cărămidă
Viteza de propagare a ultrasunetelor în diferite medii. Principii fizice ale imagistică cu ultrasunete a țesuturilor și organelor umane

Viteza de propagare a ultrasunetelor în diferite medii. Principii fizice ale imagistică cu ultrasunete a țesuturilor și organelor umane

Ultrasunetele se numesc unde mecanice longitudinale cu frecvențe de oscilație peste 20 kHz. La fel ca undele sonore, unda ultrasonică este o alternanță de condensare și rarefacție a mediului. În fiecare mediu, viteza de propagare atât a sunetului, cât și a ultrasunetelor este aceeași. Având în vedere acest lucru, lungimea undelor ultrasonice în aer este mai mică de 17 mM (V = λ * ν; Vair = 330 m/s).

Sursele de ultrasunete sunt emițători electromecanici speciali. Un tip de emițători funcționează pe baza fenomenului de magnetostricție, când dimensiunile unor corpuri (de exemplu, o tijă de nichel) se modifică într-un câmp magnetic alternativ. Astfel de emițători fac posibilă obținerea de oscilații cu frecvențe de la 20 la 80 kHz. De la o sursă de curent alternativ cu frecvențele indicate, o tensiune este aplicată unei tije de nichel, dimensiunea longitudinală a tijei se modifică odată cu frecvența curentului alternativ și o undă ultrasonică este emisă de pe fețele laterale ale probei (Fig. 4).

Al doilea tip de radiatoare funcționează pe baza efectului piezoelectric, atunci când dimensiunile anumitor corpuri - materiale din feroelectrice - se modifică într-un câmp electric alternativ. Pentru acest tip de emitatoare se pot obtine oscilatii de frecventa mai mare - pana la 500 MHz. De la sursa de curent alternativ, tensiune este aplicată și pe fețele laterale ale tijei din feroelectric (cuarț, turmalină), în timp ce dimensiunea longitudinală a tijei se modifică odată cu frecvența curentului alternativ, iar o undă ultrasonică este emisă de către fețele laterale ale probei (Fig. 5). Atât în primul cât și în al doilea caz, ultrasunetele sunt emise din cauza vibrațiilor fețelor laterale ale tijei; în ultimul caz, aceste fețe sunt metalizate pentru a furniza curent probei.

Receptoarele cu ultrasunete funcționează pe principiul fenomenelor inverse de magnetostricție și efect piezoelectric: o undă ultrasonică provoacă fluctuații în dimensiunile liniare ale corpurilor, când corpurile se află în câmpul unei unde ultrasonice, fluctuațiile de dimensiune sunt însoțite de apariția fie a unui magnetic alternant. sau câmpuri electrice alternative în material. Aceste câmpuri, care apar în senzorul corespunzător, sunt înregistrate de un indicator, de exemplu, un osciloscop. Cu cât ultrasunetele sunt mai intense, cu atât amplitudinea este mai mare vibratii mecanice eșantion - senzorul și cu cât amplitudinea câmpurilor magnetice sau electrice alternative rezultate este mai mare.

Caracteristicile ultrasunetelor.

După cum sa menționat mai sus, în fiecare mediu, viteza de propagare atât a sunetului, cât și a ultrasunetelor este aceeași. Cea mai importantă caracteristică a ultrasunetelor este îngustimea fasciculului ultrasonic, care vă permite să influențați orice obiect. pe plan local. În medii neomogene cu neomogenități mici, când dimensiunile incluziunilor sunt aproximativ egale, dar mai mari decât lungimea de undă (L ≈ λ), are loc fenomenul de difracție. Dacă dimensiunile incluziunilor sunt mult mai mari decât lungimea de undă (L >> λ), atunci propagarea ultrasunetelor este rectilinie. În acest caz, este posibil să se obțină umbre ultrasonice din astfel de incluziuni, care este utilizat atunci când tipuri variate diagnostice – atât tehnice, cât și medicale. Un punct teoretic important în utilizarea ultrasunetelor este trecerea ultrasunetelor dintr-un mediu în altul. O astfel de caracteristică a undelor ca frecvența nu se schimbă în acest caz. Dimpotrivă, viteza și lungimea de undă se pot schimba în acest caz. Deci in apa viteza undelor acustice este de 1400 m/s, cand in aer este de 330 m/s. Pătrunderea ultrasunetelor într-un alt mediu se caracterizează prin coeficientul de penetrare (β). Este definit ca raportul dintre intensitatea undei care intră în al doilea mediu și intensitatea undei incidente: β = I 2 / I 1– Fig. 6. Acest coeficient depinde de raportul impedanțelor acustice ale celor două medii. Impedanța acustică este produsul dintre densitatea unui mediu și viteza de propagare a undei într-un mediu dat: Z 1 \u003d ρ 1 * V 1, Z 2 \u003d ρ 2 * V 2. Coeficientul de penetrare este cel mai mare - aproape de unitate, dacă impedanțele acustice ale celor două medii sunt aproximativ egale: ρ 1 * V 1 ,≈ ρ 2 * V 2. Dacă impedanța celui de-al doilea mediu este mult mai mare decât primul, coeficientul de penetrare este neglijabil. În cazul general, coeficientul β se calculează prin formula:

Pentru trecerea ultrasunetelor din aer în pielea umană β = 0,08%, pentru trecerea de la glicerol la piele β = 99,7%.

Absorbția ultrasunetelor în diferite medii.

În medii omogene, ultrasunetele sunt absorbite, ca orice tip de radiație – conform legii functie exponentiala:

Valoarea lui L ' - numit strat de semiabsorbție - este distanța la care intensitatea undei este înjumătățită. Stratul de semiabsorbție depinde de frecvența ultrasunetelor și de țesutul însuși - obiectul. Odată cu creșterea frecvenței, valoarea lui L 1/2 - scade. Pentru diferite țesuturi ale corpului, au loc următoarele valori ale gradului de absorbție a ultrasunetelor:

Substanţă	Apă	Sânge	Cartilaj	Os
L'	300 cm	2 - 8 cm	0,24 cm	0,05 cm

Efectul ultrasunetelor asupra țesuturilor corpului.

Există trei tipuri de acțiuni cu ultrasunete:

mecanic,

termic,

Chimic.

Gradul de impact al unuia sau altuia este determinat de intensitate. În acest sens, în medicină există trei niveluri de intensitate a ultrasunetelor:

1 nivel - până la 1,5 W / cm 2,

nivelul 2 - de la 1,5 la 3 W / cm 2,

Nivelul 3 - de la 3 la 10 W / cm 2.

