Голямина И.П. - Ультразвук (маленькая энциклопедия) (1040516), страница 113
Текст из файла (страница 113)
2. Блок-схема уаьтраввукового расходомера со всиосомв ультраввукового пучка: 1 — генератор зоидирующих импульсов; г — излучающий яреобравователь; а и В— приемные преобразователи; 1 — ииффереиии- аиьимй усилитель. ния скорости УЗ, напр. фазозым, импульсным или их комбинациеи. Работа в т о р о й г р у и и ы Р, основана на измерении величины «сноса» УЗ-ваго пучка потоком контролируемой среды. Направление распространения УЗ-вых воли при атом перпендикулярно направлению скорости потока среди (рис. 2). Генератор 1 зондиру«ощих импульсов рабочей частоты воабуждает иалучающий преобразователь 2. Приемные преобразователи 8 и 4 имеют одинаковые характеристики, а расположение и ориентация их таковы, что при о =- 0 их выходные напряжения П одинаковы.
Эти напряжения подаются на входы дифференциального усилителя 5, выходной сигнал к-рого пропорционален равности этих напряжений и, следовательно, скорости потока среды, УЗ-вые Р., работающие по принципу сложения скоростей и по «сносу» пучка, применяются для контроля и автоматизации технологич, процессов в химич., металлургич. и нефтеперерабатываю»цей промышленности. Н ижняя граница интервала измеряемых значений скорости потоков составляет для Р. первой группы 0,2 — 0,5 м!с, для Р.
второй группы — десятки м!с. Третья группа Р. применяется для измерения скорости потока при контроле движения гетерогенных сред. Принцип действия этих Р, основан на использовании эффекта Доплера. УЗ-вые колебакпя, посылаемые по направлени!о потока, рассеиваются частицами среды и частично отра- РЕЗОНАНС жаются обратно к излучающему преобразователю, рядом с к-рым помещается второй, приемный, Принятый сигнал отличается от посланного по частоте, а величипа частотного сдвига Р пропорциональна скорости движения среды и, т.
е, Р =- 2/и(в, где 7' — частота, а в — скорость распространения УЗ в среде. Такой способ измерения скорости потока применяется, в частности, в медицине и физиологии для определения скорости кровотока в крупных кровеносных сосудах. Эти измерения можно проводить бесконтактпо, путем ввода УЗ под углом к контролируемому участку сосуда. Для вычисления истинного значения скорости необходимо учитывать величину этого угла, т.
к, частотный сдвиг определяется проекцией вектора скорости на направление УЗ-ваго луча. Следует отметить, что при измерении скорости потока доплеровскпм методом возникает целый спектр частот, происхождение к-рого обусловлено сложным характером распределения скоростей в зоне прозвучивания. Информация о распределении скоростей и об искомой средней скорости потока может быть получена из реаультатов спектрального аналиаа выходного сигнала доплеровского Р. Интервал измеряемых значений скорости может составлять для таких 1'. от 0,01 до 100 м(с. Погрешность измерений скорости потока УЗ-вых Р. достигает 2 — 5%, причем основной источник погрешностей — вариации скорости УЗ на контролируемом участке потока из-за изыенония темп-ры или состава жидкости.
Преимущества УЗ-вых Рл отсутствие подвижных алементов в датчике Р,, простота обеспечения условий взрывобезопасности, сохранение практически полного сечения трубопровода и потому весьма малое падение давления на участке расположенмя датчика. УЗ-вые Р. обладают малой инерционностью и могут применятьсл для контролл пульсирующих потоков. Основной недостаток Р., относящихся к двум первым группам,— снинсение точности и надежности при выделении осадков и пузырьков свободного газа на участках трубопровода, контактирующих с пьезопреобрааователями. Бит.. Б и р г е р Г. И., П р а ж а и к о в Н И., Ультрэээукэеые расхэяоыерьп М., киоэнеитронаив. Сер.
обтетехнич.э, 1972, в. 10, с. 68 — 77. Б. Б Михалев, А. С. Химркин. РЕЗАНИЕ ультразвуковое— один из видов механической обработки хрупких твердых материалов с применением УЗ. РЕЗОНАНС вЂ” явление возрастания амплитуды вынужденных колебаний в к.-л. колебательной системе, наступающее при приблиэкении частоты периодического внешнего воздействия к одной из частот собственных колебаний системы. Ха- у рактер Р.
существенно зависит от свойств колебательной системы. и Наиболее просто Р. ПРОтЕКавт, КОГДа ПЕ- У Уэсэе Ые риодич. воадействию Рие. 1. Мехаыолвергаехч:Я система с аичесиак и- параметрами, не аави- лебатезьиая сящими от состояния самой системы (т. и. линейные системы). Простейший пример такой системы с одной степенью свободы — масса т, подвешенная на пруэкине н находящаяся под действием гаРмонич. силы Г = г"е соэ юг (рнс. 1), или алектрич. цепь, состоящая из последовательно соединенных индуктивности Е, емкости С, сопротивления Л и источника электродвнжущей силы Е, меняющейся по гармонич.
закону (рис. 2). Для системы в виде массы на пружине ур-ние движения имеет вид: тх + Ьх + йх =. Рэ соз ыг, где х — смещение массы т от поло- женин равновесия, х — ее скорость, х — ускорение, Ь вЂ” козфф. упругости пружины, Ь вЂ” коэфф. трения (аналогичное ур-ние имеет место для колебательной системы в виде электрич.
