МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РФ

Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования

Национальный минерально-сырьевой университет «Горный»

Кафедра приборостроения

Отчет по лабораторным работам

По дисциплине «Основы проектирования приборов и систем»

Выполнил студент: Яшук А. В.

Факультет: Механический

Курс: 4

Специальность: 200101.65

Шифр: 9203210001

Подпись:

Руководитель: Поляков В.Е.

Дата защиты:

Оценка:

Подпись преподавателя:

Санкт-Петербург

2012 г

Лабораторная работа № 1

Ультразвуковые методы и аппаратура для определения физико-механических свойств материалов.

1. Цель работы: изучение физических основ методов ультразвукового контроля металлов, сплавов и лома, приобретение навыков измерения некоторых параметров упругих волн с использованием технических средств УЗ-контроля.

2. Основные теоретические положения: практическое применение упругих колебаний звукового и ультразвукового диапазонов частот связаны с физическими свойствами среды, в которой они распространяются, и тех явлений, которые возникают при распространении этих колебаний. Поэтому первоначально необходимо изучить основные физические параметры и закономерности, присущие упругим колебаниям звукового и ультразвукового диапазонов частот при распространении их в различных средах.

Скорость распространения упругих колебаний различна для различных сред и определяется следующими уравнениями. Скорость звука для твердых материалов

, (1)

где E – модуль продольной упругости или модуль Юнга; ρ – плотность материала, - скорость распространения продольной волны.

В твердых материалах кроме продольных волн могут распространяться волны, вызывающие колебания частиц, перпендикулярные направлению распространения упругой волны. Такие волны называются поперечными или сдвиговыми. Скорость распространения поперечных волн в твердых телах

(2)

где G – модуль сдвига; ρ – плотность материала. Скорость поперечных волн меньше, чем скорость продольных волн.

(3)

Важной характеристикой твердых тел является коэффициент Пуассона μ, который представляет собой относительное изменение поперечного размера тела, деленное на относительное изменение его длины или

Связь между модулем упругости Юнга, модулем сдвига и коэффициентом Пуассона определяется уравнением (для стержня)

(4)

Как показано в табл. 1 различные металлы имеют свои численные значения E, G и μ, которые связаны со скоростью распространения продольных и поперечных волн. Измеряя скорости распространения и , можно определить тип транспортируемого через таможню металла.

3. Функциональная схема экспериментальной установки:

Рис. 1. Функциональная схема лабораторной установки.

На рис. 1.: 1 – генератор пилообразного электрического напряжения; 2 – генератор синхронизирующих электрических импульсов; 3 – генератор электрических импульсов; 4 – пьезоэлектрический излучатель; 5 – контролируемый образец; 6 – пьезоэлектрический приемник; 7 – усилитель электрического напряжения; 8 – электронно-лучевая трубка; 9 – счетчик времени распространения упругих волн.