Метод измерения изменений скорости звука

Для исследования вязкоупругих свойств полимеров часто применяется метод вынужденных резонансных изгибных колебаний консольно-закрепленного стержня . Метод заключается в измерении амплитуды колебаний свободного конца вязкоупругого стержня при изменении частоты вынуждающей силы, приложенной к другому, закрепленному концу. Резонансная частота и ширина резонансной кривой позволяют определить динамический модуль Юнга Е, tg б = Е ЧЕ и низкочастотную скорость звука. [c.60]

Большую группу составляют так называемые импульсно-фазовые методы, в которых для измерения скорости ультразвука используется соотношение между изменением фазы Дф акустического сигнала, обусловленного прохождением ультразвукового импульса через исследуемый образец, и скоростью звука. [c.71]

Контроль проводят методом прохождения при расположении излучающего и приемного преобразователей по разные стороны ОК. Измерения вьшолняют при двух амплитудах УЗ-волн. Влияние нелинейности на скорость звука и спектр принятого сигнала незначительно. Поэтому используют чувствительную аппаратуру, позволяющую регистрировать малые изменения скорости звука и нелинейных искажений прошедшего через ОК сигнала. [c.770]

Проведенный анализ [55] показал, что контроль величины пористости по относительному изменению скорости звука с/со предпочтительнее, чем по относительному изменению коэффициента затухания 5/5о, особенно в производственных условиях. На рис. 7.58 показаны зависимости скорости звука 1 и коэффициента затухания 2 от плотности (обратно пропорциональной пористости) материалов, полученных методом порошковой металлургии. Как видно, поле разброса показаний (обозначено штриховыми линиями) для скорости значительно уже, но точность измерения скорости выше. [c.797]

Указанная область может находиться в диапазоне частот, на которых проводятся акустические, обычно ультразвуковые, измерения, поэтому изменения скорости и поглощения ультразвука, вызванные релаксационными явлениями, следует учитывать при создании и эксплуатации соответствующей контрольноизмерительной аппаратуры. Вместе с тем изучение релаксационных явлений при измерении дисперсии скорости звука и релаксационного поглощения ультразвука является эффективным методом исследования свойств тепло- и энергоносителей. [c.42]

Мы можем предложить схему, немного похожую на следующую. Установим на колокол источник звука, например громкоговоритель, и какой-нибудь вид принимающего устройства, например микрофон, С помощью низкочастотного генератора будем создавать в колоколе звук и варьировать его частоту от самых низких до самых высоких, воспринимаемых человеческим слухом. Скорость, с которой мы изменяем частоту, будет ограничена требуемой точностью измерения н свойствами самого колокола. Регистрируемый микрофоном отклик колокола будет изменяться при изменении частоты. Мы сможем зафиксировать все его характеристические резонансные частоты, если подадим выходной сигнал на графопостроитель, с помощью которого получим спектр откликов как функции частоты. Получив спектр, мы можем снять с колокола слой металла и повторять всю процедуру до получения нужного отклика. Этим способом можно выполнить настройку, но работа займет очень много времени, поскольку мы воспользовались методом измерений с непрерывной разверткой. [c.27]

Акустическими методами Тс определяется по изменению температурного коэффициента скорости звука. В стеклообразном состоянии при неизменном характере молекулярной подвижности скорость звука линейно зависит от температуры. Выше Тс, когда начинает размораживаться сегментальная подвижность, температурный коэффициент скорости звука резко изменяется. Точка на шкале температур, в которой наблюдается наиболее резкий излом температурной зависимости скорости звука, принимается за Тс. В этом случае измеренные значения Тс могут зависеть от частоты акустических колебаний, и фактически измеряется температура механического стеклования. [c.379]

Изменение фазового состояния сопровождается изменениями физических свойств, некоторые из них можно измерить достаточно легко и с приемлемой точностью. В ряде случаев с этой целью можно, например, проводить измерение скорости звука или электропроводности. Однако, как правило, изменение фазового состояния устанавливается методами, относящимися к одной из трех указанных ниже групп. [c.540]