цепи). Решение этого ур-ния, соответствующее установившимся вынужденным колебаниям, имеет вид: х = СОЗ(ыг-)- р)= ~(-') -'-.: где юэ — собственная частота системы РКЗОНАНС при малом аатухании: юоо =- Ыт, О— добротгоооть колебательной системы, !йгр — ~ — — о) ' ,(! *1 а' (! *) ' При медленном воадействии (и <( юо) амплитуда смещений хо Ро/Ь, т. е. смещение массы соответствует статич. растяжению пружины под действием Рнс. З. Элснтрмчеснан нолебательнал система о послелооателыгнм включеннсм емностн С н ннаун- тнвностн Ь. Е-Е, сю озе силы Го. С увеличением ю амплитуда хо растет, и, когда ю приближается к значению ю (т.
е. к значению частоты собственных колебаний прн малом их затухании), амплитуда вынужденных колебаний достигает максимума — наступает Р. Далее, с увеличением ю амплитуда монотонно убывает н при ю со стремится к нулю. Амплитуда колебаний при Р. Равна: хо '=- Ро)бюо = Рот)()г, т. е. амплитуда колебаний при Р. тем больше, чем меньше аатухапие в системе (рис. 3) или чем больше т ее добротность. При увеличении затухания системы Р. становится Рнс.
3. Чаенснмость амплитуд смегпеннй от частоты внешнего воздействия Хлл разлнчных оначеннй ь 1ь,<ь, <ь*,). всб менее резким, и если козфф. аатухания Ь очень велик, то Р. вообще не возникает. С энергетич. точки зрения Р, обънсняется тем, что между внешней силой и вынужденными коле ба ни ими ус тана в ли в аютсн такие фазовые соотношении, при к-рых в систему поступает наибольшая мощность (т. к. скорость систеиы оказывается в фазе с внешней силой и создаются наиболее благоприятные условия для возбуждениявыпужденныхколебаний).
Если линейная система подвергается иегармонич. внешнему воздействию, то Р. наступает только тогда, когда в спектре внешнего воздействия содержатсн гармонич, составлнющие с частотой, блиакой к собственной частоте системы. Если же во внешнем воадействии не содержится гармонич. составляющих с частотами, близкими к собственной частоте системы, то Р. вообще не наступает. В электрич.
колебательных системах, состоящих иа последовательно соединенных емкости С и индуктивности Е (рис. 2), Р. выражается в тем, что при приближении частоты внешней эдс к собственной частоте колебательной системы амплитуда тока в цеш! Резко воарастает и амплитуды напряжения на кагул!ке индуктивности и на конденсаторе порознь оказываются гораздо больше амплитуды эдс, создаваемой внешним источником, однако они равны по величине и противоположны по фазе (Р.
тока, или последовательный Р.). В случае воздействия гармонич. эдс на цепь из параллельно вклю- Рно. 4. Элентрнчеснал колебательная система с внлючбннымн параллельно емкостью н нн- Лунтноностью. ченных емкости и индуктивности (рис. 4) имеет место особый случай Р.— антиреэонанс. Прн приближении частоты внепгней аде ю к собственной частоте юо контура ЕС происходит реакое уиеиыпение амплитуды силм тока во внешней цепи, питающей контур (т. н, Р.
напряжения, или параллельный Р.). Это объясннется тем, что при частоте ю, блиакой к юо, реактивные сопротивления емкости и индуктивности окааываются одинаковыми по величине, и поэтому з обеих ветвнх контура текут токи примерно одинаковой амплитуды, но почти противоположные по фазе. Вследствие этого амплитуда тока зо внешней цепи оказывается гораздо меньшей, чем амплитуды тока в отдельных ветвях, достигающие при юо наибольшеи величины. Паралз!ельнйй Р„так же как и последовательный, выражается тем резче, чем меныпе активное сопротивление ветвей контура, чем болыве его добротность, В линейной системе с несколькими степеняии свободы, собственные колебания к-рой могут происходить с рааличнь!ми частотами (т.
н. собственными частОтамИ, си. Норшольлне лолобонил), Р. наступает прн совпадении частоты гармонич. внешнего воадейст- РКЙНОЛЬДСА ЧИСЛО вия с любой из собственных частот системы. Если две собственные частоты не очень блиаки друг к другу, то при плавном изменении частоты внешнего воздействия наГ>людаютсн два максимума амплитуды вынужденных колебаний (рис. 5). Если эти нормальные частоты блиаки и затухание в системе достаточно велико, то оба максимума могут слиться.
В этом случае Уз Ркс. 3. Резонансная кркэак с двумя макскмумамк. ю кривая Р. для системы с двумя степеннми свободы тернет свой <двугорбый» характер и по внеп>нему виду лишь неаиачительно отличается от кривой Р. для линейной системы с одной степенью свободы. Т, о., в системе с двумя степенями свободы форма кривой Р. аависит не только от затухания системы (как в случае системы с одной степенью снободы), но и от степени связи между системами. В сплошных системах (струна, стержень и др.) Р. сохраняет те же основные черты, что и в системе с двумя степенями свободы.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
