МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ ФЕДЕРАЛЬНОЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ АВТОНОМНОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ ВЫСШЕГО ОБРАЗОВАНИЯ «ЮЖНЫЙ ФЕДЕРАЛЬНЫЙ УНИВЕРСИТЕТ» Н.П. ЗАГРАЙ, А.М.ГАВРИЛОВ ДИАГНОСТИКА И МЕТОДЫ ИЗМЕРЕНИЙ НА ПРИНЦИПАХ НЕЛИНЕЙНОЙ АКУСТИКИ УЧЕБНОЕ ПОСОБИЕ Часть I Таганрог Издательтво Южного федерального университета 2015 УДК 222. <...> Диагностика и методы измерений на принципах нелинейной акустики: учебное пособие. <...> ISBN 978-5-9275-1497-7 Изложенный материал сформирован по результатам работ авторов, полученным в процессе проведения исследований по разным вопросам нелинейной акустики жидкостей и твердого тела, которые затрагивают проблемы акустической диагностики материалов и акустических измерений. <...> ДИАГНОСТИКА НАПРАВЛЕНИЙ ПОТОКА АКУСТИЧЕСКОЙ ЭНЕРГИИ В СЕГНЕТОКРИСТАЛЛАХ (ИЗМЕНЕНИЙ ВЕКТОРОВ ГРУППОВОЙ СКОРОСТИ ЗВУКА) Диагностика и определение фазовых, групповых скоростей и нелинейных акустических параметров монокристаллов в сегнето- и параэлектрической фазах является основополагающим фактором. <...> Отклонения векторов групповых скоростей позволяют определять недиагональные упругие модули второго порядка (т.е. потока акустической энергии) и направления генерации волн комбинационных частот. <...> Волна UYZ является "чистой" поперечной и величина угла отклонения ее вектора групповой скорости от нормали не превышает ~ 1,5° (рис. <...> Так из величины и их знаков возможно определение недиагональных упругих модулей второго порядка вида , где i=j, k l, которые в силу их определения из косвенных измерений приводятся в литературе иногда с точностью до знака. <...> Таким образом, предлагаемый метод может быть использован для измерения недиагональных упругих модулей по величине углов отклонения векторов 5 0,96 0 0,28 0 1 0 . групповых скоростей. <...> Для этого низкосимметричного кристалла температурное отклонение этого вектора, как выяснилось, для некоторых ТИПОВ ВОЛН значительно, что необходимо <...>
Диагностика_и_методы_измерений_на_принципах_нелинейной_акустики._Ч._I.pdf
УДК 222. 22
Р е ц е н з е н т ы :
доктор физико-математических наук, профессор кафедры теоретической, общей
физики и технологии Таганрогского государственного педагогического института
Ростовского государственного экономического университета (РИНХ) Жорник А.И.
доктор технических наук, профессор кафедры конструирования электронных
средств института нанотехнологий, электроники и приборостроения Южного
федерального университета Малюков С.П.
Заграй Н. П., Гаврилов А.М. Диагностика и методы измерений на принципах
нелинейной акустики: учебное пособие. Ч. 1. – Таганрог: Изд - во ЮФУ. 2015. –
87 с.
ISBN 978-5-9275-1497-7
Изложенный материал сформирован по результатам работ авторов,
полученным в процессе проведения исследований по разным вопросам нелинейной
акустики жидкостей и твердого тела, которые затрагивают проблемы акустической
диагностики материалов и акустических измерений. Материалы опубликованы в
периодической научной печати и дают представление о характерных этапах
развития некоторых прикладных аспектов нелинейной акустики.
Рассматриваемые вопросы представлены теоретическими моделями методов,
методиками анализа и измерений, описанием инженерных решений. Работа
предназначена магистрантам и аспирантам физических, приборостроительных и
радиотехнических направлений подготовки, а также студентам, интересующимся
актуальными проблемами нелинейной акустики и областями ее приложений.
Разделы 1, 5, 6, 8, 9, введение и заключение подготовил Н.П. Заграй, содержание
разделов 2, 3, 4 и 7 представлено А.М. Гавриловым.
Табл. 2. Ил. 49. Библиогр: 43 назв.
ISBN 978-5-9275-1497-7
© ЮФУ, 2015
© Н.П. Заграй, 2015
© А.М. Гаврилов, 2015
Стр.2
ОГЛАВЛЕНИЕ
ВВЕДЕНИЕ …………………………………………………………………… 3
Модуль 1
1. Диагностика направлений потока акустической энергии в
сегнетокристаллах (изменений векторов групповой скорости звука)
…………………………………………………………………………….
Модуль 2
2. Нелинейный метод
измерения
амплитудно-частотной
характеристики приемника акустических волн…………………..
8
2.1. Измерительные технологии нелинейной акустики…………………… 10
2.2. Физические предпосылки метода……………………………………… 11
2.3. Результаты экспериментальной проверки метода…………………… 13
2.4. Выводы …………………………………………………………………… 16
3. Нелинейный метод
Модуль 3
измерения
амплитудно-частотной
характеристики акустического излучателя
3.1. Физические предпосылки и принципы реализации метода ………… 16
3.2. Экспериментальная проверка метода ………………………………… 22
3.3. Оценка погрешности метода ………………………………………….. 25
3.4. Выводы …………………………………………………………………. 28
Модуль 4
4. Нелинейный метод измерения фазочастотной характеристики
акустического излучателя …………………………………………….
29
4.1. Физические предпосылки метода ……………………………………… 29
4.2. Амплитудно-фазовая характеристика волны разностной частоты … 31
4.3. Методика нахождения фазочастотной характеристики излучателя .. 36
4.4. Оценка достоверности метода …………………………………………. 37
4.5. Выводы …………………………………………………………………… 44
Модуль 5
5. Метод регистрации вторых гармоник в сегнетокристаллах …… 45
Модуль 6
6. Метод регистрации волн суммарной частоты в твердых телах
(метод бутерброда) ……………………………………………………..
82
50
3
Стр.82
Модуль 7
7.
Техническая реализация и экспериментальная проверка метода
измерения фазочастотной характеристики акустического
излучателя ……………………………………………………………….
55
59
64
67
7.1. Экспериментальная установка ………………………………………… 55
7.2. Характеристика используемых сигналов и волн …………………….
7.3. Формирователь радиоимпульсов накачки …………………………… 62
7.4. Условия проведения измерений ……………………………………….
7.5. Частотная зависимость расстройки фазового инварианта
трехчастотной волны накачки …………………………………………
7.6. Частотная зависимость ГВЗ и ФЧХ излучателя ……………………… 67
7.7. Достоверность результатов ……………………………………………. 68
7.8. Выводы ………………………………………………………………….. 69
Модуль 8
8.
Влияние колебаний доменных стенок на нелинейные
акустические свойства сегнетоэлектpиков ………………………… 70
8.1. Теоретическая модель ………………………………………………….. 70
8.2. Результаты эксперимента ……………………………………………… 74
8.3. Выводы ………………………………………………………………….. 76
Модуль 9
9. Построение устройства обработки сигналов в гидроакустических
системах с использованием нелинейного взаимодействия
акустических волн ……………………………………………………..
76
ЗАКЛЮЧЕНИЕ ………………………………………………………………… 80
83
Стр.83