Уровни жидкого водорода в аппаратах и резервуарах измеряются различными методами, основанными на значительном изменении того или иного свойства жидкости на границе раздела жидкости и газа. Существуют различные типы уровнемеров, в которых работа первичных приборов (датчиков) основана на измерении гидростатического давления жидкости (гидростатические или манометрические уровнемеры) изменения электрической емкости пластин, погруженных в жидкость, так как диэлектрические проницаемости жидкости и пара неодинаковы (уровнемеры с емкостными датчиками) скорости прохождения звука в жидкости (акустический метод) изменения электросопротивления проволоки в газе и жидкости (датчики сопротивления) и т.д. [6, 123]. Для транспортных резервуаров наиболее пригодны [c.97]

Поскольку фазовые переходы и растворение обычно сопровождаются существенными тепловыми эффектами, измерение последних позволит изучить изменение фазового состояния. Если тепловые эффекты малы или плохо поддаются толкованию в виду сложности системы, можно прибегнуть к ряду других методик, дополняющих или подтверждающих результаты измерений. В зависимости от особенностей конкретной системы можно проследить за изменениями плотности, электропроводности, магнитных свойств или скорости звука или же сравнить дифракцию рентгеновских лучей. Однако, поскольку наиболее широкое применение получили термические методы, ограничимся лишь их рассмотрением. [c.549]

Кроме описанных выше методов определение концентрации веществ в элюенте проводилось также путем измерения изменения плотности, вязкости, теплопроводности, давления пара и скорости звука. Описан также детектор по определению массы, в котором после испарения элюента непрерывно определяли и регистрировали остающееся на микровесах количество вещества [20]. [c.77]

Уменьшение степени гидролиза при переходе сверху вниз по группе элементов симбатно уменьшению времени, необходимому для обмена молекул НгО, непосредственно связанных с ионом металла, с другими, несвязанными молекулами НгО. Времена половинного обмена во всех случаях меньше 1 сек, так что для исследования таких процессов нужно пользоваться специальными методами. Один из таких методов основан на изучении ядерного магнитного резонанса О - (см. стр. 170). Если в этих опытах молекула воды, связанная с ионом, обменивается за время не меньше 10 сек, то линию ЯМР О такой молекулы можно отличить от линии О в объеме растворителя. Такая линия была обнаружена для гидратированного иона Ве +, что указывает на обмен со временем половинного обмена больше 10 сек. Однако отсутствие такой линии в случае Mg + показывает, что время половинного обмена должно быть меньше 10 сек. Более точные количественные данные можно получить с помощью релаксационно-спектральных измерений по Эйгену, хотя эти опыты являются менее непосредственными. В интересующем нас методе используется поглощение звука. Акустические времена релаксации связаны с константами скоростей, так что по изменению частот поглощения звука можно получить кинетические данные. Такие опыты с растворами электролитов позволяют получать сведения о скоростях ассоциации катионов с анионами. Интерпретация данных основывается на разумном предположении о том, что сначала гидратированный катион и анион образуют ионную пару, содержащую молекулу воды между двумя ионами. Затем ионная пара перегруппировывается, при этом удаляется промежуточная молекула воды, и эта стадия является определяющей скорость [c.190]

Измерения скоростей ультразвука в водных растворах различных нуклеозидов и нуклеотидов провели Зарвазян и сотр. [80, 368]. Авторы определяли относительное изменение скорости звука в зависимости от концентрации. Соответствующие величины на единицу концентрации (А) использовались далее для оценки зависимости гидратации молекулы от ее строения и распределения заряда. Интерпретировались также изменения величин Л при протонировании. Было показано, что при гидратации наиболее существенные изменения происходят лишь вблизи некоторых атомных группировок (центров гидратации) и что гидратированный слой имеет толщину 1 — 1,5 молекулы воды. Полученные результаты использованы для оценки сольватации молекул и дали информацию о влиянии сольватации на строение молекул и распределение заряда. Аналогичным образом исследовались взаимодействия растворитель - растворитель в других системах [205]. Настоящий метод, используемый пока только при изучении водных растворов, по-видимому, применим и для изучения сольватации в неводных средах. [c.170]

