|
|
|
| Межотраслевая Интернет-система поиска и синтеза физических принципов действия преобразователей энергии | |
Стартовая страница |
О системе |
Технические требования |
Синтез |
Обучающий модуль |
Справка по системе |
Контакты |
 | Твердометр ультразвуковой |
 | |
Анимация
Описание
Действие ультразвукового (УЗ) твердометра (Т) основано на изменении резонансных свойств стержневой колебательной системы при механическом контакте ее рабочего торца с твердым телом. УЗТ состоит из преобразователя 1 (рис. 1), волновода 2 с индентором 3 в виде конуса или пирамиды, генератора 5 резонансных УЗ колебаний и регистрирующего устройства 4.
Схема ультразвукового твердометра
Рис. 1
Частота колебаний составляет 20 - 40 кГц, амплитуда колебательных смещений индентора ~ 1 мкм; добротность колебательной системы ~ 100.
При измерениях индентор прижимается к контролируемой поверхности с постоянной силой до 1 кГ. Чем больше твердость материала, тем меньше глубина проникновения индентора, а следовательно, меньше площадь соприкосновения колебательной системы с поверхностью и вносимое сопротивление акустической нагрузки. Реактивная компонента сопротивления нагрузки вызывает изменение резонансной частоты колебательной системы, обычно в сторону повышения, а активная компонента - изменение ее добротности.
Регистрирующее устройство чаще всего работает по принципу измерения частоты, иногда по принципу измерения резонансной амплитуды колебаний. При этом генератор работает по схеме автоматической подстройки частоты на резонанс колебательной системы. В УЗТ без автоподстройки частоты эффект регистрируется по изменению входного электрического сопротивления преобразователя при фиксированной частоте генератора.
Для калибровки УЗТ используется набор образцов определенной твердости. Градуировка справедлива для материалов с близкими акустическими параметрами.
Ключевые слова
Области техники и экономики
Используемые естественнонаучные эффекты
 | Переменная часть давления, возникающая в среде при прохождении звуковой волны (Звуковое давление) |
Разделы естественных наук используемых естественнонаучных эффектов
| 1 | | Акустика |
| 1 |  | Механические колебания и волны |
Применение эффекта
УЗТ обычно применяют для быстрого контроля состояния поверхностного слоя металлов и различных покрытий в металлургической и металлообрабатывающей промышленности, при производстве строительных материалов, полимеров и т.п. Достоинством УЗТ по сравнению с обычными измерителями твердости, основанными на определении размеров оставленного индентором отпечатка, является его быстродействие: индикация осуществляется непосредственно в момент воздействия индентора. Тем самым исключаются погрешности, связанные с восстановлением исходного состояния поверхности после прекращения контакта.
Выпускаются УЗТ, измеряющие твердость поверхности от 20 до 70 единиц по Роквеллу с точностью ±1%; время измерения - до 10 с.
Реализации эффекта
Техническая реализация эффекта
УЗТ состоит из преобразователя 1 (рис. 1), волновода 2 с индентором 3 в виде конуса или пирамиды, генератора 5 резонансных УЗ колебаний и регистрирующего устройства 4. Частота колебаний составляет 20 - 40 кГц, амплитуда колебательных смещений индентора ~ 1 мкм; добротность колебательной системы ~ 100.
Литература
1. Ультразвук / Под ред. И.П. Голяминой.- М.: Советская Энциклопедия, 1979.
| Стартовая страница О системе Технические требования Синтез Обучающий модуль Справка по системе Контакты | |
 |
|
| Copyright © 2008 РГУ нефти и газа им. И.М. Губкина | |