Toate cele trei tipuri de efecte ultrasunete asupra țesuturilor sunt asociate cu fenomenul de cavitație - acestea sunt pe termen scurt (jumătăți de perioade de oscilații ale particulelor medii) apariția unor cavități microscopice în locurile în care mediul este rarefiat. Aceste cavități sunt umplute cu vapori de lichid și în fază tensiune arterială crescută(cealaltă jumătate a perioadei de oscilație a particulelor mediului), cavitățile formate se prăbușesc. La intensități mari ale valurilor, prăbușirea cavităților cu vapori de lichid în ele poate duce la un efect mecanic distructiv. Desigur, prăbușirea microcavităților este însoțită de un efect termic. Procesul de colaps al microcavităților este asociat și cu acțiunea chimică a ultrasunetelor, deoarece în acest caz particulele mediului ating viteze mari de mișcare de translație, ceea ce poate provoca fenomenul de ionizare, ruptură. legături chimice, formarea radicalilor. Radicalii rezultați pot interacționa cu proteine, lampide, acizi nucleiciși provoacă efecte nedorite de natură chimică.

6. Caracteristici ale fluxului sanguin prin vase mari, vase medii și mici, capilare;
fluxul sanguin în timpul vasoconstricției, efecte sonore.

Rata fluxului sanguin în diferite vase este diferită. Valorile aproximative ale acestei viteze sunt prezentate în tabel. 2.1.

Tabelul 2.1. Viteza și presiunea sângelui în diferite vase

La prima vedere, se pare că valorile date contrazic ecuația de continuitate - în capilarele subțiri, viteza fluxului sanguin este mai mică decât în artere. Cu toate acestea, această discrepanță este evidentă. Ideea este că în tabel 2.1 arată diametrul unui vas, dar pe măsură ce vasele se ramifică, aria fiecăruia dintre ele scade, iar aria totală de ramificare crește. Astfel, aria totală a tuturor capilarelor (aproximativ 2000 cm 2) este de sute de ori mai mare decât aria aortei - aceasta explică o viteză atât de scăzută a sângelui în capilare (de 500 - 600 de ori mai mică decât în aortă). ).

În viitor, când capilarele se îmbină în venule, în vene, până la vena cavă, lumenul total al vaselor scade din nou și viteza fluxului sanguin crește din nou. Cu toate acestea, din mai multe motive, viteza fluxului sanguin atunci când vena cavă intră în inimă nu crește la valoarea inițială, ci aproximativ până la jumătate din aceasta (Fig. 2.7).

Aorta artere arteriole capilare venule vene vena cavă

Orez. 2.7. Distribuția vitezelor fluxului sanguin în diferite departamente

a sistemului cardio-vascular

În capilare și vene, fluxul sanguin este constant; în alte părți ale sistemului cardiovascular, unde de puls.

Unda de presiune crescută care se propagă prin aortă și artere, cauzată de ejecția de sânge din ventriculul stâng al inimii în timpul sistolei, se numește undă de puls.

Când mușchiul inimii se contractă (sistolă), sângele este ejectat din inimă în aortă și arterele care se extind din aceasta. Dacă pereții acestor vase ar fi rigizi, atunci presiunea care apare în sânge la ieșirea inimii ar fi transmisă la periferie cu viteza sunetului. Cu toate acestea, elasticitatea pereților vaselor duce la faptul că în timpul sistolei, sângele împins de inimă întinde aorta, arterele și arteriolele. Vasele mari percep în timpul sistolei mai mult sânge decât curge la periferie. Presiunea sistolica (P C) a unei persoane este in mod normal de aproximativ 16 kPa. În timpul relaxării inimii (diastolei), vasele de sânge dilatate se cedează și energia potențială comunicată acestora de inimă prin sânge este transformată în energia cinetică a fluxului sanguin, menținând în același timp o presiune diastolică (DR) de aproximativ 11. kPa.

R, Pa R, Pa

1 - în aortă 2 - în arteriole

Orez. 2.8. Fluctuații ale presiunii în vase în timpul trecerii undelor de puls

Amplitudinea undei de puls P 0 (x) (presiunea pulsului) este diferența dintre valorile presiunii maxime și minime la un punct dat al vasului (x). La începutul aortei, amplitudinea undei Р 0, max este egală cu diferența dintre presiunile sistolice (Р С) și diastolice (Р D): Р 0, max = Р С - Р D. Atenuarea Amplitudinea undei de puls în timpul propagării sale de-a lungul vaselor poate fi reprezentată de dependența:

unde β este coeficientul de atenuare, care crește odată cu scăderea razei vasului.

Viteza de propagare a undei de puls, măsurată experimental, este » 6 - 8 m / s, care este de 20 - 30 de ori mai mare decât viteza de mișcare a particulelor de sânge = 0,3 - 0,5 m / s. În timpul expulzării sângelui din ventriculi (timpul sistolei) t s \u003d 0,3 s, unda pulsului are timp să se propagă la o distanță

L p \u003d t s "2m,

adică să acopere toate vasele mari - aorta și arterele. Aceasta înseamnă că frontul undei de puls va ajunge la extremități înainte de a începe scăderea presiunii în aortă.

Determinarea experimentală a vitezei undei pulsului este baza pentru diagnosticarea stării vaselor de sânge. Odată cu vârsta, elasticitatea vaselor de sânge crește de 2-3 ori și, în consecință, crește și viteza undei pulsului.

După cum reiese din experimente și din ideile generale despre activitatea inimii, unda pulsului nu este sinusoidală.

(armonică) (Fig. 2.9).

1 - arteră după trecere 2 - trece prin arteră

frontul de undă de puls al undei de puls

3 - unda de puls în arteră 4 - scăderea tensiunii arteriale crescute

Orez. 2.9. Profilul unei artere în timpul trecerii unei unde de puls.

Viteza undei de puls în vasele mari depinde de parametrii acestora, după cum urmează (formula Moens-Korteweg):

, unde E este modulul de elasticitate (modulul Young); ρ este densitatea substanței vasului; h este grosimea peretelui vasului; d este diametrul vasului.

Este interesant să comparăm această formulă cu expresia pentru viteza de propagare a sunetului într-o tijă subțire:

, E - modulul Young; ρ - densitatea substanței tijei

La om, odată cu vârsta, modulul de elasticitate al vaselor de sânge crește, prin urmare, crește și viteza undei de puls.

Odată cu unda pulsului din sistemul „vas-sânge”, se pot propaga și undele sonore, a căror viteză este foarte mare în comparație cu viteza de mișcare a particulelor de sânge și cu viteza undei pulsului. Astfel, în sistemul vas-sânge, se pot distinge trei procese principale de mișcare:

1) mișcarea particulelor de sânge ( = 0,5 m/s);

2) propagarea undei de impuls (~ 10 m/s);

3) propagarea undelor sonore (~ 1500 m/s).

Fluxul de sânge în artere este în mod normal laminar, cu ușoare turbulențe care apar în apropierea valvelor. În patologie, când vâscozitatea este mai mică decât în mod normal, numărul Reynolds poate depăși valoarea critică și mișcarea va deveni turbulentă. Fluxul turbulent este asociat cu un consum suplimentar de energie în timpul mișcării fluidelor, ceea ce în cazul sângelui duce la o muncă suplimentară a inimii.

Zgomotul generat de fluxul sanguin turbulent poate fi folosit pentru a diagnostica boli. Acest zgomot se aude pe artera brahială la măsurarea tensiunii arteriale folosind metoda sunetului Korotkoff.

Fluxul de aer în cavitatea nazală este în mod normal laminar. Cu toate acestea, cu inflamație sau orice altă anomalie, poate deveni turbulent, ceea ce va implica o muncă suplimentară a mușchilor respiratori.

Trecerea de la un flux laminar la unul turbulent are loc nu numai într-un flux într-o țeavă (canal), ci este caracteristică pentru aproape toate fluxurile unui fluid vâscos. În special, fluxul de fluid în jurul profilului unei nave sau al submarinului, al corpului unui pește sau al aripii unei aeronave sau a unei păsări este, de asemenea, caracterizat printr-o tranziție laminar-turbulentă, în timp ce dimensiunea caracteristică a corpului aerodinamic și o constantă în funcție de forma corpului trebuie înlocuit în formulă.

Informații similare.

Viteza de propagare a ultrasunetelor în beton variază de la 2800 la 4800 m/s, în funcție de structura și rezistența acestuia (Tabelul 2.2.2).

Tabelul 2.2.2

Material	ρ, g/cm3	v p p, m/s

Oţel	7.8
Duraluminiu	2.7
Cupru	8.9
plexiglas	1.18
Sticlă	3.2
Aer	1,29x10-3
Apă	1.00
Transferați ulei	0.895
Parafină	0.9
Cauciuc	0.9
Granit	2.7
Marmură	2.6
Beton (mai mult de 30 de zile)	2.3-2.45	2800-4800
Cărămidă:
silicat	1.6-2.5	1480-3000
lut	1.2-2.4	1320-2800
Soluţie:
ciment	1.8-2.2	1930-3000
lămâie verde	1.5-2.1	1870-2300

Măsurarea unei astfel de viteze în zone relativ mici (în medie 0,1-1 m) este o problemă tehnică relativ complexă, care poate fi rezolvată doar cu un nivel ridicat de dezvoltare a electronicii radio. Dintre toate metodele existente de măsurare a vitezei de propagare a ultrasunetelor, în ceea ce privește posibilitatea aplicării lor pentru testare materiale de construcții, se pot distinge următoarele:

Metoda interferometrului acustic;

Metoda rezonanței;

Metoda valului calator;

metoda impulsului.

Pentru a măsura viteza ultrasunetelor în beton, metoda pulsului este cea mai utilizată. Se bazează pe trimiterea repetată a impulsurilor ultrasonice scurte în beton cu o rată de repetare de 30-60 Hz și măsurarea timpului de propagare a acestor impulsuri la o anumită distanță, numită bază de sondare, i.e.

Prin urmare, pentru a determina viteza ultrasunetelor, este necesar să se măsoare distanța parcursă de puls (baza de sunet) și timpul necesar pentru propagarea ultrasunetelor de la locul de emisie la recepție. Baza sonoră poate fi măsurată cu orice dispozitiv cu o precizie de 0,1 mm. Timpul de propagare a ultrasunetelor în majoritatea aparatelor moderne este măsurat prin umplerea porților electronice cu impulsuri de numărare de înaltă frecvență (până la 10 MHz), al căror început corespunde momentului în care este emis pulsul, iar sfârșitul corespunde momentului în care ajunge. la receptor. O diagramă funcțională simplificată a unui astfel de dispozitiv este prezentată în fig. 2.2.49.

Schema funcționează după cum urmează. Oscilatorul principal 1 generează impulsuri electrice cu o frecvență de 30 până la 50 Hz, în funcție de designul dispozitivului, și pornește un generator de înaltă tensiune 2, care generează impulsuri electrice scurte cu o amplitudine de 100 V. Aceste impulsuri intră în emițător. , în care, folosind efectul piezoelectric, sunt transformate într-un pachet (de la 5 la 15 bucăți) de vibrații mecanice cu o frecvență de 60-100 kHz și sunt introduse prin lubrifiere acustică în produsul controlat. În același timp, se deschide poarta electronică, care sunt umplute cu impulsuri de numărare, iar scanerul este declanșat, începe mișcarea fasciculului de electroni de-a lungul ecranului tubului catodic (CRT).

Orez. 2.2.49. Schema funcțională simplificată a unui dispozitiv cu ultrasunete:

1 - generator principal; 2 - generator de impulsuri electrice de înaltă tensiune; 3 - emițător de impulsuri ultrasonice; 4 - produs controlat; 5 - receptor; 6 - amplificator; 7 - generator de formare porți; 8 - generator de impulsuri de numărare; 9 - scanner; 10 - indicator; 11 - procesor; 12 - bloc intrare coeficient; 13 - indicator digital de valori t,V,R

Unda de cap a unui pachet de oscilații mecanice ultrasonice, care a trecut prin produsul controlat al lungimii L, în timp ce petrece timpul t, intră în receptorul 5, în care este transformată într-un pachet de impulsuri electrice.

Explozia de impulsuri de intrare este amplificată în amplificatorul 6 și intră în scanerul vertical pentru controlul vizual pe ecranul CRT, iar primul impuls al acestei explozii închide poarta, oprind accesul impulsurilor de numărare. Astfel, porțile electronice au fost deschise pentru numărarea impulsurilor din momentul emiterii vibrațiilor ultrasonice până în momentul în care au ajuns la receptor, adică. timpul t. În continuare, contorul numără numărul de impulsuri de numărare care au umplut poarta, iar rezultatul este afișat pe indicatorul 13.

Unele dispozitive moderne, precum „Pulsar-1.1”, au un procesor și o unitate de intrare a coeficientului, cu ajutorul cărora se rezolvă ecuația analitică a dependenței „viteză-rezistență”, iar timpul t, viteza V și rezistența betonului R. sunt afișate pe afișajul digital.

Pentru a măsura viteza de propagare a ultrasunetelor în beton și alte materiale de construcție în anii 80, au fost produse în serie dispozitive cu ultrasunete UKB-1M, UK-10P, UK-10PM, UK-10PMS, UK-12P, UF-90PTs, Beton-5. , care ei înșiși bine recomandat.

