Амплитуда автоколебаний

Решение. Согласно дифракционной теории амплитуда эхосигнала определяется кривой 9 = 0° на рис. 1.18. В области ЙД<0,1 эта кривая аппроксимируется выражением /4д=20(&А)3 = 20(0,08/2)3 = 1,28-10-3.

В последнее время применяют автоматические измерители амплитуды с цифровой индикацией. Иногда в них амплитуду пересчитывают в величину, характеризующую размер дефекта (см. п. 3.1.1) и представляют ее на цифровом табло. Поскольку пересчет выполняется по разным законам в зависимости от типа преобразователя и характеристики материала ОК (см. п. 2.2.2), измеритель требует предварительной настройки. При перемещении преобразователя по ОК амплитуда эхосигнала от дефекта изменяется, но автоматический измеритель фиксирует максимальное значение амплитуды.

преобразователя, амплитуда эхо-сигнала от него постепенно приближается к амплитуде донного сигнала. Если же отражатель находится в дальней зоне преобразователя, то амплитуда эхосигнала от него может превзойти амплитуду донного сигнала, испытать одну или несколько осцилляции и только после этого (когда диаметр диска в два-три раза превзойдет диаметр преобразователя) амплитуда эхосигнала от соосного диска совпадет с амплитудой донного сигнала.

амплитуда эхосигнала от плоскодонного отверстия данного размера, залегающего на данной глубине, т. е. учтена возможность смещения отражателя в сторону от оси преобразователя для достижения максимума эхосигнала, как это делают, когда дефект в ближней зоне. Заштрихованные области показывают границы изменения амплитуды эхосигнала при вариации формы и длительности импульса. При работе с преобразователями определенного типа (с заданным диаметром и длиной волны) пользуются размерными АРД-диаграммами (см. задачу 3.1.1).

амплитуда эхосигнала изменяется согласно формуле

При контроле нормальным преобразователем два отмеченных вида погрешностей четко разделяются. Погрешность в определении положения преобразователя соответствует ошибке в оценке участка поверхности, под которым залегает дефект, а погрешность последующего измерения пути ультразвука. в ОК соответствует ошибке в оценке глубины залегания дефекта под поверхностью. Когда амплитуда эхосигнала достигает максимума, дефект в дальней зоне находится на оси прямого преобразователя, т. е. под его центром. Однако искажение акустического поля преобразователя и нестабильность акустического контакта могут привести к ошибкам в определении достижения максимума. Если нестабильность акустического контакта изменяет амплитуду на 20%, то центр преобразователя может расположиться в пределах области, где амплитуда эхосигнала составляет 0,8 от максимума. Для круглого преобразователя с помощью кривой
В отношении определения угла заметим, что возможны погрешности в определении этого угла, связанные с изменением угла призмы в результате ее износа, возникновением клиновидной жидкой прослойки между призмой и ОК, изменением скорости распространения ультразвука в призме (например, вследствие изменения температуры). Кроме того, как отмечалось в п. 1 6.3, экспериментальные значения углов преломления заметно отличаются от рассчитанных по закону синусов. При малых глубинах залегания дефектов происходит отклонение угла в сторону максимального значения коэффициента прозрачности ультразвука. При больших глубинах залегания дефекта происходит систематическое уменьшение угла, которое называют квазиискривлением акустической оси. Большая амплитуда эхосигнала достигается не тогда, когда дефект расположен на акустической оси, а когда он выявляется лучом с меньшим углом ai = a—9 (рис. 2.28), так как для него короче путь до дефекта, а следовательно, меньше ослабление эхосигнала (см. задачу 2.4.5). Погрешности измерения координат систематизированы в [9].

Амплитуда эхосигнала при перемещении преобразователя вбли-

Применение второго способа во всех вариантах измерения к округлым дефектам неэффективно, так как при этом измеряется лишь диаграмма направленности преобразователя. Сравнив два способа оценки размеров применительно к плоским дефектам, перпендикулярным направлению акустической оси, отметим, что первый из них целесообразно применять к точечным дефектам, а второй — к протяженным. Из рассмотренных критериев определения края дефекта наилучшее приближение к истинным размерам дефекта дает способ «6 дБ». Однако реальный протяженный дефект может иметь разную отражательную способность в разных точках своей поверхности. В результате амплитуда эхосигнала при перемещении

Рэлеевские волны рассеиваются на неровностях поверхности и хорошо выявляют дефекты на самой поверхности. Чувствительность быстро убывает с глубиной залегания дефектов. Дефекты на глубине, большей длины рэлеевской волны, практически не выявляются. Рэлеевские волны иногда применяют для контроля изделий на поверхностные дефекты вместо магнитного или капиллярного метода контроля. Если нажать на поверхность перед отражателем УЗ пальцем, смоченным в масле, амплитуда эхосигнала рэлеевской волны уменьшится. Так определяют место, где расположен дефект.

