Дослідження впливу пружних властивостей металу трубних сталей на час поширення ультразвуку
Процес розповсюдження ультразвукових хвиль від плоского випромінювача. Вплив інтерференції променів на точність вимірювання часу розповсюдження ультразвукових коливань. Залежність часу розповсюдження пружних хвиль від анізотропних властивостей металів.
| Рубрика | Физика и энергетика |
| Вид | статья |
| Язык | украинский |
| Дата добавления | 29.09.2018 |
| Размер файла | 49,7 K |
Отправить свою хорошую работу в базу знаний просто. Используйте форму, расположенную ниже
Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.
Размещено на http://www.allbest.ru/
ДОСЛІДЖЕННЯ ВПЛИВУ ПРУЖНИХ ВЛАСТИВОСТЕЙ МЕТАЛУ ТРУБНИХ СТАЛЕЙ НА ЧАС ПОШИРЕННЯ УЛЬТРАЗВУКУ
І.З. Лютак
Аннотация
Исследовано влияние упругих свойств металла на время распространения ультразвука. Указано, что упругие свойства металла наиболее полно характеризуются разностью фаз ультразвуковых колебаний отраженных от границы раздела двух сред с разной плотностью, что в свою очередь дает возможность идентифицировать информационные параметры.
Annotation
In this paper investigated an influence of elastic metal's properties on ultrasonic waves spreading time. It is specified that elastic metal's properties the most entirely characterised by difference of phases of ultrasonic waves which are reflected from interface of two mediums with differences in densities. That allows to identify informational parameters.
Виклад основного матеріалу
Відомо, що ультразвукові хвилі від плоского випромінювача розповсюджуються у вигляді паралельного пучка. Однак на деякій відстані l від випромінювача цей пучок починає розширюватись. Ця відстань визначається із виразу
, (1)
де: а - сторона пластини кварцу, - довжина хвилі.
Кут розходження ультразвукових променів визначається за формулою
, (2)
де - половина кута розходження ультразвукового променя.
Розширення променя ультразвукових хвиль в металах призводить до того, що в точку прийому приходять одночасно відбиті коливання, що зазнали різного числа переломлень чи які відбились від різних частин поверхні металу, тобто спостерігається інтерференція променів [1].
Розглянемо вплив інтерференції променів на точність вимірювання часу розповсюдження ультразвукових коливань. Нехай в точку прийому перетворювача приходять два відбитих променя під кутами 1 і 2. Вони наведуть в перетворювачі напруження, що зсунуті за фазою на довільний кут . Фаза результуючого поля визначається із векторної суми напружень двох коливань [2] (рис. 1)
, (3)
де , u1, u2 - напруження, наведені першим і другим коливанням.
Рисунок 1 Векторна сума напружень одного відбиття
В наступному відбитті (рис. 2) внаслідок затримки в перетворювачі і перетворюючих ланках фаза результуючого напруження визначається співвідношенням
, (4)
де: , ; d - товщина досліджуваного металу, - довжина хвилі
Рисунок 2 Векторна сума напружень двох відбиттів
Різниця фаз результуючих напружень двох відбиттів
, (5)
(6)
Після нескладних тригонометричних перетворень одержимо
(7)
Додаткова складова різниці фаз визначає різницю (величину похибки) у вимірюванні часу проходження двома відбитими сигналами
. (8)
Величина додаткового зсуву фаз може бути виражена через різницю фаз напружень обох коливань на перетворювачі 1 і 2 та відношенні їх амплітуд із співвідношення (7)
. (9)
Підставляючи в даний вираз з виразу (7) і замінюючи та перетворюючи їх, одержимо остаточний вираз для знаходження різниці
(10)
При малих амплітудах другого променя (K 0) похибка прямує до нуля. При рівності амплітуд сигналів (K = 1)
, (11)
тобто, помилка не залежить від їх фазових співвідношень, зумовлених величиною відбитих коливань і різницею кутів приходу, вона залишається постійною
. (12)