Pe fig. 2.2.50 arată o vedere generală a dispozitivului UK-10PMS.

Orez. 2.2.50. Dispozitiv cu ultrasunete UK-10PMS

Factori care afectează viteza de propagare a ultrasunetelor în beton

Toate materialele din natură pot fi împărțite în două grupe mari, relativ omogene și cu un grad mare de eterogenitate sau eterogenitate. Materialele relativ omogene includ materiale precum sticla, apa distilată și alte materiale cu o densitate constantă în condiții normale și absența incluziunilor de aer. Pentru ei, viteza de propagare a ultrasunetelor în condiții normale este aproape constantă. În materialele eterogene, care includ majoritatea materialelor de construcție, inclusiv betonul, structura internă, interacțiunea dintre microparticule și elementele constitutive mari nu este constantă atât în volum, cât și în timp. Structura lor include micro- și macropori, fisuri, care pot fi uscate sau umplute cu apă.

Aranjamentul reciproc al particulelor mari și mici este, de asemenea, instabil. Toate acestea duc la faptul că densitatea și viteza de propagare a ultrasunetelor în ele nu sunt constante și fluctuează într-o gamă largă. În tabel. 2.2.2 arată valorile densității ρ și ale vitezei de propagare a ultrasunetelor V pentru unele materiale.

În continuare, vom lua în considerare modul în care modificările parametrilor betonului, cum ar fi rezistența, compoziția și tipul de agregat grosier, cantitatea de ciment, umiditatea, temperatura și prezența armăturii afectează viteza de propagare a ultrasunetelor în beton. Aceste cunoștințe sunt necesare pentru o evaluare obiectivă a posibilității de a testa rezistența betonului prin metoda ultrasonică, precum și pentru eliminarea unui număr de erori de control asociate cu modificarea acestor factori.

Influența rezistenței betonului

Studiile experimentale arată că odată cu creșterea rezistenței betonului, viteza ultrasunetelor crește.

Acest lucru se explică prin faptul că valoarea vitezei, precum și valoarea rezistenței, depind de starea legăturilor intrastructurale.

După cum se poate observa din grafic (Fig. 2.2.51), dependența „viteză-rezistență” pentru betonul de diferite compoziții nu este constantă, din care rezultă că și alți factori, pe lângă rezistență, influențează această dependență.

Orez. 2.2.51. Relația dintre viteza ultrasunetelor V și rezistența R c pentru betoane de diverse compoziții

Din păcate, unii factori afectează viteza ultrasunetelor mai mult decât puterea, ceea ce este unul dintre dezavantajele grave ale metodei cu ultrasunete.

Dacă luăm beton cu compoziție constantă și modificăm rezistența adoptând diferite W/C, atunci influența altor factori va fi constantă, iar viteza ultrasunetelor se va schimba numai din rezistența betonului. În acest caz, dependența „viteză-tărie” va deveni mai definită (Fig. 2.2.52).

Orez. 2.2.52. Dependență „viteză-rezistență” pentru o compoziție constantă a betonului, obținută la fabrica de produse din beton nr. 1 din Samara

Influența tipului și mărcii de ciment

Comparând rezultatele testării betoanelor pe ciment Portland obișnuit și pe alte cimenturi, se poate concluziona că compoziția mineralogică are un efect redus asupra dependenței „viteză-rezistență”. Influența principală este exercitată de conținutul de silicat tricalcic și de finețea măcinarii cimentului. Un factor mai important care influențează relația „viteză-rezistență” este consumul de ciment la 1 m 3 de beton, adică. doza lui. Odată cu creșterea cantității de ciment din beton, viteza ultrasunetelor crește mai lent decât rezistența mecanică a betonului.

Acest lucru se explică prin faptul că la trecerea prin beton, ultrasunetele se propagă atât în agregatul grosier, cât și în partea de mortar care leagă granulele de agregat, iar viteza acestuia depinde într-o măsură mai mare de viteza de propagare în agregatul grosier. Cu toate acestea, rezistența betonului depinde în principal de rezistența componentei mortarului. Influența cantității de ciment asupra rezistenței betonului și a vitezei ultrasunetelor este prezentată în fig. 2.2.53.

Orez. 2.2.53. Efectul dozei de ciment asupra dependenței

"viteza-putere"

1 - 400 kg / m 3; 2 - 350 kg / m 3; 3 - 300 kg / m 3; 4 - 250 kg / m 3; 5 - 200 kg/mc

Influența raportului apă-ciment

Cu o scădere a W / C, densitatea și rezistența betonului cresc, respectiv, viteza ultrasunetelor crește. Cu o creștere a W / C, se observă o relație inversă. În consecință, modificarea W/C nu introduce abateri semnificative în dependența stabilită „viteză-rezistență. Prin urmare, la construirea curbelor de calibrare pentru modificarea rezistenței betonului, se recomandă utilizarea diferită W/C.

Vedeți Influențași cantitatea de agregat grosier

Tipul și cantitatea de umplutură grosieră au un impact semnificativ asupra modificării dependenței „viteză-rezistență”. Viteza ultrasunetelor în agregat, în special în cuarț, bazalt, calcar dur, granit, este mult mai mare decât viteza de propagare a acestuia în beton.

Tipul și cantitatea de agregat grosier afectează, de asemenea, rezistența betonului. Este în general acceptat că cu cât agregatul este mai puternic, cu atât rezistența betonului este mai mare. Dar uneori trebuie să faci față unui astfel de fenomen atunci când folosirea pietrei zdrobite mai puțin rezistente, dar cu o suprafață aspră, îți permite să obții beton cu o valoare Re mai mare decât atunci când folosești pietriș rezistent, dar cu o suprafață netedă.

Odată cu o ușoară modificare a consumului de piatră zdrobită, rezistența betonului se modifică ușor. În același timp, o astfel de modificare a cantității de umplutură grosieră are o mare influență asupra vitezei ultrasunetelor.

Pe măsură ce betonul este saturat cu piatră zdrobită, valoarea vitezei ultrasonice crește. Tipul și cantitatea de agregat grosier afectează legătura „viteză – rezistență” mai mult decât alți factori (Fig. 2.2.54 - 2.2.56)

Orez. 2.2.54. Influența prezenței agregatului grosier asupra dependenței „viteză-rezistență”:

1 - piatră de ciment; 2 - beton cu dimensiunea agregatului de până la 30 mm

Orez. 2.2.55. Dependența „viteză-rezistență” pentru betoane cu diferite finețe a agregatelor: 1-1 mm; 2-3 mm; 3-7 mm; 4-30 mm

Orez. 2.2.56. Dependența „viteză-rezistență” pentru beton cu umplutură din:

1-gresie; 2-calcar; 3-granit; 4-bazalt

Din grafice se poate observa că o creștere a cantității de piatră zdrobită pe unitatea de volum de beton sau o creștere a vitezei ultrasunetelor în acesta duce la o creștere a vitezei ultrasunetelor în beton mai intens decât rezistența.

