МЕТОДИКА И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНОЙ ОЦЕНКИ АКУСТИЧЕСКОГО ИМПЕДАНСА ВЯЗКОУПРУГИХ СРЕД


DOI: http://dx.doi.org/10.21122/2220-9506-2017-8-4-314-326

Полный текст:


Аннотация

Измерение характеристик технологических жидкостей позволяет оценить их качество, биологических тканей – дифференцировать здоровые ткани и ткани с патологиями. Одним из комплексных акустических параметров является импеданс, позволяющий наиболее полно оценивать характеристики вязкоупругих сред. Большинство методов измерения импеданса требуют использования двух и более эталонных сред и наличия калиброванных акустических преобразователей. Целью данной работы являлась разработка новой методики и установки для экспериментальной оценки продольного и сдвигового импедансов вязкоупругой среды, основанных на измерении параметров амплитудно-частотных характеристик и расчете элементов электрической схемы замещения пьезопластины, колеблющейся в исследуемой среде.

В работе описываются методика и устройство для экспериментальной оценки импедансов вязкоупругих сред. Предложенная методика позволяет измерить продольный и сдвиговый импедансы и определить скорости продольных и поперечных ультразвуковых волн и значений упругих модулей вязкоупругих сред, в том числе в различных агрегатных состояниях. Методика достаточно проста в реализации и может быть воспроизведена с помощью несложного лабораторного оборудования.

Полученные значения акустических импедансов исследованных сред удовлетворительно согласуются с их справочными данными. В отличие от известных методов определения акустического импеданса, разработанная методика позволяет с достаточной точностью оценивать трудно поддающееся измерению на частотах мегагерцового диапазона значение сдвигового импеданса вязкоупругих сред, определяющее модуль сдвига материала и характеризующее его сопротивление сдвиговым деформациям. Приведены результаты реализации разработанной методики для оценки акустических параметров на примере ряда сред с нулевой сдвиговой упругостью (спирт, ацетон) и вязкоупругих сред (глицерин, архитектурный пластилин, силиконовый герметик, клей MP-55 до и после полимеризации).


Об авторах

О. В. Муравьева
Ижевский государственный технический университет имени М.Т. Калашникова
Россия
ул. Студенческая, 7, г. Ижевск 426069


В. В. Муравьев
Ижевский государственный технический университет имени М.Т. Калашникова
Россия
ул. Студенческая, 7, г. Ижевск 426069


Д. В. Злобин
Ижевский государственный технический университет имени М.Т. Калашникова
Россия
ул. Студенческая, 7, г. Ижевск 426069


О. П. Богдан
Ижевский государственный технический университет имени М.Т. Калашникова
Россия

Адрес для переписки: Богдан О.П. – Ижевский государственный технический университет имени М.Т. Калашникова, ул. Студенческая, 7, г. Ижевск 426069   e-mail: pmkk@istu.ru



В. Н. Сяктерев
Ижевский государственный технический университет имени М.Т. Калашникова
Россия
ул. Студенческая, 7, г. Ижевск 426069


В. В. Волков
Ижевский государственный технический университет имени М.Т. Калашникова
Россия
ул. Студенческая, 7, г. Ижевск 426069


Список литературы

1. Муравьев, В.В. Оценка напряженно-деформированного состояния рельсов при изготовлении / В.В. Муравьев, К.А. Тапков // Приборы и методы измерений. – 2017. – Т. 8. – № 3. – С. 263–270. doi:10.21122/2220-9506-2017-8-3-263-270

2. Муравьев, В.В. Контроль структурного состояния сталей с помощью акустических шумов / В.В. Муравьев, О.В. Муравьева, А.И. Дедов, А.В. Байтеряков // Приборы и методы измерений. – 2014. – № 2 (9). – С. 60–66.

3. Чуприн, В.А. Контроль жидких сред с применением ультразвуковых нормальных волн / В. А. Чуприн. – М. : Спектр, 2015. – 218 с.

