МЕТОДИКА И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНОЙ ОЦЕНКИ АКУСТИЧЕСКОГО ИМПЕДАНСА ВЯЗКОУПРУГИХ СРЕД

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).

1. Murav'ev, V.V. Otsenka napryazhenno-deformirovannogo sostoyaniya rel'sov pri izgotovlenii / V.V. Murav'ev, K.A. Tapkov // Pribory i metody izmerenii. - 2017. - T. 8. - № 3. - S. 263-270. https://doi.org/10.21122/2220-9506-2017-8-3-263-270

2. Murav'ev, V.V. Kontrol' strukturnogo sostoyaniya stalei s pomoshch'yu akusticheskikh shumov / V.V. Murav'ev, O.V. Murav'eva, A.I. Dedov, A.V. Baiteryakov // Pribory i metody izmerenii. - 2014. - № 2 (9). - S. 60-66.

3. Chuprin, V.A. Kontrol' zhidkikh sred s primeneniem ul'trazvukovykh normal'nykh voln / V. A. Chuprin. - M. : Spektr, 2015. - 218 s.

4. Khill, K. Ul'trazvuk v meditsine. Fizicheskie osnovy primeneniya / K. Khill, Dzh. Bember, G. ter Khaar; per. s angl. - M. : Fizmatlit, 2008. - 544 s.

5. Badmaev, B.B. Vyazkouprugaya relaksatsiya v zhidkostyakh / B.B. Badmaev, B.B. Damdinov, T.S. Dembelova // Izvestiya rossiiskoi akademii nauk. Seriya fizicheskaya. - 2015. - T. 79. - № 10. - S. 1301-1305. https://doi.org/10.3103/S1062873815100044

6. Badmaev, B.B. Sdvigovaya uprugost' i prochnost' struktury zhidkosti na primere dietilenglikolya / B.B. Badmaev, T.S. Dembelova, D.N. Makarova, Ch.Zh. Gulgenov // Zhurnal tekhnicheskoi fiziki. - 2017. - T. 87. - № 1. - S. 18- 21. https://doi.org/10.1134/S1063784217010042

7. Esipov, I.B. Medlennaya kinetika nelineinosti vyazkouprugikh svoistv nefti pri sdvigovykh kolebaniyakh / I.B. Esipov, O.M. Zozulya, M.A. Mironov // Akusticheskii zhurnal. - 2014. - T. 60, № 2. - S. 166- 172. https://doi.org/10.1134/S1063771014020031

8. Mironov, M.A. Medlennaya kinetika vyazkouprugikh svoistv nefti pri nizkochastotnykh sdvigovykh kolebaniyakh / M.A. Mironov, I.A. Shelomikhina, O.M. Zozulya, I.B. Esipov // Akusticheskii zhurnal. - 2012. - T. 58, № 1. - S. 132-140. https://doi.org/10.1134/S1063771014020031

9. Esipov, I.B. Rezonansnyi metod izmereniya sdvigovykh vyazkouprugikh svoistv zhidkikh sred na osnove vozbuzhdeniya krutil'nykh kolebanii v trubkakh / I.B. Esipov, O.M. Zozulya, A.V. Fokin // Akusticheskii zhurnal. - 2010. - T. 56, № 1. - S. 124-13. https://doi.org/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. Sharapov, V.M. P'ezoelektricheskie datchiki / V.M. Sharapov, M.P. Musienko, E.V. Sharapova. - M. : Tekhnosfera, 2006. - 632 s.

12. Kolesnikov, Yu.I. Ob opredelenii uprugikh konstant vysokoplastichnykh materialov / Yu.I. Kolesnikov, S.S. Boroda // Fizicheskaya mezomekhanika. - 2009. - № 12. - S. 121-126.