Influența umidității și a temperaturii

Conținutul de umiditate al betonului are un efect ambiguu asupra rezistenței și vitezei ultrasonice. Odată cu creșterea conținutului de umiditate al betonului, rezistența la compresiune scade din cauza modificării legăturilor intercristaline, dar viteza ultrasunetelor crește, deoarece porii de aer și microfisurile sunt umplute cu apă, A mai repede în apă decât în aer.

Temperatura betonului în intervalul 5-40 ° C practic nu afectează rezistența și viteza, dar o creștere a temperaturii betonului întărit în afara intervalului specificat duce la o scădere a rezistenței și vitezei sale datorită creșterii microfisuri.

La temperaturi negative, viteza ultrasunetelor crește datorită transformării apei nelegate în gheață. Prin urmare, nu se recomandă determinarea rezistenței betonului prin metoda ultrasonică la o temperatură negativă.

Propagarea ultrasunetelor în beton

Betonul în structura sa este un material eterogen, care include o parte de mortar și agregat grosier. Partea de mortar, la rândul său, este o piatră de ciment întărită cu includerea de particule de nisip cuarțos.

În funcție de scopul betonului și de caracteristicile sale de rezistență, raportul dintre ciment, nisip, piatră zdrobită și apă variază. Pe lângă asigurarea rezistenței, compoziția betonului depinde de tehnologia de fabricație a produselor din beton armat. De exemplu, cu o tehnologie de producție a casetelor, este necesară o plasticitate mai mare a amestecului de beton, care se realizează printr-un consum crescut de ciment și apă. În acest caz, partea de mortar a betonului crește.

In cazul tehnologiei pe banc, in special pentru decoperirea imediata, se folosesc amestecuri rigide cu consum redus de ciment.

Volumul relativ de agregat grosier crește în acest caz. În consecință, având aceleași caracteristici de rezistență ale betonului, compoziția acestuia poate varia în limite largi. Formarea structurii betonului este influențată de tehnologia de fabricație a produselor: calitatea amestecării amestecului de beton, transportul acestuia, compactarea, tratarea termică și umiditatea în timpul întăririi. De aici rezultă că proprietatea betonului întărit este influențată de un număr mare de factori, iar influența este ambiguă și este de natură aleatorie. Aceasta explică gradul ridicat de eterogenitate al betonului atât în compoziție, cât și în proprietățile sale. Eterogenitatea și proprietățile diferite ale betonului se reflectă și în caracteristicile sale acustice.

În prezent, în ciuda numeroaselor încercări, o schemă unificată și o teorie a propagării ultrasunetelor prin beton nu a fost încă dezvoltată, ceea ce se explică prin ) În primul rând, prezența numeroșilor factori de mai sus care afectează rezistența și proprietățile acustice ale betonului în moduri diferite. Această situație este agravată de faptul că nu este încă dezvoltată teorie generală propagarea vibrațiilor ultrasonice prin material cu un grad înalt eterogenitate. Acesta este singurul motiv pentru care viteza ultrasunetelor în beton este determinată ca pentru un material omogen prin formula

unde L este calea parcursă de ultrasunete, m (bază);

t este timpul petrecut la trecerea acestei căi, μs.

Să luăm în considerare mai detaliat schema de propagare a ultrasunetelor pulsate prin beton ca printr-un material neomogen. Dar mai întâi, vom limita zona în care raționamentul nostru va fi valabil luând în considerare compoziția amestecului de beton, care este cel mai frecvent întâlnită în fabricile de beton armat și șantierele de construcții, constând din ciment, nisip de râu, agregat grosier și apă. În acest caz, vom presupune că rezistența agregatului grosier este mai mare decât rezistența betonului. Acest lucru este valabil atunci când se utilizează calcar, marmură, granit, dolomit și alte roci cu o rezistență de aproximativ 40 MPa ca agregat grosier. Să presupunem condiționat că betonul întărit este format din două componente: o piesă de mortar relativ omogenă cu densitatea ρ și viteza V și agregatul grosier cu ρ și V .

Având în vedere ipotezele și limitările de mai sus, betonul întărit poate fi considerat un mediu solid cu o impedanță acustică:

Să considerăm schema de propagare a undei ultrasonice de cap de la emițătorul 1 la receptorul 2 prin betonul întărit cu grosimea L (Fig. 2.2.57).

Orez. 2.2.57. Schema de propagare a undei ultrasonice capului

in beton:

1 - emițător; 2 - receptor; 3 - strat de contact; 4 - propagarea undelor în granule; 5 - propagarea undelor în partea soluție

Unda ultrasonică de cap de la emițătorul 1 intră în primul rând în stratul de contact 3 situat între suprafața radiantă și beton. Pentru a trece prin stratul de contact al unei unde ultrasonice, aceasta trebuie umplută cu un lichid conductor sau lubrifiant, care este cel mai adesea folosit ca vaselină tehnică. După trecerea prin stratul de contact (în timpul t 0), unda ultrasonică se reflectă parțial în direcția opusă, iar restul va intra în beton. Cu cât stratul de contact este mai subțire în comparație cu lungimea de undă, cu atât partea mai mică a undei va fi reflectată.

După ce a intrat în grosimea betonului, valul de cap va începe să se propage în partea de mortar a betonului pe o zonă corespunzătoare diametrului emițătorului. După depășirea unei anumite distanțe Δ l 1, după timpul Δ t 1 undă de cap pe o anumită zonă va întâlni una sau mai multe granule agregate grosiere, parțial reflectate de ele, iar cele mai multe dintre ele vor intra în granule și vor începe să se propage în ele. Între granule, unda va continua să se propage prin partea soluției.

Ținând cont de condiția acceptată ca viteza ultrasunetelor în materialul de agregat mare să fie mai mare decât în partea de mortar, distanța d, egală cu valoarea medie a diametrului pietrei zdrobite, unda care s-a propagat prin granule la o viteză V 2 va fi prima care va trece, iar valul care a trecut prin partea de mortar va fi întârziat .

După trecerea prin primele granule de agregat grosier, valul se va apropia de interfața cu partea de mortar, se va reflecta parțial și va intra parțial în ea. În acest caz, granulele prin care a trecut valul de cap pot fi considerate în continuare surse sferice elementare de radiație a undelor ultrasonice în partea de mortar a betonului, la care se poate aplica principiul Huygens.