Оскільки всі значення різниці фаз від 0 до 2 рівноймовірні, то похибка усередненого значення визначається виразом
. (13)
Із інтегрованого виразу (12) і усередненого за параметром (K) видно, що середнє значення похибки
, (14)
що викликає похибку виміру часу розповсюдження відбитих сигналів
. (15)
Можна зробити висновок, що сумарне поле при прийомі відбитих ультразвукових коливань залежить від амплітудних і фазових співвідношень, що в свою чергу є причиною зменшення точності вимірювання часу в залежності від номера відбитого сигналу. Результати експериментів заміру часу розповсюдження ультразвукових хвиль на 3-му, 4-му і наступних відбиттях показали співпадання результатів з теоретичними висновками. Виходячи із практичних міркувань та технічних можливостей встановлено, що при дослідженнях властивостей трубних сталей необхідно проводити виміри розповсюдження ультразвуку при одному визначеному відбитті. Це доводить, що різниця часу між двома наступними відбиттями не однакова і залежить від властивостей матеріалу, висоти нерівностей і характеристики поверхні, що впливає на відбиття і розсіювання променів. Для різних трубних сталей середньоквадратичне значення відхилень цього часу становить від 10 до 200 нс. Запропонована модель інтерференції відбитих хвиль доповнює відомі висновки про залежність часу розповсюдження пружних хвиль від анізотропних властивостей металів.
Література
ультразвуковий коливання анізотропний метал
Бобренко В. М., Вангели М. С., Куценко А. Н. Акустические методы контроля напряженного состояния материала деталей машин. Кишинев: ШТИИНЦА. 1989. 381 с.
Борисов В. Г. и др. Контроль металла в энергетике. К.: Техніка. 1986. 134 с.
Размещено на Allbest.ru
...Подобные документы
Сутність і практичне значення принципу суперпозиції хвиль. Умови виникнення та методика розрахунку групової швидкості хвиль. Зв'язок між груповою та фазовою швидкістю, схожі та відмінні риси між ними. Поняття інтерференції, її сутність і особливості.
реферат [249,4 K], добавлен 06.04.2009Взаємодія електромагнітних хвиль з речовиною. Особливості поширення електромагнітних хвиль радіочастотного діапазону в живих тканинах. Характеристики полів, що створюються тілом людини. Електронні переходи в збудженій молекулі. Фоторецепторні клітини.
реферат [238,5 K], добавлен 12.02.2011Поширення коливань в однорідному пружному середовищі. Рівняння плоскої гармонійної хвилі. Енергія хвилі. Вектор Умова. Інтерференція хвиль. Стоячі хвилі. Хвилі поздовжні і поперечні. Форма фронта хвилі. Процес поширення хвилі в якому-небудь напрямі.
лекция [256,9 K], добавлен 21.09.2008Біполярний транзистор як напівпровідниковий елемент електронних схем, із трьома електродами, один з яких служить для керування струмом між двома іншими. Схема радіозв`язку та її елементи, розповсюдження електромагнітних хвиль у вільному просторі.
контрольная работа [73,3 K], добавлен 11.01.2013Загальне поняття інтерференції хвиль. Інтерференція монохроматичних світлових хвиль. Екстремальні значення результуючої інтенсивності. Форми інтерференційних смуг. Способи розподілу пучків світла. Просторова і тимчасова когерентність оптичних джерел.
контрольная работа [412,4 K], добавлен 08.12.2010Природа світла і закони його розповсюдження. Напрямок коливань векторів Е і Н у вільній електромагнітній хвилі. Світлові хвилі, поляризація світла. Поширення світла в ізотропному середовищі. Особливості відображення і заломлення на межі двох середовищ.
реферат [263,9 K], добавлен 04.12.2010Змінне електромагнітне поле в однорідному середовищі та вакуумі. Поводження хвиль на границях розділу. Відбивна й пропускна здатність, кут Брюстера. Рівняння поширення хвиль у оптичному хвилеводі. Дисперсійні рівняння тришарового діелектричного хвилеводу.
