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».