După ce a trecut prin soluție distanța minimă dintre granulele învecinate, unda de cap va intra în ele și va începe să se propage prin ele, transformându-le în următoarele surse elementare. Astfel, după timpul t, după ce a trecut toată grosimea betonului L și al doilea strat de contact 3, unda de cap va intra în receptor 2, unde va fi transformată într-un semnal electric.

Din schema considerată rezultă că unda de cap de la emițătorul 1 la receptorul 2 se propagă de-a lungul căii care trece prin granulele de agregat grosier și porțiunea de mortar care leagă aceste granule, iar această cale este determinată din condiția timpului minim petrecut t .

Prin urmare, timpul t este

unde este timpul petrecut la trecerea părții de mortar care leagă granulele;

Timpul necesar trecerii prin granule. Calea L parcursă de ultrasunete este egală cu

unde: este traseul total parcurs de valul de cap prin partea de mortar;

Calea totală parcursă de valul de cap prin granule.

Distanța totală L pe care o va parcurge unda arcului poate fi mai mare decât distanța geometrică dintre emițător și receptor, deoarece unda se propagă pe calea vitezei maxime și nu pe distanța geometrică minimă.

Timpul necesar ultrasunetelor pentru a trece prin straturile de contact trebuie scăzut din timpul total măsurat.

Undele care urmează unda de cap se propagă și ele pe calea vitezei maxime, dar în timpul mișcării lor vor întâlni unde reflectate de la interfața dintre granulele de agregat grosier și partea de mortar. Dacă diametrul granulelor este egal cu lungimea de undă sau jumătate din aceasta, atunci în interiorul granulei poate apărea rezonanță acustică. Efectul interferenței și rezonanței poate fi observat în analiza spectrală a unui pachet de unde ultrasonice transmise prin beton cu diferite dimensiuni de agregat.

Schema de propagare a undei de cap a ultrasunetelor pulsate considerată mai sus este valabilă numai pentru betoanele cu proprietățile indicate la începutul secțiunii, adică. rezistența mecanică și viteza de propagare a ultrasunetelor în materialul din care se obțin granule de agregat grosier depășesc rezistența și viteza în partea de mortar a betonului. Astfel de proprietăți sunt posedate de majoritatea betoanelor utilizate în fabricile de beton armat și șantierele de construcții, care folosesc piatră zdrobită din calcar, marmură, granit. Pentru betonul de argilă expandată, betonul spumos, betonul cu umplutură de tuf, schema de propagare a ultrasunetelor poate fi diferită.

Valabilitatea schemei luate în considerare este confirmată de experimente. Deci, din fig. 2.2.54 se poate observa că atunci când se adaugă o anumită cantitate de piatră zdrobită piesei de ciment, viteza ultrasunetelor crește cu o ușoară creștere (și uneori scădere) a rezistenței betonului.

Pe fig. 2.2.56 se observă că odată cu creșterea vitezei ultrasunetelor în materialul de agregat grosier, viteza acestuia în beton crește.

Creșterea vitezei în betonul cu agregate mai mari (Fig. 2.2.55) se explică și prin această schemă, deoarece odată cu creșterea diametrului, traseul ultrasunetelor prin materialul agregat se prelungește.

Schema propusă de propagare a ultrasunetelor va face posibilă evaluarea obiectivă a capacităților metodei ultrasonice pentru detectarea defectelor și controlul rezistenței betonului.

Secțiunea de fizică a ultrasunetelor este acoperită destul de pe deplin într-o serie de monografii moderne despre ecografie. Ne vom concentra doar pe unele dintre proprietățile ultrasunetelor, fără să știm care este imposibil de înțeles procesul de obținere a imaginii cu ultrasunete.

Viteza ultrasunetelor și rezistența specifică a undelor a țesuturilor umane (conform lui V.N. Demidov)

O undă ultrasonică, care a ajuns la limita a două medii, poate fi reflectată sau poate merge mai departe. Coeficientul de reflexie al ultrasunetelor depinde de diferența de rezistență ultrasonică la interfața dintre medii: cu cât această diferență este mai mare, cu atât este mai puternic gradul de reflexie. Gradul de reflexie depinde de unghiul de incidență al fasciculului pe interfața media: cu cât unghiul se apropie mai mult de un unghi drept, cu atât este mai puternic gradul de reflexie.

Astfel, știind acest lucru, este posibil să găsim frecvența ultrasonică optimă care să ofere rezoluția maximă cu o putere de penetrare suficientă.

Principii de bază pe care se bazează funcționarea echipamentelor de diagnosticare cu ultrasunete, - aceasta este Răspândireși reflexia ultrasunetelor.

Principiul de funcționare a dispozitivelor de diagnosticare cu ultrasunete este de a reflectarea vibrațiilor ultrasonice de la interfeţele ţesuturilor cu o anumită valoare a rezistenţei acustice. Se crede că reflexia undelor ultrasonice la interfață are loc atunci când diferența dintre densitățile acustice ale mediilor este de cel puțin 1%. Mărimea reflectării undelor sonore depinde de diferența de densitate acustică la interfața dintre medii, iar gradul de reflexie depinde de unghiul de incidență al fasciculului ultrasonic.

Obținerea vibrațiilor ultrasonice

Producerea vibrațiilor ultrasonice se bazează pe efectul piezoelectric direct și invers, a cărui esență constă în faptul că atunci când se creează sarcini electrice pe suprafața fețelor de cristal, acestea din urmă începe să se micșoreze și să se întindă. Avantajul traductoarelor piezoelectrice este capacitatea sursei de ultrasunete de a servi simultan ca receptor.

Diagrama structurii senzorului ultrasonic

Senzorul conține un piezocristal, pe fețele căruia sunt fixați electrozi. În spatele cristalului se află un strat de substanță care absoarbe ultrasunetele, care se propagă în direcția opusă celei necesare. Acest lucru îmbunătățește calitatea fasciculului ultrasonic rezultat. De obicei, fasciculul ultrasonic generat de traductor are o putere maximă în centru și scade la margini, drept urmare rezoluția ultrasunetelor este diferită în centru și în jurul periferiei. În centrul fasciculului, puteți obține întotdeauna reflexii stabile atât de la obiectele mai dense, cât și de la cele mai puțin dense, în timp ce la periferia fasciculului, obiectele mai puțin dense se pot reflecta, iar obiectele mai dense pot fi reflectate ca și obiecte mai puțin dense.

Materialele piezoelectrice moderne permit traductoarelor să trimită și să primească ultrasunete pe o gamă largă de frecvențe. Este posibil să se controleze forma spectrului semnalului acustic, creând și menținând o formă de undă gaussiană care este mai rezistentă la distorsiunea benzii de frecvență și decalajul frecvenței centrale.

