МИНОБРНАУКИ РОССИИ

Санкт-Петербургский государственный

электротехнический университет

«ЛЭТИ» им. В.И. Ульянова (Ленина)

Кафедра ПМИГ

отчет

по лабораторной работе №4

по дисциплине «КОНСТРУКЦИОННЫЕ И БИОМАТЕРИАЛЫ»

Тема: ОПРЕДЕЛЕНИЕ МОДУЛЕЙ УПРУГОСТИ МАТЕРИАЛА

ИМУЛЬСНО-ФАЗОВЫМ МЕТОДОМ

Студентка гр. 7501		Сачкова Н. Д.
Студентка гр. 7501		Фалевская А. А.
Студент гр. 7501		Басалай К. А.
Преподаватель		Лобачева Д. А.

Санкт-Петербург

2020

Цель работы: ознакомление с методикой измерений и приобретение практических навыков определения модулей упругости (модуля нормальной упругости и коэффициента Пуассона) с помощью прибора УЗИС ЛЭТИ; определение относительной погрешности измерения.

Функциональная схема прибора

Функциональная схема прибора, используемого в данной лабораторной работе, приведена на рисунке 1.

Рисунок 1 – Функциональная схема прибора и временная диаграмма электрических сигналов

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. Задний фронт прямоугольного импульса вызывает срабатывание ждущего мультивибратора. Последний формирует прямоугольный импульс, сдвинутый относительно исходного на некоторое время. Импульсы ждущего мультивибратора используются для запуска генератора развертки, пилообразные сигналы которого подаются на горизонтально отклоняющие пластины электронно-лучевой трубки (ЭЛТ), создавая при этом временную развертку. Импульсы ультразвуковых колебаний, прошедшие через эталонную жидкость и исследуемый образец и преобразованные приемными пьезопластинами в электрические сигналы, подаются после соответствующего усиления на вертикально-отклоняющие пластины ЭЛТ. На экране трубки можно наблюдать два импульса: импульс, прошедший через жидкостную линию, и импульс, прошедший через измерительную линию. Благодаря тому, что длительность импульсов задающего мультивибратора регулируется, имеется возможность изменения момента запуска генератора развертки, а следовательно, и положения изображения на экране трубки. Для удобства наблюдения предусмотрена короткая развертка, позволяющая рассматривать импульсы высокочастотных колебаний в крупном масштабе.

Измерительная линия (рис. 7.2) 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.

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 (рис. 3) 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.

Рисунок 2 – Измерительная линия

Рисунок 3 – Жидкостная линия