Протокол к лабораторной работе №3

Таблица 1 - Протокол наблюдений

Номер опыта	Материал	Тип волны	n1, мм	n2, мм	l, мм
1	латунь	продольная	50,25	63,77	40,0
2	сталь	продольная	50,15	57,48	29,8

Обработка результатов эксперимента

1. Вычислим скорость продольных и поперечных волн:

(продольная, латунь)

(продольная, сталь)

2. Вычислим коэффициент Пуассона и модуль E исследуемого материала:

Из справочных данных: ,

3. Вычислим относительную погрешность измерения скоростей волн:

Для разности () абсолютная погрешность равна сумме абсолютных погрешностей . Если принять, что погрешности , т. е. составляют половину цены деления шкалы микрометра, получим: .

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.