Nr ćwiczenia 222 |
Data: 3XI2003 |
Liliana Szymczak |
Wydział Fizyki Technicznej |
Semestr III |
Grupa 1/1 grupa lab. nr 2 |
Prowadzący: mgr A. Walaszyk
|
Przygotowanie: |
Wykonanie: |
Ocena: |
||
Badanie własności materiałów za pomocą defektoskopu ultradźwiękowego.
W celu wyznaczenia współczynnika tłumienia ultradźwięki z głowicy nadawczej generatora wprowadzamy do próbki przez cienką warstwę cieczy. Wiązka ultradźwięków rozchodząc się w ośrodku próbki ulega osłabieniu, odbija się od dna próbki i z powrotem wraca do głowicy. Na granicy próbka-głowica część energii wiązki ponownie się odbija i wchodzi do materiału, natomiast część jest przetworzona przez głowicę na impuls elektryczny, który jest podany na ekranie defektoskopu. Sytuacja ta powtarza się n-krotnie.
Załóżmy, że na próbkę pada fala ultradźwiękowa o natężeniu I0. Część fali ulega odbiciu, a część pozostała wchodzi do próbki. Współczynnik odbicia fali na granicy dwóch ośrodków będzie:
K= natężenie fali odbitej / natężenie fali padającej.
W celu obliczenia współczynnika tłumienia ά należy z równania:
wyeliminować współczynniki odbicia K1 i K2. Można to uczynić określając stosunek natężeń dla próbki o różnych grubościach x1 i x2. Otrzymamy, ze:
Należy pamiętać, ze na ekranie defektoskopu mierzymy amplitudę, a nie natężenie. Wobec tego wzór napisany dla stosunku amplitud, będzie miał postać:
Ze wzoru 
można wyznaczyć prędkość fali ultradzwiękowej w materiale próbki numer jeden, jeżeli znana jest prędkość v2 tej fali w próbce numer dwa.
Pomiary:
Próbka I wzorcowa: V=6,3 km/s Próbka I badana: V=6,3 km/s
d [mm] |
Ampl. [db] |
1 |
10 |
2,1 |
9,5 |
3,2 |
10 |
4,2 |
11 |
d [mm] |
Ampl. [db] |
1,5 |
9,5 |
3,1 |
9 |
4,6 |
10 |
6,2 |
20 |
Próbka II wzorcowa: V=6,5 km/s Próbka II badana: V=6,5 km/s
d [mm] |
Ampl. [db] |
2 |
10 |
3,5 |
12 |
5,05 |
28 |
d [mm] |
Ampl. [db] |
2,5 |
8,5 |
4,8 |
9 |
7,3 |
10 |
9,7 |
12 |
Próbka III wzorcowa: V=6 km/s Próbka III badana: V=6 km/s
d [mm] |
Ampl. [db] |
0,8 |
9 |
1,7 |
9 |
2,6 |
10 |
3,6 |
12 |
d [mm] |
Ampl. [db] |
1,3 |
9, |
2,8 |
10 |
4,0 |
10 |
5,3 |
11,5 |
Próbka IV wzorcowa: V=6,3 km/s Próbka IV badana: V=6,3 km/s
d [mm] |
Ampl. [db] |
1,7 |
9 |
1,5 |
9 |
2,3 |
10 |
3,2 |
12 |
d [mm] |
Ampl. [db] |
1,8 |
9 |
3,5 |
11 |
5,2 |
12 |
6,8 |
20 |
Grubości próbek:
Nr |
Wzorcowe x [mm] |
Badane x [mm] |
I |
39,62 |
59,12 |
II |
39,62 |
59,40 |
III |
42,8 |
59,54 |
IV |
37,8 |
59,38 |
Błąd suwmiarki 0,02 mm
∆V = 0,25 km/s
∆x = 0,5 mm
Obliczenia:
Prędkość fali ultradzwiękowej obliczamy ze wzoru:
