Главная страница  |  Описание сайта  |  Контакты
СОВМЕЩЕННЫЙ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ РАЗЛИЧНЫХ ТИПОВ КОЛЕБАНИЙ
СОВМЕЩЕННЫЙ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ РАЗЛИЧНЫХ ТИПОВ КОЛЕБАНИЙ

СОВМЕЩЕННЫЙ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ РАЗЛИЧНЫХ ТИПОВ КОЛЕБАНИЙ

Патент Российской Федерации
Суть изобретения: Изобретение относится к геоакустике и неразрушающим методам контроля конструкционных материалов и может быть использовано для определения состояния и свойств твердых материалов, включая горные породы и минералы. Задача изобретения повышение производительности, информативности и проведение измерений при неизменных контактных условиях, путем последовательного возбуждения в исследуемой среде продольных и сдвиговых колебаний с взаимно ортогональной поляризацией. 2 з.п. ф-лы, 1 ил.
Поиск по сайту

1. С помощью поисковых систем

   С помощью Google:    

   С помощью Яндекс:  

2. Экспресс-поиск по номеру патента


введите номер патента (7 цифр)

3. По номеру патента и году публикации

2000000 ... 2099999   (1994-1997 гг.)

2100000 ... 2199999   (1997-2003 гг.)
Номер патента: 2045060
Класс(ы) патента: G01N29/24
Номер заявки: 5035997/28
Дата подачи заявки: 03.03.1992
Дата публикации: 27.09.1995
Заявитель(и): Бакулин Андрей Викторович
Автор(ы): Бакулин Андрей Викторович
Патентообладатель(и): Бакулин Андрей Викторович
Описание изобретения: Изобретение относится к геоакустике и неразрушающему контролю конструкционных материалов и может быть использовано для определения состояния и свойств твердых материалов, включая минералы и горные породы.
Известен искатель сдвиговых колебаний, содержащий пьезопластину и звуковод, состоящий из двух частей, акустически связанных друг с другом, на первой из которых установлена пьезопластина, а вторая ограничена контактной плоскостью [1]
Известен преобразователь ультразвуковых колебаний, содержащий первую пьезопластину и призму, состоящий из двух частей, выполненных в виде клиньев и акустически связанных друг с другом, на первом из которых установлена пьезопластина, а второй ограничен контактной поверхностью, причем первый клин выполнен из материала, скорость распространения продольной волны в котором меньше, чем та же скорость в материале второго клина [2]
Однако при выборе углов падения и преломления в этом преобразователе не учтено наличие поглощения материалов первого и второго клиньев, вследствие чего получить на выходе преобразователя "чистую" сдвиговую компоненту практически невозможно. Кроме того, преобразователь трудоемок и нетехнологичен в изготовлении, не позволяет осуществлять измерения с высокой точностью и оперативностью, так как на вступление сдвиговой компоненты налагается интенсивная продольная волна, что затрудняет интерпретацию результатов на сдвиговых волнах, в особенности при измерениях, осуществляемых в анизотропных средах.
Задача изобретения повышение производительности, информативности и проведение измерений при неизменных контактных условиях.
Для этого совмещенный преобразователь снабжен второй и третьей пьезопластинами и звуководом, выполненным в виде цилиндра, на одном торце которого установлена вторая пьезопластина, а второй торец сопряжен с вторым клином, ограниченным контактной поверхностью, третья пьезопластина закреплена на грани второго клина, параллельной контактной плоскости, а угол α между разделяющей плоскостью клиньев и контактной плоскостью выбран из условия
arcsin + <α><arcsin> + где α 1, α 2 соответственно пределы изменения параметров затухания в материалах первого и второго клиньев;
ω круговая частота колебаний, излучаемых пьезопластинами, а на боковой поверхности цилиндра выполнены грани, параллельные контактной плоскости преобразователя.
Клинья выполнены из материалов, параметры которых выбраны из соотношений: vp1 / vp2 0,43-0,87; vp1 / vs2 5,9-12,4; vp2 / vs2 1,8-3,6; δp / δs 0,1-12,0; ρ2 / ρ1 0,06-0,12, где vp1 vp2 vs1 vs2 и δp δs ρ1 ρ2 соответственно скорости продольной и сдвиговой волн, декременты их поглощения и плотности материалов первого и второго клиньев.
