Некоторые лабы по акустике (lab4m_1)

Посмотреть архив целиком

МОСКОВСКИЙ ЭНЕРГЕТИЧЕСКИЙ ИНСТИТУТ

(ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ)









Кафедра ЭИ









Лабораторная работа №4

ИССЛЕДОВАНИЕ УЛЬТРАЗВУКОВЫХ МЕТОДОВ КОНТРОЛЯ ТОЛЩИНЫ.









Выполнили студенты





.

Принял преподаватель

Петрусь А. А.











2005

Цель работы


1.Ознакомление с методикой .определения толщины контролируемого изделия с помощью ультразвука.

2. Овладение навыками работы с резонансными ультразвуковыми толщиномерами ТУК-4В, Металл-2М, а также с импульсным толщиномером УТ-ЗОПЦ.


Домашнее задание


Построить графики зависимости резонансных частот от толщины объекта контроля для пяти первых гармоник резонансной частоты.

а) по формуле (1) (см. п.5) для образца со свободными поверхностями;

б) по формуле (2) с учетом пьезопреобразователя и контактного слоя (для первых двух гармоник).

Материал образца — алюминий; диапазон измеряемых толщин - 1 - 3 мм; диапазон частот - 3 - 9 МГц. Акустические. параметры пьезопластины, материала образцов и контактной жидкости приведены в табл. 4.1.

Таблица 4.1

пп

Наименование

материала

Скорость продольных

волн, м/с

Акустическое сопротивление,

106 кг/(м2.с)


1

Латунь

4430

36,1

2

Дюралюминий

6260

17,3

3

Масло трансформаторное


1400


1,27

4

Кварц

5740

15,2

5

Алюминий

6350

17,1

Резонансные колебания образца в виде пластины со свободными поверхностями возникают на частотах fn, при которых по толщине образца укладывается целое число n полуволн (n - номер гармоники) [2]:

, (1)

здесь d - толщина образца; С - скорость распространения УЗК в материале образца.

В действительности одна из поверхностей образца нагружена пьезопреобразователем. В этом случае уравнение, связывающее резонансную частоту f с параметрами трехслойного пакета (кварцевая пластина - контактная жидкость - образец) имеет вид:

, (2)


где - фазовый набег в i - м слое; zi = i.Ci - характеристический импеданс i - го слоя, i, Ci, di - плотность, скорость УЗК и толщина i - го слоя.

При расчетах полагать, что слои i = 1 - кварцевая пластина толщиной d1=0,288 мм; i = 2 - трансформаторное масло толщиной d2=0,01 мм; i = 3 -

d3 - добавка к длине контролируемого образца обусловленная акустической нагрузкой, создаваемой слоем масла и кварцевой пластиной. Таким образом, влияние акустической нагрузки приводит к тому, что измеряемая частота резонанса образца толщиной d соответствует ненагруженному слою с эквивалентной толщиной d + d3 .

Результаты расчетов по формулам (1)и (2) следует нанести на один график, по оси абсцисс которого откладываются значения f, а по оси ординат - d3.





Описание лабораторной установки


Рис. 4.1 Экспериментальная установка

для исследования зависимости f (d)


В состав лабораторной установки входят: контактный резонансный толщиномер ТУК-4В, генератор сигналов высокочастотный ГЧ-18А, иммерсионный резонансный толщиномер «Металл-2М», контактный импульсный толщиномер УТ-30ПЦ, наборы преобразователей и образцов для экспериментальных исследований.

Рабочее задание


1. На установке (рис. 4.1) снять зависимость значений резонансных частот от толщины контролируемого образца.

Кварцевая пьезопластина преобразователя прибора ТУК-4В возбуждается напряжением переменной частоты, поступающим с генератора качающеюся частоты (ГКЧ). Определение толщины контролируемого изделия осуществляют путем совмещения резонансных импульсов с измерительными импульсами, расстояние между которыми регулируют ручками «Скорость УЗК» и «Толщина», а амплитуду - ручкой «Амплитуда измерительных .импульсов».

Для измерения частоты резонансных сигналов .используют Г4-1-8А, напряжение фиксированной частоты с которого подается через разделительный конденсатор Ср в контур ГКЧ. Частота Г4-18А отмечается на. экране в виде метки. Измерение значений резонансных частот производят путем совмещения на экране ЭЛТ прибора ТУК-4'В измерительной метки с каждым из (резонансных импульсов. Отсчет производят по шкале прибора Г4-18А.

При измерении толщины изделий из материалов с различной скоростью ультразвука с помощью прибора ТУК-4В необходимо предварительно настроить отсчетное устройство прибора на скорость УЗК в данном материале. Для этого (ручкой «Толщина» установить значение толщины выбранного образца. Затем установить преобразователь на образец и ручкой «Скорость УЗК» совместить резонансные импульсы с измерительными. При этом стрелочный визир укажет значение скорости материала образца.

2. С помощью прибора ТУК-4В измерить толщину заданных образцов.

Толщина, мм

fi, МГц

fi+1, МГц

f = f1, МГц

Измеренная толщина, мм

2.54

5.2

6.5

1.3

2.40

2.94

5.5

4.4

1.1

2.75

3.00

4.4

5.4

1.0

2.85

1.75

5.05

6.6

1.55

1.90


3. Оценить относительную погрешность измерения толщины путем сравнения экспериментальных результатов с результатами расчетов.



5. Снять градуировочную кривую стрелочного индикатора прибора Металл-2М по образцам.

Градуировочную кривую прибора «Металл-2М» снимают на трех-четырех образцах с известными значениями толщины. Результаты наносят на график, где по оси ординат откладывают показание стрелочного индикатора прибора «Металл-2М», а по оси абсцисс - соответствующее значение толщины образца.


Выводы: Для уменьшения погрешности от смещения резонансных частот следует работать на частотах , можно более близких к резонансной частоте ПП, использовать пики, соответствующие высшим гармоникам, увеличивать толщину масла до оптимальных (четвертьволновых) значений, производить градуировку прибора при одинаковой силе прижатия преобразователя к поверхности изделия.

Приложение.

Графики зависимости резонансных частот от толщины объекта контроля для пяти первых гармоник резонансной частоты с наложенными на них экспериментальными данными.



Случайные файлы

Файл
57863.rtf
117922.rtf
178457.rtf
15216.rtf
149223.doc




Чтобы не видеть здесь видео-рекламу достаточно стать зарегистрированным пользователем.
Чтобы не видеть никакую рекламу на сайте, нужно стать VIP-пользователем.
Это можно сделать совершенно бесплатно. Читайте подробности тут.