2. Описание лабораторной установки

Схема измерения показана на рис. 5.1. Импульсный генератор 3 вырабатывает прямоугольные импульсы длительностью  и частотой следования . Сигнал с генератора 3 поступает на излучатель , который преобразует электрический сигнал в акустические импульсы. Приемник упругих колебаний преобразует акустический сигнал в электрический. Электрический сигнал поступает на вход осциллографа 4. Осциллограф 4 работает в режиме ждущей развертки с внешней синхронизацией. Синхронизирующий сигнал подается на вход осциллографа с генератора импульсов. В этом режиме на экране осциллографа получается устойчивое изображение импульса, прошедшего через образец. Амплитуда импульса измеряется с помощью осциллографа.

Эксперимент проводится на двух образцах из одинакового материала (мрамора). Один образец 1 имеет площадь поперечного сечения, почти равную площади излучателя, поэтому в нем распространяются плоские волны. Поперечные размеры другого образца 2 больше размеров излучателя. Поле плоского поршневого излучателя в данном образце будет иметь в так называемой дальней зоне вид сферической волны. В случае, если длины образцов равны , отношение давлений, которые принимают пьезокерамические датчики давления в образце 1 и образце 2, составит

, (5.5)

где a - радиус излучающей поверхности излучателя;

- частота волны;

C_P - скорость;

Р - волны в образце.

Длины образцов l, для которых справедливы указанные соотношения, должны быть больше величины границы дальней зоны L:

, (5.6)

где d=2a - диаметр излучателя;

- длина волны в образце.

3. Порядок выполнения работы

1. Ознакомиться с собранной согласно рис. 5.1. схемой установки и

подготовить приборы к работе.

2. Замерить амплитуду акустического импульса, прошедшего через образцы 1 и 2 по 5-10 раз на каждом образце, чередуя при

Рис. 5.1.

каждом цикле измеряемые образцы и следя за качеством контакта (смазка) и постоянством силы прижима преобразователей к торцам образцов при каждом измерении. Для измерения амплитуды акустического импульса произвести измерение первого вступления импульса. Для этого необходимо:

а) манипулируя ручками добиться, чтобы линия развертки располагалась в центре экрана, а первое вступление волны совместилось с одной из вертикальных осей сетки;

б) переключая переключатель "\//дел.", добиться, чтобы первое вступление импульса при его максимально возможной амплитуде умещалось внутри координатной сетки;

в) измерить по координатной сетке экрана осциллографа амплитуду первого вступления акустического импульса (число делений ) и рассчитать амплитуду по формуле

где - чувствительность ЭЛТ по оси Y;B - значение на панели осциллографа при данном положении переключателя "\//дел.".

3. Замерить время распространения импульса в образце i, расстояние между преобразователями и диаметр излучателя. Записать значение собственной частоты преобразователей, указанное на их донышке.

Д ля измерения времени распространения упругого импульса в образце необходимо:

а) манипулируя ручками , добиться совмещения линии развертки с осью абсцисс координатной сетки, а начала развертки – с началом координатной сетки;

б) переключая переключатель "время/дел", добиться, чтобы первое вступление импульса находилось в пределах координатной сетки экрана при максимально возможном расстоянии между первым вступлением и началом развертки, записать значение времени развертки , соответствующее данному положению ручки "время/дел";

в) определить число делений между началом развертки и началом первого вступления импульса N_t, рассчитать время t и скорость распространения С_Р импульса в образце:

t=_PN_t, мкс, С_Р=l/t, м/с.

4. Результаты измерений записать в табл. 5.1.

Таблица 5.1.

№ п/п

АПЛ, В

АСФ, В

l, м

t, мкс

CP, м/с

f, кГц

a, м

ВЭКС

ВТЕОР

L, м