курсовая работа [289,9 K], добавлен 21.01.2011Існування електромагнітних хвиль. Змінне електромагнітне поле, яке поширюється в просторі з кінцевою швидкістю. Наслідки теорії Максвелла. Хвильові рівняння електромагнітних хвиль та рівняння Максвелла. Енергія електромагнітних хвиль, вектор Пойнтінга.
реферат [229,2 K], добавлен 06.04.2009Огляд модельних теорій в’язкості рідин. Дослідження реологічних властивостей поліметисилоксану-100. Капілярний метод вимірювання в’язкості і пікнометричний метод вимірювання густини. Температурна залежність густини і кінематичної в’язкості ПМС-100.
курсовая работа [566,2 K], добавлен 08.05.2011Вивчення основних закономірностей тліючого розряду. Дослідження основних властивостей внутрішнього фотоефекту. Експериментальне вивчення ємнісних властивостей p–n переходів. Дослідження впливу електричного поля на електропровідність напівпровідників.
методичка [389,4 K], добавлен 20.03.2009Вивчення закономірностей тліючого розряду, термоелектронної емісії. Дослідження основних властивостей внутрішнього фотоефекту, впливу електричного поля на електропровідність напівпровідників. Експериментальне вивчення ємнісних властивостей p–n переходів.
учебное пособие [452,1 K], добавлен 30.03.2009Дослідження теоретичних методів когерентності і когерентності другого порядку. Вживання даних методів і алгоритмів для дослідження поширення частково когерентного випромінювання. Залежність енергетичних і когерентних властивостей вихідного випромінювання.
курсовая работа [900,7 K], добавлен 09.09.2010Історія народження ультразвуку. Джерела ультразвуку: свисток Гальтона, рідинний ультразвуковий свисток, сирена. Різання металу за допомогою ультразвуку. Приготування сумішей за допомогою ультразвуку. Застосування ультразвуку для очищення коренеплодів.
контрольная работа [19,9 K], добавлен 18.11.2009Вивчення законів відбивання, прямолінійного розповсюдження та заломлення. Характеристика приладів геометричної оптики: лінза, дзеркало, телескоп, тонка призма, мікроскоп, лупа. Розгляд явищ інтерференції та дифракції. Квантова природа випромінювання.
курс лекций [320,4 K], добавлен 29.03.2010Дослідження властивостей електричних розрядів в аерозольному середовищі. Експериментальні вимірювання радіусу краплин аерозолю, струму, напруги. Схема подачі напруги на розрядну камеру та вимірювання параметрів напруги та струму на розрядному проміжку.
курсовая работа [1,9 M], добавлен 26.08.2014Спостереження броунівського руху. Визначення відносної вологості повітря, руйнівної напруги металу. Вивчення властивостей рідин. Розширення меж вимірювання вольтметра і амперметра. Зняття вольт амперної характеристики напівпровідникового діода.
практическая работа [95,3 K], добавлен 14.05.2009Види симетрії: геометрична та динамічна. Розкриття сутності, властивостей законів збереження та їх ролі у сучасній механіці. Вивчення законів збереження імпульсу, моменту кількості руху та енергії; дослідження їх зв'язку з симетрією простору і часу.
курсовая работа [231,7 K], добавлен 24.09.2014Реле часу як електричне реле з нормованим часом вмикання або вимикання, його призначення, принципова схема та режими роботи. Різновиди реле часу та особливості їх застосування. Шляхи збільшення витримки часу. Порядок визначення часової затримки.
лабораторная работа [368,5 K], добавлен 06.02.2010Розповсюдження молібдену в природі. Фізичні властивості, отримання та застосування. Структурні методи дослідження речовини. Особливості розсіювання рентгенівського випромінювання електронів і нейтронів. Монохроматизація рентгенівського випромінювання.
дипломная работа [1,2 M], добавлен 24.01.2010Короткий історичний опис теорії теплопередачі. Закон охолодження Ньютона, закон Фур’є. Аналіз часу охолодження води в одній посудині, часу охолодження води в пластиковій склянці, що знаходиться в іншій пластиковій склянці. Порівняння часу охолодження.
контрольная работа [427,2 K], добавлен 20.04.2019
