空心圆柱横截面内超声脉冲波声场的可视化研究

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1、信阳师范学院学报:自然科学版JournalofXinyangNormalUniversi~第22卷第3期2009年7月NaturalScienceEditionVo1.22No.3Ju1.2009DOI:10.3969/j.issn.1003-0972.2009.03.015空心圆柱横截面内超声脉冲波声场的可视化研究连红运(1.清华大学机械工程系,北京100084;2.河南职业技术学院机械电子工程系,河南郑州450046)摘要:为了研究超声脉冲波在钢、铁、铝等空心圆柱状金属材料中的传播规律,用光学玻

2、璃为样品,当超声脉冲波垂直于样品侧壁入射时,用研制的动态光弹系统,研究了超声脉冲纵波、横波声场的传播情况,自动记录了0~99.9Ixs超声波在空心圆柱横截面内经内外壁多次反射的传播图像(时间间隔0.1s),观察了超声脉冲波在传播过程中相互耦合和频散的声场图像.由此来模拟超声波在空心圆柱金属材料中的传播行为.关键词:动态光弹;超声脉冲波;玻璃圆环;声场中图分类号:0422.2文献标志码:A文章编号:1003-0972(2009)03-0375-03VisualizationStudyofUltraso

3、nicPulseFieldsonHollowCylinderCrossSectionLIANHong-yun’’(1.DepartmentofMechanicalEngineering,TsinghuaUniversity,Bering100084,China;2.DepartmentofMechanical&ElectronicEngineering,HenanVocational&TechnicalCollege,Zhengzhou450046,China)Abstract:Theoptical

4、glass,inwhichthesoundvelocityisclosetothoseofmetalmaterials,hasbeenusedtostudythepropagationofultrasonicwaveinmetalhollowcylinder,suchasinsteel,iron,aluminiumetc.Thepropaga-tionbehaviorsofthelongitudinal,transverseofultrasonicpulsewaveinglasshollowcyli

5、nderwereanalyzedbythedy—namicphotoelasticitytechniqueinthecasewheretheangleofincidenceontheektexineofthepipingis90。andob—lique—incidence.IntheCross-sectionofglasspiping,thepropagationimagesofallultrasonicwavesreflectedtimeaftertimebywallandektexinewere

6、recordedfrom0to99.9tLsat0.1sinterva1.Thefieldimagesofmutualcouplingand~equencydispersionofultrasonicpulsewavewereobserved.Thepropagationbehaviorsofultrasonicwaveinhollowcylindermetalmaterialswerestimulatedbytheexperimentalmeans.Keywords:dynamicphotoela

7、sticity;ultrasonicpulsedwave;glassloop;soundfield0引言心圆柱横截面内部的超声波传播的复杂声场图像·长期以来,波在诸如管道等空心圆柱体中的传1实验部分播一直是力学和超声检测领域中的研究热点.特别本装置所用的光路见图1,光源为高亮度是周向和纵向模态的导波检测技术,更是受到人们LED,激发它的电脉冲宽度为20ns,光源发出的光极大的关注¨.但是由于超声波在空心圆柱体中脉冲宽度为50ns,有较好的同步性能,对于8MHz的传播非常复杂,又由于存在多种模态,因此

8、人们以下的声脉冲可以分辨出单独的周期.凸透镜L。研究管状结构中的超声波时,通常用超声换能器等和L2焦距为316mm,凹透镜L3焦距为负400进行测量.在用超声波检测金属管状材料缺陷mm.CCD选用的型号为wV.CP230,灵敏度FD.75时,则只能用超声换能器在其表面接收声波,得到时为0.6Lx.控制器在0时刻命令发出声激发脉局部的信息.超声波在管状材料内部的行为及其变冲,通过延时器,在时刻命令发出光脉冲.上述过化过程则要推论或者数值模拟引.程以较低的频率重复,就可以

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