În cele mai recente modele de dispozitive cu ultrasunete, rezoluția înaltă și claritatea imaginii sunt furnizate prin utilizarea unui sistem de focalizare dinamică și a unui filtru de ecou în bandă largă pentru focalizarea fasciculelor ultrasonice de intrare și de ieșire prin intermediul unui microcomputer. În acest fel, se asigură profilarea și îmbunătățirea ideală a fasciculului de ultrasunete și a caracteristicilor de rezoluție laterală a imaginii structurilor adânci obținute prin scanarea sectorială. Parametrii de focalizare sunt stabiliți în funcție de frecvența și tipul de senzor. Filtrul de ecou în bandă largă oferă o rezoluție optimă prin potrivirea perfectă a frecvențelor pentru a absorbi ecourile țesuturilor moi. Utilizarea senzorilor multi-element de înaltă densitate ajută la eliminarea ecourilor false datorate difracției laterale și posterioare.

Astăzi în lume există o competiție acerbă între companii pentru a crea sisteme vizuale de înaltă calitate, care să îndeplinească cele mai înalte cerințe.

În special, Acuson Corporation a stabilit un standard specific pentru calitatea imaginii și varietatea clinică și a dezvoltat Platforma 128 XP™, un modul de bază pentru îmbunătățirea continuă care permite clinicienilor să extindă sfera cercetării clinice în funcție de nevoi.

Platforma folosește 128 de canale independente din punct de vedere electronic care pot fi utilizate simultan atât pentru transmisie, cât și pentru recepție, oferind o rezoluție spațială excepțională, contrast tisular și uniformitate a imaginii pe întregul câmp vizual.

Instrumentele de diagnostic cu ultrasunete sunt împărțite în trei clase: unidimensionale, bidimensionale și tridimensionale.

În scanerele unidimensionale, informațiile despre un obiect sunt prezentate într-o singură dimensiune de-a lungul adâncimii obiectului, iar imaginea este înregistrată ca vârfuri verticale. Amplitudinea și forma vârfurilor sunt utilizate pentru a judeca proprietățile structurale ale țesutului și adâncimea zonelor de reflexie ale semnalelor de eco. Acest tip de dispozitiv este utilizat în eco-encefalografie pentru a determina deplasarea structurilor liniei mediane ale creierului și a formațiunilor volumetrice (lichide și solide), în oftalmologie - pentru a determina dimensiunea ochiului, prezența tumorilor și a corpurilor străine, în ecopulsografie - pentru a studia pulsația arterelor carotide și vertebrale pe gât și ramurile lor intracraniene etc. În aceste scopuri, se utilizează o frecvență de 0,88-1,76 MHz.

Scanere 2D

Scanere 2D sunt împărțite în dispozitive de scanare manuală și dispozitive de scanare în timp real.

În prezent, pentru studiul structurilor de suprafață și al organelor interne se folosesc doar instrumente în timp real, în care informațiile sunt reflectate continuu pe ecran, ceea ce face posibilă monitorizarea dinamică a stării organului, în special atunci când se studiază structurile în mișcare. Frecvența de funcționare a acestor dispozitive este de la 0,5 la 10,0 MHz.

În practică, senzorii cu o frecvență de 2,5 până la 8 MHz sunt mai des utilizați.

Scanere 3D

Pentru utilizarea lor sunt necesare anumite condiții:

- prezența unei formațiuni care are o formă rotunjită sau bine conturată;

- prezența formațiunilor structurale situate în spațiile lichide (făt în uter, glob ocular, pietre în vezica biliară, corp străin, polip în stomac sau intestine umplute cu lichid, apendice pe fondul lichidului inflamator, precum și toate abdominale organe pe fondul lichidului ascitic);

- formațiuni structurale sedentare (globul ocular, prostată etc.).

Astfel, ținând cont de aceste cerințe, scanerele tridimensionale pot fi utilizate cu succes pentru cercetări în obstetrică, cu patologia de volum a cavității abdominale pentru o diferențiere mai precisă de alte structuri, în urologie pentru examinarea prostatei în vederea diferențierii pătrunderii structurale a capsula, în oftalmologie, cardiologie, neurologie și angiologie.

Datorită complexității utilizării, costului ridicat al echipamentelor, prezenței multor condiții și restricții, acestea sunt rareori utilizate în prezent. in orice caz Scanare 3D — aceasta este ecografia viitorului.

Ecografia Doppler

Principiul sonografiei Doppler este că frecvența unui semnal ultrasonic, atunci când este reflectat de un obiect în mișcare, se modifică proporțional cu viteza acestuia și depinde de frecvența ultrasunetelor și de unghiul dintre direcția de propagare a ultrasunetelor și direcția de curgere. Această metodă a fost aplicată cu succes în cardiologie.

Metoda este, de asemenea, de interes pentru medicina internă datorită capacității sale de a oferi informații fiabile despre starea vaselor de sânge ale organelor interne fără introducerea de agenți de contrast în organism.

Este mai des utilizat într-o examinare cuprinzătoare a pacienților cu suspiciune de hipertensiune portală în stadiile incipiente, în determinarea severității tulburărilor de circulație portală, determinarea nivelului și a cauzei blocajului în sistemul venei porte, precum și pentru studiul modificărilor portalului. fluxul sanguin la pacientii cu ciroza hepatica la administrarea de medicamente.(beta-blocante, inhibitori ECA etc.).

Toate dispozitivele sunt echipate cu senzori ultrasonici de două tipuri: electromecanici și electronici. Ambele tipuri de senzori, dar mai adesea cei electronici, au modificări pentru utilizare diverse zone medicina în examinarea adulților și copiilor.

LA varianta clasica 4 metode de scanare electronică sunt aplicate în timp real : sector, liniar, convex și trapezoidal, fiecare dintre acestea se caracterizează prin trăsături specifice în raport cu domeniul de observaţie. Cercetatorul poate alege metoda de scanare in functie de sarcina pe care o are in fata si de locatie.

Scanarea sectorului

Avantaje:

- câmp vizual mare la examinarea zonelor adânci.

Zona de aplicare:

– studii craniologice ale nou-născuților printr-o fontanel mare;

– studii cardiologice;

- examenele abdominale generale ale organelor pelvine (în special în ginecologie și în studiul prostatei), organe ale sistemului retroperitoneal.

Scanare linie

Avantaje:

- un câmp vizual mare la examinarea zonelor superficiale ale corpului;

- rezoluție ridicată în studiul zonelor profunde ale corpului datorită utilizării unui senzor cu mai multe elemente;

Zona de aplicare:

— structuri de suprafață;

- cardiologie;

– examinarea organelor pelvine și a regiunii perirenale;

- în obstetrică.