В [425, с. 481/038] для образования решетки пьезоэлемент из PbTi03 разрезался на разную глубину: разрезались только электрод; электрод и пьезоэлемент на небольшую глубину; электрод и пьезоэлемент полностью. Сравнительные испытания (рис. 1.62) показали, что в первом варианте амплитуда эхосигнала от опорного отражателя была на 3,5 дБ выше, а соотношение полезный сигнал/помеха на 4 дБ выше, чем в других вариантах. Форма огибающей от отражателя практически идентична.

Проследим, как возникают автоколебания при изменении а от отрицательных значений к положительным. Пусть при а < 0 динамическая система находится в устойчивом состоянии покоя, при а = 0 возникнут автоколебания конечной амплитуды. Далее, при увеличении а амплитуда колебаний будет постепенно нарастать. Такой режим возникновения автоколебаний называется ^жестким» режимом. При обратном изменении а — от положительных к отрицательным — амплитуда автоколебаний постепенно уменьшается

В работе [3] приведена функциональная зависимость вида Ыа = f (G), при помощи которой, основываясь на выбранных номинальных значениях параметров системы (G = const), может быть вычислена величина отношения Ыа = С (С = const) и тем самым найдена амплитуда автоколебаний а ведомого звена зубчатого редуктора. Приводя полученное значение а к ведомому звену системы, имеем

По формуле (20) может быть подсчитана вся конечная последовательность значений i)s внутри всего интервала изменения независимой переменной. Нетрудно заметить, что в рассматриваемом случае амплитуда автоколебаний не зависит от вида внешнего воздействия, оказывающего влияние только на статическую ошибку системы .

Некоторые результаты исследования влияния параметров системы на динамические нагрузки приведены на рис. 2. В частности, установлено снижение коэффициентов динамичности с увеличением махового момента двигателя и числа зубьев ведущих звездочек (рис. 2, а, б) и нарастание коэффициентов динамичности с увеличением жесткости приводных цепей (рис. 2, г). Для системы привода в исследованном диапазоне скоростей волочения существуют две резонансные зоны (рис. 2, в). При малой глубине изменения внешнего трения в очаге деформации система в целом не испытывает значительных упругих колебаний. При увеличении внешнего трения в функции скорости амплитуда автоколебаний волочимого изделия нарастает весьма значительно.

Результаты исследования изображены графически на рис. 2. Частота колебаний / (гц) определялась хронометром как средняя 5 -г-10 циклов автоколебаний. Амплитуда автоколебаний АЬ (м) определялась по вольтметру как половина разности пре-

Влияние рассеивания энергии в системе. При небольшом коэффициенте диссипативных сил D фазовый портрет автоколебаний симметричный. Амплитуда автоколебаний большая. Частота вибраций низкая, близкая к собственной частоте колебательной системы 0,1.6 гц. Например, при А — 0,1, D = 0,05, ПВ =--- 3 частота автоколебаний лишь на одну треть больше резонансной частоты свободной системы. При увеличении рассеивания энергии в системе амплитуда автоколебаний резко уменьшается, частота возрастает, см. рис. 2. При D = 1,0 частота автоколебаний более чем в десять раз превышает собственную частоту системы. Одновременно появляется положительное смещение, см. рис. За, 36 и Зв.

Амплитуда автоколебаний также мало зависит от жесткости системы. Десятикратное увеличение жесткости вызывает уменьшение амплитуды автоколебаний лишь на 20%.

3. Амплитуда автоколебаний уменьшается при увеличении рассеивания энергии в системе, коэффициента А и при уменьшении интенсивности возбуждения ПВ.

4. Амплитуда автоколебаний не превышает значения, определяемого формулой (7).

Влияние рассеивания энергии в системе. С увеличением коэффициента диссипативных сил D амплитуда автоколебаний уменьшается по закону гиперболического характера. Но полностью погасить вибрации увеличением рассеивания энергии в системе, конечно, не удается, так как система (1, 2) неустойчива при любом значении коэффициента D. Частота автоколебаний при малом рассеивании энергии в системе близка к собственной частоте ненагруженной системы; например, при D = 0,05 частота автоколебаний лишь на 30% превышает резонансную частоту свободной системы. Фазовая траектория, хотя и имеет два излома, близка к эллипсу, колебания координаты q близки к гармоническим. При увеличении рассеивания энергии частота вибрации возрастает почти линейно.

вызывает возбуждение автоколебаний (рис. 46 и 5а). При дальнейшем увеличении коэффициентов амплитуда автоколебаний возрастает почти линейно. Частота автоколебаний меняется обратно амплитуде. При возрастании амплитуды автоколебаний частота уменьшается, приближаясь к собственной частоте свободной системы, но не достигая ее.