В последние годы для определения температуры стеклования успешно используются акустические методы 1[19]. В зтом случае измеренные значения Tg могут зависеть от частоты акустических колебаний (при дилатометрическом способе определения Tg может зависеть от скорости нагревания или охлаждения), и фактически измеряется температура механического стеклования [4]. Акустическими методами температура стеклования определяется по изменению температурного коэффициента скорости звука. В стеклообразном состоянии при неизменном характере молекулярной подвижности скорость звука линейно зависит от температуры. Выше Ткогда начинает размораживаться сегментальная подвижность микроброуновского типа, температурный коэффициент скорости звука резко изменяется. Точка на шкале температур, в которой наблюдается наиболее резкий излом температурной зависимости скорости звука (рис. 32), принимается за температуру стеклования. [c.93]

Оказалось, что отжиг в течение 1 ч на воздухе приводит к изменению плотности, скорости звука и tgo лишь в том случае, если температура отжига превышает 160 °С. При этом с ростом температуры отжига возрастают плотность, степень кристалличности и скорость звука, измеренные при 20 °С, а tg O уменьшается. Акустические измерения проводились резонансным методом на частоте 200 гц. На температурной зависимости скорости звука в исходном неотожженном поликапроамиде наблюдаются (рис. 60) температурные переходы при —89 21 32 80 и 126 °С. [c.185]

После разветвления край трещины снова продвигается ускоренно, причем ускорение достигает значений порядка 10 мl eк . Развивается трещина скачкообразно. Изменение скорости при современных методах измерения практически не может быть зафиксировано, и при исследовании механики разрушения обычно учитывается только среднее значение, обозначенное, например, на рис. 20 сплошной линией. В этом случае расчет дает только кажущееся значение Ка (рис. 29), и мгновенное значение может значительно отличаться от него. Однако важно знать истинные значения Кд при исследовании процесса разрушения с использованием теории распространения упругих волн в материале или при измерении мгновенных значений напряжения в окрестности края трещины, обусловленных действием этих волн. Если же оперировать с кажущимся (осредненным) сопротивлением материала разрушению и средней скоростью распространения трещины, то максимальная скорость края трещины V оказывается малой по сравнению со скоростью звука (для хрупких материалов [c.43]

Акустический анализ негомогенных жидкостей (т.е. частиц, суспендированных в растворах электролитов, например, микробных культур) особенно сложен. С помощью ультразвука определяли концентрацию загрязнений в сточных водах [37]. Рост дрожжевых (и других) культур также контролировали ультразвуковым методом, используя гибкий пьезоэлектрический мембранный преобразователь, состоящий из полиацеталевой смолы, хлорированного полиэтилена и цирконат-титаната свинца [42]. Измерительная ячейка состояла из двух пьезоэлектрических мембран (каждая площадью 2,5 х 1,5 см и толщиной 0,2 мм), разделенных слоем культуральной жидкости толщиной 2,5 мм. Частоту колебаний передающей мембраны фиксировали равной 40 кГц так, чтобы на приемной мембране генерировался сигнал с амплитудой приблизительно 20-100 мВ. Хотя с ростом концентрации выходное напряжение должно увеличиваться [81], на самом деле в диапазоне концентраций от 10 до 500 мМ наблюдалось лишь небольшое увеличение амплитуды (приблизительно на 5 мВ). Рост скорости звука с температурой в диапазоне от 25 до 40°С также был незначительным. В процессе роста культур плотность культуральной среды нередко меняется, поэтому контролировали отклик сенсора при различных концентрациях глицерина (плотности от 1 до 1,10). Изменения амплитуды и в этом случае были малы. Напротив, введение популяций бактерий или дрожжей приводило к значительно большим значениям сигнала (при изменении числа клеток от 1 до 10 в 1 мл амплитуда сигнала менялась от 20 до 50-80 мВ). Отклик сенсора линейно зависел от числа клеток (до 10 клеток/мл) и лучше отражал кривую роста, чем данные измерений проводимости культур [11]. Хотя датчик мог выдержать несколько циклов паровой стерилизации, возможность растрескивания пьезомембраны создает серьезные проблемы. Принципы, лежащие в основе метода, не совсем ясны. Более или менее уверенно можно полагать только, что сжимаемость суспензии играет большую роль, чем скорость звука и плотность [42]. [c.450]