Scanare convexă

Avantaje:

- o zonă mică de contact cu suprafața corpului pacientului;

- un câmp larg de observație în studiul zonelor adânci.

Zona de aplicare:

- examene abdominale generale.

Scanare trapezoidală

Avantaje:

- un câmp mare de observație la examinarea aproape de suprafața corpului și a organelor localizate adânc;

— identificarea ușoară a secțiunilor tomografice.

Zona de aplicare:

— examene abdominale generale;

- obstetrica si ginecologica.

Pe lângă metodele clasice de scanare general acceptate, design-urile celor mai noi dispozitive folosesc tehnologii care le permit să fie completate calitativ.

Format de scanare vectorială

Avantaje:

— cu acces limitat și scanare din spațiul intercostal, oferă caracteristici acustice cu o deschidere minimă a senzorului. Formatul de imagini vectoriale oferă o vedere mai largă în câmpurile apropiate și îndepărtate.

Domeniul de aplicare este același ca și pentru scanarea sectorului.

Scanare în modul de selectare a zonei de zoom

Aceasta este o scanare specială a zonei de interes selectată de operator pentru a îmbunătăți conținutul de informații acustice al imaginii în modul bidimensional și Doppler color. Zona de interes selectată este afișată cu utilizarea deplină a liniilor acustice și raster. Îmbunătățirea calității imaginii este exprimată în densitatea optimă a liniilor și a pixelilor, rezoluție mai mare, rata de cadre mai mare și imagine mai mare.

Cu o secțiune normală, aceleași informații acustice sunt păstrate, în timp ce cu formatul obișnuit de selectare a zonei de zoom RES, se obține mărirea imaginii cu rezoluție crescută și mai multe informații de diagnosticare.

Vizualizare Multi-Hertz

Materialele piezoelectrice de bandă largă oferă senzorilor moderni capacitatea de a funcționa pe o gamă largă de frecvențe; oferă capacitatea de a selecta o anumită frecvență dintr-o bandă largă de frecvențe disponibile în senzori, menținând în același timp uniformitatea imaginii. Această tehnologie vă permite să schimbați frecvența senzorului doar prin apăsarea unui buton, fără a pierde timp pentru a înlocui senzorul. Și asta înseamnă că un senzor este echivalent cu două sau trei caracteristici particulare, ceea ce crește valoarea și versatilitatea clinică a senzorilor (Acuson, Siemens).

Informațiile cu ultrasunete necesare din cele mai recente instrucțiuni ale dispozitivului pot fi înghețate în diferite moduri: modul B, modul 2B, 3D, modul B + B, modul 4B, modul M și înregistrate folosind o imprimantă pe hârtie specială, pe un computer casetă sau casetă video cu procesare computerizată a informațiilor.

Imagistica cu ultrasunete a organelor și sistemelor corpului uman este în mod constant îmbunătățită, noi orizonturi și oportunități se deschid în mod constant, cu toate acestea, interpretarea corectă a informațiilor primite va depinde întotdeauna de nivelul de pregătire clinică a cercetătorului.

În acest sens, îmi amintesc adesea o conversație cu un reprezentant al companiei Aloca, care a venit la noi pentru a pune în funcțiune primul dispozitiv în timp real Aloca SSD 202 D (1982). Spre admirația mea că Japonia a dezvoltat tehnologia ultrasonică asistată de computer, el a răspuns: „Un computer este bun, dar dacă un alt computer (arătând spre cap) nu funcționează bine, atunci acel computer nu are valoare.”

1. Viteza de propagare a ultrasunetelor depinde de temperatura și presiunea din conductă. Viteza ultrasunete la valori diferite temperatura apei și presiunea atmosferică sunt date în tabelul D.1.

Tabelul E.1

Alexandrov A.A., Trakhtengerts M.S. Proprietăți termofizice apa la presiunea atmosferica. M. Editura de standarde, 1977, anii 100. ( serviciu public date de referință standard. Ser. monografii).

2. Când se utilizează un debitmetru pentru a măsura debitul și volumul de apă în sistemele de alimentare cu apă și căldură, viteza ultrasunetelor este determinată din datele din tabel. E.2 prin metoda interpolării liniare în temperatură și presiune în conformitate cu formula:

unde c(t,P) este viteza ultrasunetelor în fluidul care curge prin conductă, m/s;

c(t1) este valoarea tabelară a vitezei ultrasunetelor la o temperatură mai mică decât cea măsurată, m/s;

c(t2) este valoarea tabelară a vitezei ultrasunetelor la o temperatură mai mare decât cea măsurată, m/s;

c(P1) este valoarea tabelară a vitezei ultrasunetelor la o presiune mai mică decât cea măsurată, m/s;

c(P2) - valoarea de tabel a vitezei ultrasunetelor la o presiune mai mare decât cea măsurată, m/s;

t este temperatura apei în conductă, ºС;

P este presiunea apei în conductă, MPa;

t1, t2 - valori tabelare ale temperaturilor, ºС;

P1, P2 - valori tabelare ale presiunii, MPa;

NOTĂ.

1. Valorile c(t1) și c(t2) sunt determinate din datele din tabel. D.1. Valorile c(P1) și c(P2) sunt determinate din datele din tabel. D 2. la temperatura cea mai apropiată de temperatura apei din conductă.

2. Măsurătorile temperaturii și presiunii apei în conductă trebuie efectuate cu o eroare de cel mult ±0,5 ºС și, respectiv, ±0,5 MPa.

Tabelul E.2

Continuarea tabelului D.2

Aleksandrov A.A., Larkin D.K. Determinarea experimentală a vitezei ultrasunetelor într-o gamă largă de temperaturi și presiuni. Jurnalul „Puterea termică”, №2, 1976, p.75.

3. În lipsa tabelelor de dependență a vitezei ultrasunetelor de temperatura lichidului, viteza ultrasunetelor poate fi determinată cu ajutorul dispozitivului prezentat în Fig. E.1. Imediat înainte de măsurarea vitezei ultrasonice, corpul dispozitivului (suport din oțel) este scufundat în lichidul de testare, iar indicatorul de grosime este reglat pentru a măsura viteza ultrasonică. Apoi, un indicator de grosime ultrasonic măsoară direct viteza ultrasunetelor.

Pentru a măsura viteza ultrasunetelor într-un lichid, este posibil să utilizați și dispozitivul US-12 IM (SCHO 2.048.045 TO) sau alte tipuri de calibre de grosime.

Fig. E.1. Un dispozitiv pentru măsurarea vitezei ultrasunetelor într-un lichid.