Файл: ОПРЕДЕЛЕНИЕ МОДУЛЕЙ УПРУГОСТИ МАТЕРИАЛА ИМУЛЬСНО-ФАЗОВЫМ МЕТОДОМ.docx

4. Сравним теоретические и практические значения E:

Таблица 2 – Сравнение практических и теоретических значений

	Латунь	Сталь
Eтеор
Епракт

Из табл. 2 видно, что результаты расходятся с теоретическими незначительно, что может означать, что данные в протоколе были получены достаточно точно.

Вывод:

В результате выполнения данной лабораторной работы было проведено

ознакомление с импульсно-фазовой методикой определения модуля нормальной упругости и коэффициента Пуассона с помощью прибора УЗИС ЛЭТИ, а так же рассчитаны относительные погрешности для скоростей продольных волн для латуни и стали. Полученная относительная погрешность измерения скоростей волн для латуни составила 0.07%, для стали – 0.13%, что объясняется погрешностью микрометра.

Погрешность измерения величин прибором УЗИС определяется в основном двумя факторами:

1) погрешностью отсчета по шкале микрометра;

2) наличием контактных слоев в измерительной линии (между образцом и стержнями; между стержнями – при отсутствии образца), имеющих определенную толщину.

Основным источником ошибок при измерении микрометром является зависимость показаний от прижимающего усилия (человеческий фактор, который нельзя исключить). Поэтому измерения должен проводить один и тот же человек и стараться зажимать измеряемый предмет с одинаковой силой.

Контрольные вопросы

5. Каковы конструктивные особенности прибора, жидкостной и измерительной линий?

---

Конструктивно прибор УЗИС ЛЭТИ включает в себя:

• блок электронной схемы;

• измерительную линию;

• жидкостную линию.

Все элементы прибора смонтированы на горизонтальном шасси, заключенном в кожух. На передней панели прибора имеются разъемы для подключения с помощью соединительных высокочастотных кабелей измерительной и жидкостной эталонной линий, а также выведены следующие элементы управления:

1. "Яркость" – регулирует яркость изображения на экране ЭЛТ;

2."Фокус" – регулирует четкость изображения на экране трубки;

3."Задержка": "Грубо – плавно" – устанавливает момент запуска развертки;

4. "Развертка": "Длинная – короткая" – переключает развертки;

5. "Сеть" – подает напряжение в прибор;

6. "ЭЛ" – включает жидкостную линию;

7. "Усиление ЭЛ" – плавно регулирует величину сигналов, прошедших через жидкостную линию;

8. "Усиление ИЛ": "Грубо – плавно" – регулирует величину сигналов, прошедших через измерительную линию.

На задней стенке прибора размещены:

• сетевая колодка;

• клемма заземления;

• колодка предохранителя;

• отверстия, под которыми находятся шлицы переменных резисторов, смещающих картину на экране ЭЛТ по вертикали и по горизонтали.

Измерительная линия (рисунок 4) представляет собой два типовых цилиндрических стержня 1, которые служат постоянными ультразвуковыми линиями задержки. Верхний стержень имеет возможность вертикального перемещения, оставаясь при этом соосным с нижним стержнем.

Исследуемый образец 2, имеющий форму короткого цилиндра, помещается между стержнями 1. К торцам стержней 1 приклеены пьезопластины 3. Длина образца должна быть такой, чтобы время прохождения ультразвукового импульса в нем было больше длительности самого импульса.

Рисунок 4 – Измерительная линия Рисунок 5 – Жидкостная линия

Прибор комплектуется двумя парами стержней, соответственно, для измерения скоростей продольных и поперечных волн. В более длинных стержнях, предназначенных для измерения скорости продольных волн, используются кварцевые пластинки Х-среза. В более коротких стержнях, предназначенных для измерения скоростей поперечных волн, используются кварцевые пластинки Y-среза.

---

Жидкостная линия (рисунок 5) состоит из цилиндрического полиэтиленового сосуда 1, залитого эталонной жидкостью со слабой зависимостью скорости ультразвука от температуры в области комнатных температур. В жидкость помещены две кварцевые пластинки Х-среза: неподвижная 2 и подвижная 3, перемещаемая микрометрическим винтом 4; максимальный ход пластинки 25 мм. Полиэтиленовый сосуд размещен в металлическом корпусе.

---

5. Как создаются ультразвуковые колебания в жидкостной эталонной и измерительной линиях?

Задающий мультивибратор генерирует прямоугольные импульсы переменной длительности с частотой повторения около 500 Гц. Передний фронт этих импульсов запускает генератор высокочастотных сигналов. Вырабатываемый генератором сигнал одновременно возбуждает ультразвуковые колебания излучающих пьезопластин жидкостной эталонной (ЭЛ) и измерительной (ИЛ) линий.

5. Чем отличаются продольные и поперечные ультразвуковые волны?

Поперечная волна – волна, распространяющаяся в направлении, перпендикулярном к плоскости, в которой происходят колебания частиц среды (в случае упругой волны) или в которой лежат векторы электрического и магнитного поля (для электромагнитной волны). Продольные волны – распространяющееся с конечной скоростью в пространстве переменное взаимодействие материи, которое обычно характеризуется двумя функциями – векторной, направленной вдоль потока энергии волны, и скалярной функцией. Самая существенная разница между этими двумя типами волн заключается в том, что поперечная волна обладает свойством поляризации (колебания происходят в определенной плоскости), а продольная – нет.

Прибор УЗИС ЛЭТИ комплектуется двумя парами стержней, соответственно, для измерения скоростей продольных и поперечных волн. В более длинных стержнях, предназначенных для измерения скорости продольных волн, используются кварцевые пластинки Х-среза. В более коротких стержнях, предназначенных для измерения скоростей поперечных волн, используются кварцевые пластинки Y-среза.

5. Почему при измерениях скорости поперечных волн необходимо правильно ориентировать стержни измерительной линии друг относительно друга?

Измерительная линия представляет собой два типовых цилиндрических стержня 1, которые служат постоянными ультразвуковыми линиями задержки. Верхний стержень имеет возможность вертикального перемещения, оставаясь при этом соосным с нижним стержнем.

Рисунок 6 – Измерительная и жидкостная линии

Время прохождения ультразвукового импульса в образце будет равно времени прохождения импульса в столбе эталонной жидкости высотой (n2 – n1): , где l – длина образца; v – искомая скорость ультразвука в образце; vж – скорость ультразвука в эталонной жидкости. Отсюда:

---

В момент совмещения, которое означает, что время прохождения сигнала через эталонную и измерительную линии одинаково, берется отсчет по шкале микрометра. Если в результате измерений время прохождения через измерительную линию исказится (т.е. будет нарушена соосность измерительных стержней), это отразится на искомой скорости ультразвука в образце.

Ознакомившись с ГОСТ 21153.7-75 «Породы горные. Метод определения скоростей распространения упругих продольных и поперечных волн» находим еще одно важное дополнение к ответу на вопрос: «Преобразователи ультразвуковых колебаний вручную или с помощью специальных устройств прижимают к противоположным обработанным торцам образца так, чтобы оси их максимальной чувствительности совпали».

---