Хотя попытки применить ультраакустические измерения для изучения кинетики химических реакций предпринимались неоднократно [51, 197], однако только разработанный С. Я. Соколовым [54] чрезвычайно точный метод определения небольших изменений скорости ультразвука в растворах позволяет надеяться на успех при изучении кинетики химических реакций с помощью ультразвуковых измерений. В том случае если звук распространяется в реакционно-способной среде, можно ожидать дисперсии скорости звука [196]. Прозвучивая реакционную смесь и измеряя непрерывно скорость звука и коэффициент поглощения, можно следить за развитием протекающего в смеси процесса, поскольку протекание химической реакции будет вызывать изменение обеих величин. Метод Соколова [54] может быть использован для изучения реакций, протекающих в самых разнообразных условиях в газообразной, жидкой и твёрдой фазах вне зависимости от прозрачности системы. Таким способом можно изучать как медленные химические превращения, так и весьма быстрые, протекание которых измеряется микросекундами. Интенсивность ультразвуковых колебаний выбирается такой,чтобы сами колебания не оказывали влияния на кинетику химической реакции. Желательная область частот в каждом частном случае должна быть выбрана отдельно. Возможно, что данный метод окажется полезным не только для измерения скоростей протека- [c.204]

Для измерения скорости звука в прозрачных изотропных твёрдых телах ) можно воспользоваться изучением диффракции света на ультразвуковой решётке [354]. В результате применения этого метода к изучению распространения ультразвука с частотою 3—11 мггц в метилметакрилате (плексиглас) в интервале температур от 24 до 90° С было обнаружено наличие перехода второго рода (244). Как показали измерения, температурный коэффициент скорости при некоторой температуре претерпевает скачкообразное изменение. Сказанное иллюстрирует таблица 42. [c.251]

Для исследования релаксационных процессов, внутри- и межмолекулярных взаимодействий в полимерах большое значение имеют акустические методы, которые также могуг быть использованы для определения геплоемкости при температурах, близких к абсолютному нулю, прочности высокомолекулярных материалов, ориентации макромолекул, степени сшичания и т. Д. Наличие четкой зависимости химического строения, физической структуры, молекулярной подвижности и т. д. от 1аких параметров, как скорость и коэффициент поглощения звука, позволяет быстро и точно измерить Е" и tg ср в широком диапазоне частот и амплитуд без изменения структуры или разрушения изделия, что облегчает интерпретацию полученных результатов в случае акустических спектрометров эти измерения автоматизированы. Особо перспективно применение акустических методов в дефектоскопии полимеров и при неразрушающих испытаниях. См. [14]. [c.389]

Подобным методом можно исследовать любые тела твердые, н идкие и газообразные. Если при этом известн1>1 частоты двух последующих резонансов и скорость распространения звука в данном материале, можно определить толщину. Измерения желательно производить в возможно большем диапазоне изменения частоты. Точность определения собственной частоты при этом повышается, так как чем шире применяемый диапазон частот, тем больше можно отсчитать резонансных частот. [c.139]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология