Способ определения температурного коэффициента скорости ультразвука

 

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советских

Социалистических

Республик (u)968622 (61) Дополнительное к авт. свид-ву(22) Заявлено 300481 (21) 3282401/25-28 (У) М. Кл.

G 01 Н 5/00 с присоединением заявки 89—

Государственный комитет

СССР ио делам изобретений и открытий

I. (23) Приоритет—

Д31УДК 534.615 (088.8) Опубликовано .,2310.82. Бюллетень М 39

Дата опубликования описания 23.10.82 (72) Авторы изобретения

М.В. Лысенко, Г.A. Пустовалов и A ° Ñ. Сабаев

Ростовский ордена Трудового Красного Знаме государственный университет (71) Заявитель (54) СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ТЕМПЕРАТУРНОГО

КОЭФФИЦИЕНП СКОРОСТИ УЛЬТРАЗВУКА.

Изобретение относится к контроль-, но-измерительной технике и может быть использовано для определения темпе.ратурного коэффициента скорости ульт-; развука преимущественно в полимерных 5 материалах.

Известен способ определения тем-: пературного коэффициента скорости ультразвука, заключанхцийся в том, что в образце возбуждают бегущую . 10 ультразвуковую волну, измеряют ее скорОсть, нагревают образец до заданной температуры; повторно определяют скорость и по результатам измерений рассчитывают температурный коэффициент скорости ультразвука . (11.

Недостаток известного способа состоит в большой. продолжительности измерений, обусловленной длительнос-. тью прогрева материалов с низкой теплопроводимостью, н 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-.

2 щую ультразвуковую волну, измеряют ее скорость, нагревают образец до заданной температуры, повторно опре деляют скорость и по результатам измерений рассчитывают температурный коэффициент скорости. ультразвука, нагрев образца осуществляют бегущей ультразвуковой волной, йэмеряют значейия температуры в двух точках, разноудаленных от сечения возбуждения, измерение скорости проводят в сечении образца между этими точками, повторное определение скорости осуществляют в другом сечении также между этими точками, прекращают возбуждение при достижении заданной разности температур между указанными точками, вычисляют разность температур и разность скоростей в укаэанных сечениях и учитывают их при расчете температурного коэффициента скорости ультразвука.

На чертеже представлена схема реализации способа.

Схема содержит ульвразвуковой излучатель 1, образец 2, поглотитель 3, датчики 4 и блок 5 измерения температуры, датчики 6 и блок 7 измерения скорости.

Способ осуществляется следующим образом.

968622

Показатели

25 35

0,45 0,3 дТ,, град 0,67

60 м с

838, б 840,0

836,5

V1 VK о, 9,09 с град

9,33

С помощью ультразвукового излучателя 1 в образце 2 возбуждают УЗК бегущую волну, энергия которой час- тично поглощается образцом и преобразуется в тепло, частично рассеивается в поглотителе 3, распределе- 5 ние температуры в образе определяется из выражения для коэффициента затухания энергии УЗК аТ, 10

l n дт"

У х - х

1 2 где ьТ и дТ вЂ” приращение температуры в точка х„ и х, соответственно, относительно начальной температурЫ образца.

Измеряя приращение температуры а Т q и д Т с помощью датчиков 4, расположенных в выбранных точка х и х> и соединенных с блоком 5 измерения температуры, и подставляя в . выражение.(1 1, найдем величину у .

Любое промежуточное значение приращения температуры д Т „., заключенное между дТ и дТ, определим из выражения (1 ) как функцию координаты

»„. = дт 1 2 (2)

При достижении заданной разности температур между точками х „ и х> возбуждение УЗК прекращают, т.е. прекращают нагрев образца, происходящий во всем объеме одновременно.

Амплитуда сигнала УЗК выбирается из условия получения необходимой скорос-35. ти нагрева образца.

С помощью датчиков б скорости УЗК, установленных на расстоянии друг от друга дl (базе), измеряют скорость УЗК, которая регистрируется 40 блоком 7 измерения скорости.

Величина базы а1 выбирается из условия обеспечения необходимой точности измерения, так как температура на расстоянии дl изменяется от сечения к сечению,и, следовательно, скорость, измеренная в этом интервале, будет величиной средней (интегральной).

Перемещая датчики б скорости вдоль образца производят измерение скорости УЗК в выбранных сечениях (база дl постоянна). Вычисляют разность измеренных скоростей Ч „ и Чк в сечениях i u k (i„k - текущие номера сечений, в которых измеряется скорость) и разность температур

Т; и Т„, которые .подставляем в формулу для определения температурного коэффициента скорости.с

1 К

Пример. В политетрафторэтиленовом образце 2 диаметром

10 мм и длиной 100 мм, нагруженном 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 19ОС, измеренные градиенты темпеватупы в ееы ее превышают 0,000 — а— см

В выбранных точках образца х1 и хгУ отстоящих от излучателя," УЗК соответ" стввнно на расстоянии 5 мм и 45 мм, устанавливают температурные датчик1л 4, представляющие собой кольцевые бесконтактные проволочные термометры сопротивления . При разогреве образца ультразвуковыми колебаниями заданная разность температур между точками х и х>, равная д T = 0,8 С, устанавливается за 16 с, после этого возбуждение прекращается. Измерение проводится на частоте f = 150 кГц, амплитуда сигнала на выходе генератора U > 110 В. датчики 6 скорости, представляющие собой емкостные датчики перемещения (чувствительность этих датчиков к перемещениям состав." ляет около 10 6 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 х1 и х, отстоящих от излучателя на расстояниях

15 мм, 25 мм, 35 мм. Продолжительность измерения в трех сечениях составляет примерно б с.

Величину скорости при расчете температурного коэффициента относят к температуре в точке, ближней к излучателю.

В таблице приведены измеренные значения величины скорости и вычисленные .значения температуры в выбран- ных сечениях, а также температурный коэффициент скорости УЗК g

968622

Формула изобретения

Составитель В. Черник

Техред:Ж.Кастелевич Корректор. М. Шароши

Редактор Г. Ус

Заказ 8146/67 Тираж 507 . ПодпиСное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Филиал ППП "Патент", r. Ужгород, ул. Проектная, 4

Использование предлагаемого способа позволяет уменьшить затраты времени на проведение измерений и повысить производительность контро ля качества полимерных материалов.

Способ определения температурного коэффициента скорости ультразвука, заключающийся 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 ско.рости ультразвука, о т л и ч а ю;шийся тем, что, с целью ускорения измерений в материалах с низкой теплопроводностью, нагрев образца осуществляют бегущей ультразвуковой волной, измеряют значения температу- . ры в двух точках, разноудаленных

% от сечения возбуждения, измерение скорости проводят в сечении образца между этими точками, повторное опре,деле«не скорости осуществляют в дру ом сечении также между этими точками, прекращают возбуждение при дости10 женин заданной разности температур между указанными точками, вычисляют разность температур и разность скоростей в указанных сечениях и учитывают их при расчете температурного коэффициента скорости ультразвука.

Источники информаций,. принятые во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР

9 325511,кл. G 01 Н 5/00,1972 (про- тотип).