещения образца световым лучом и регистрации дифрагированного луча фотоприемником, соединенным с осциллографом, разворачивают образец в плоскости дифракции относительно светового луча до тех пор, пока дифракционное пятно попадет на входное окно фотоприемника, выбирают нечетные импульсы иэ серии импульсов на эк-30 ране осциллографа, измеряют время между передними фронтами первого и

И-гс импульсов, измеряют амплитуды этих импульсов, вычисляют скорость упругой волны в образце, определяют 35 коэффициент затухания упругой волны в образце путем вычисления логарифма отношения амплитуд измеРенных импульсов.

На фиг. 1 показано сечение образ- 40

Uà плоскосте ю } Z параллельной направлению Распространения упругого импульса и перпендикулярной cBGToBoму лучу; на фиг. 2 показана осциллограмма наблюдаемых импульсов. Я

На фиг. 1 грани образца 1 и 2 перпендикулярны к направлени}о распространения упругого импульса электрамеханического преобразователя 3, а сечение сзетового луча 4 в точках

С}, Ь, С, d, e, g пересекается упругим импульсом при многократном от" ражении его от гранеи образца.

На фиг. 2 точки С}, tl С, d, 8, соответствуют точкам О, Ь, C., а, 8, на фиг. 1. На шкале Я указаны расстояния 2(Q- X ) и 2 Х ме;кду точками

CI и Ь, Ъ и С, соответственна и т.д.} пройденные упругим импульсом при условии, что центр сечения световага луча находится на расстоянии Х ат Щ грани 1 (т. е. от преобразователя 3) .

Существо способа заключается в следу}ощем.

B исследуемом образце, помещенном на вращающемся столике, имеющем пава- gg рот ную шт ан гу, и а которой р асположены фотоприемник и непрозрачный экран с отверстием в центре таким, что центр отверстия совпадает с центром входного окна фотоприемника, причем экран расположен между фотоприемником и столиком, возбуждают импульс упругой волны. Затем образец освещают "ветовым лучом на расстоянии X от преобраэователя 3 (фиг. 1 ) и вращают столик в плоскости дифракции относительно светового луча до тех пор, Ьока на экране появится дифракционное пятно.

Далее вращают штангу вместе с фотоприемником и экраном до тех пор, пока, дифракционное пятно попадет через отверстие в экране на входное окно фотоприемника. Затем выбирают нечетные

С, г- импульсы иэ серии импульсов (Фиг. 2) на экране осциллографа. Так как между точками, например С} и С импульс проходит расстояние в образце равное 2 (}; — Х)+2Х=2 6, которое не зависит от расстояния )(, то скорость упругой волны можно оп:,.еделить, измерив временной интервал t y 1 между передними фронтами нечетных импульсов (М и С . Тогда скорость У упругой волны равна

Этим устраняется необходимость использования гониометра.

Для определения коэффициента затухания упругой волны в образце измеряют амплитуды нечетных, например д и импульсов. Тогда коэффициент затухания с упругой волны равен

Этим устраняется необходимость испальзавания смещающего механизма и из}езрителя смещений, так как отсутствуют измерения смещений образца относительно луча.

Данное изобретение позволяет увеличить точность измерений скорости, так как измерение интервалов времени па крайней мере на порядок точнее, чем измерение углов, уменьшить непавтаряемаать измерений скорости, так как отсутствует ганиаметр, увеличить точность измерений затухания, так как при большом И точнее апределяется числитель и знаменатель дроби, 879413

Формула изобретения

Составитель A. Чурбаков

Техред A.À÷ Корректор А, Дэятко

Редактор H. Коляда

Заказ 9707/11 Тираж 910 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, 3-35, Раушская наб., д. 4/5

Филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная,4 устранить неповторяемость затухания, так как при измерениях обраэец остается неподвижным, а значит, качество боковых граней образца 1п рпендикулярных падающему лучу) их чистота и однородность оптических свойств по длине не влияют на повторяемость измерений, уменьшить время измерений.

Преимущества предлагаемого способа особенно заметны при измерении скорости упругих волн в аниэотропных материалах, где связь между скоростью волны и углом дифракции настолько сложна, что необходимо проводить предварительные измерения скорости другим способом.

Способ измерения скорости и затухания упругих волн путем возбуждения импульса упругой волны в образце, освещения образца световым лучом и регистрации дифрагированного луча фотоприемником, соединенным с осциллографом, отличающийся тем, что, с целью увеличения точности и повторяемости измерений, уменьшения времени и упрощения процесса измерений, разворачивают образец в плоскости дифракции относительно светового луча до тех пор, пока дифракционное пятно попадет на входное окно фотоприемника, выбирают нечетные импульсы иэ серии импульсов на экране осциллографа, измеряют время между передними фронтами первого и

И-го импульсов, измеряют амплитуды этих импульсов, вычисляют скорость упругой волны в образце, определяют коэффициент затухания упругой волны в образце путем вычисления логарифма отношения амплитуд измеренных импульсов.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Труэл P. Эльбаум И.у Чак Б.

Ультразвуковые методы в физике твердого тела. М., Мир, 1972, с. 57.

2."Успехи физических наук",. том. 124, 9 1, 1978, с. 78 (прототип).,