4. Хилл, К. Ультразвук в медицине. Физические основы применения / К. Хилл, Дж. Бэмбер, Г. тер Хаар; пер. с англ. – М. : Физматлит, 2008. – 544 с.

5. Бадмаев, Б.Б. Вязкоупругая релаксация в жидкостях / Б.Б. Бадмаев, Б.Б. Дамдинов, Т.С. Дембелова // Известия российской академии наук. Серия физическая. – 2015. – Т. 79. – № 10. – С. 1301–1305. doi: 10.3103/S1062873815100044

6. Бадмаев, Б.Б. Сдвиговая упругость и прочность структуры жидкости на примере диэтиленгликоля / Б.Б. Бадмаев, Т.С. Дембелова, Д.Н. Макарова, Ч.Ж. Гулгенов // Журнал технической физики. – 2017. – Т. 87. – № 1. – С. 18– 21. doi: 10.1134/S1063784217010042

7. Есипов, И.Б. Медленная кинетика нелинейности вязкоупругих свойств нефти при сдвиговых колебаниях / И.Б. Есипов, О.М. Зозуля, М.А. Миронов // Акустический журнал. – 2014. – Т. 60, № 2. – С. 166– 172. doi: 10.1134/S1063771014020031

8. Миронов, М.А. Медленная кинетика вязкоупругих свойств нефти при низкочастотных сдвиговых колебаниях / М.А. Миронов, И.А. Шеломихина, О.М. Зозуля, И.Б. Есипов // Акустический журнал. – 2012. – Т. 58, № 1. – С. 132–140. doi: 10.1134/S1063771014020031

9. Есипов, И.Б. Резонансный метод измерения сдвиговых вязкоупругих свойств жидких сред на основе возбуждения крутильных колебаний в трубках / И.Б. Есипов, О.М. Зозуля, А.В. Фокин // Акустический журнал. – 2010. – Т. 56, № 1. – С. 124–13. doi: 10.1134/S1063771010010161

10. Korobko, E. The Peculiarities of Ultrasound Wave Propagation in Magnetorheological Fluid with Complex Dispersive Phase / E. Korobko [et al.] // Vibroengineering. – 2015. – Vol. 6. – P. 326–329.

11. Шарапов, В.М. Пьезоэлектрические датчики / В.М. Шарапов, М.П. Мусиенко, Е.В. Шарапова. – М. : Техносфера, 2006. – 632 с.

12. Колесников, Ю.И. Об определении упругих констант высокопластичных материалов / Ю.И. Колесников, С.С. Борода // Физическая мезомеханика. – 2009. – № 12. – С. 121–126.


Дополнительные файлы

Для цитирования: Муравьева О.В., Муравьев В.В., Злобин Д.В., Богдан О.П., Сяктерев В.Н., Волков В.В. МЕТОДИКА И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНОЙ ОЦЕНКИ АКУСТИЧЕСКОГО ИМПЕДАНСА ВЯЗКОУПРУГИХ СРЕД. Приборы и методы измерений. 2017;8(4):314-326. DOI:10.21122/2220-9506-2017-8-4-314-326

For citation: Murav’eva O.V., Murav’ev V.V., Zlobin D.V., Bogdan O.P., Syakterev V.N., Volkov V.V. TECHNIQUE AND DEVICE FOR THE EXPERIMENTAL ESTIMATION OF THE ACOUSTIC IMPEDANCE OF VISCOELASTIC MEDIUM. Devices and Methods of Measurements. 2017;8(4):314-326. (In Russ.) DOI:10.21122/2220-9506-2017-8-4-314-326

Просмотров: 36

Обратные ссылки

  • Обратные ссылки не определены.


Creative Commons License
Контент доступен под лицензией Creative Commons Attribution 4.0 License.

ISSN 2220-9506 (Print)
ISSN 2414-0473 (Online)