Продольные и поперечные размеры первого и второго клиньев звуковода выбирают из условия
Нпродольный (3,2-5,6) λp1;
Λ1поперечный (1,6-2,8) λp1;
Н2продольный (2,7-4,8) λp2;
Λ2поперечный (1,8-3,6) λp2 где λp1и λp2 соответственно длины продольных волн в материале первого и второго клиньев.
На чертеже приведен преобразователь ультразвуковых продольной и двух сдвиговых колебаний с взаимно ортогональной поляризацией Х2 и Х3.
На чертеже показан первый клин 1, второй клин 2, цилиндрический звуковод 3, первая, вторая и третья пьезопластины 4-6 соответственно и контактная плоскость 7.
Преобразователь работает следующим образом.
Пьезопластина 5 возбуждает продольную волну, которая без искажения приходит к контактной плоскости 7 и переходит в исследуемую среду.
Пьезопластина 4 возбуждает продольную волну, которая, распространясь в клине 1 и падая на границу раздела под углом, трансформируется в сдвиговую волну, затем переходит в исследуемую среду под прямым углом к контактной плоскости 7 и возбуждает в исследуемой среде сдвиговые колебания с поляризацией Х3.
Пьезопластина 6 возбуждает продольную Р-волну, которая, падая на границу раздела сред под предельным углом, переходит в сдвиговую волну и под прямым углом переходит в исследуемую среду с поляризацией Х2.
Универсальность преобразователя заключается в том, что он позволяет как по- лучать, так и излучать последовательно по одному и тому же пути при неизменных контактных условиях Р, Х2 и Х3-колебания и определять скорости и поглощение упругих волн в исследуемых средах при нормальном и высоком давлении.
Преимущества преобразователя состоят в его технологичности, информативности и высокой производительности акустических измерений, поскольку все три скорости волн Р, Х2 и Х3-волн получают непосредственно из одного и того же опыта.
Использование изобретения позволит значительно повысить точность испытаний, его информативность и производительность и расширить круг решаемых задач с использованием полученной акустической информации по сравнению с имеющимися серийно выпускаемыми преобразователями продольных колебаний для неразрушающего контроля бетона.
Формула изобретения: 1. СОВМЕЩЕННЫЙ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ РАЗЛИЧНЫХ ТИПОВ КОЛЕБАНИЙ, содержащий первую пьезопластину и призму, состоящую из двух частей, выполненных в виде клиньев и акустически связанных друг с другом, на первом из которых установлена пьезопластина, а второй ограничен контактной плоскостью, первый клин выполнен из материала, в котором скорость звука меньше, чем в материале второго клина, отличающийся тем, что он снабжен второй и третьей пьезопластинами и звуководом, выполненным в виде цилиндра, на одном торце которого установлена вторая пьезопластина, а второй торец сопряжен с вторым клином, ограниченным контактной плоскостью, третья пьезопластина закреплена на грани второго клина, параллельной контактной плоскости, а угол α между разделяющейся плоскостью клиньев и контактной плоскостью выбран из условия

где α1, α2 соответственно пределы изменения параметров затухания в материалах первого и второго клиньев;
ω круговая частота колебаний, излучаемых пьезопластинами,
а на боковой поверхности цилиндра выполнены грани, параллельные контактной плоскости преобразователя.
2. Преобразователь по п. 1, отличающийся тем, что первый и второй клинья выполнены из материалов, параметры которых выбраны из соотношений



δps=0,1-12,0;
ρ21=0,06-0,12,
где скорость продольной волны в материале первого клина;
то же в материале второго клина;
δ1 и δ2 декременты поглощения в материале первого и второго клиньев соответственно;
скорость сдвиговой волны в материале первого и второго клиньев соответственно;
ρ1 и ρ2 плотность материалов первого и второго клиньев соответственно.
3. Преобразователь по п. 1, отличающийся тем, что размеры клиньев выбирают из условий




где H1 и H2 соответственно продольный размер первого и второго клиньев;
Λ1 и Λ2 соответственно поперечный размер первого и второго клиньев;
соответственно длина продольной волны в материале первого и второго клиньев.