Відбиття ультразвукових хвиль від двошарового пакету текстильних матеріалів зі щільним верхнім шаром

Abstract

Мета роботи – отримати та показати у загальному вигляді вираз для модуля комплексного коефіцієнта відбиття ультразвукових хвиль від двошарового пакету текстильних матеріалів зі щільним верхнім шаром. Зазначене необхідне для можливості безконтактного контролю таких матеріалів. У роботі для аналізу процесу відбиття хвиль від контрольованого матеріалу використаний метод суперпозиції зондуючих коливань. У загальному вигляді показано вираз для комплексного коефіцієнта відбиття ультразвукових хвиль від двошарового пакету текстильних матеріалів зі щільним верхнім шаром. Доведено, що, враховуючи повне згасання перевідбитих хвиль у шарі першого складового матеріалу, можна спростити основні вирази для комплексного коефіцієнта відбиття від текстильного пакету. Показано, що залежність зміни амплітуди відбитих ультразвукових хвиль для наведеного в роботі текстильного пакету від зміни товщин його шарів дуже мала. Зміну амплітуди відбитих хвиль для таких матеріалів, в основному, спричиняє щільніший верхній шар пакету. Отримано залежності дійсної та уявної частини комплексного коефіцієнта відбиття ультразвукових хвиль від двошарового пакету текстильних матеріалів зі щільним верхнім шаром, які допоможуть аналітично визначати як зміну амплітуди хвиль, так і їхній фазовий зсув, що спричиняються взаємодією цих коливань з пакетом матеріалів. Запропоновано використовувати складові вирази для модуля комплексного коефіцієнта відбиття ультразвукових хвиль, що дасть можливість налаштовувати параметри безконтактних перетворювачів під різний двошаровий пакет текстильних матеріалів зі щільним поверхневим шаром. Для забезпечення можливості визначення малої зміни вимірюваної величини амплітуди відбитих ультразвукових хвиль від двошарового пакету матеріалів з верхнім щільним шаром, можна скористатися комутаційно-модуляційними приладами та перетворювачами. Це дасть можливість усунути похибки, які можуть бути пов’язані з неідентичністю вимірювальних каналів при визначенні малої зміни амплітуди відбитих ультразвукових хвиль.

Цель работы – получить и показать в общем виде выражение для модуля комплексного коэффициента отражения ультразвуковых волн от двухслойного пакета текстильных материалов с плотным верхним слоем. Указанное необходимо для возможности бесконтактного контроля таких материалов. В работе для анализа процесса отражения волн от контролируемого материала использован метод суперпозиции зондирующих колебаний. В общем виде показано выражение для комплексного коэффициента отражения ультразвуковых волн от двухслойного пакета текстильных материалов с плотным верхним слоем. Доказано, что, учитывая полное затухание переотраженных волн в слое первого составного материала, можно упростить основные выражения для комплексного коэффициента отражения от текстильного пакета. Показано, что зависимость изменения амплитуды отраженных ультразвуковых волн для приведенного в работе текстильного пакета от изменения толщины его слоев очень мала. Изменение амплитуды отраженных волн для таких материалов, в основном, вызывает плотный верхний слой пакета. Получены зависимости действительной и мнимой части комплексного коэффициента отражения ультразвуковых волн от двухслойного пакета текстильных материалов с плотным верхним слоем, которые помогут аналитически определять как изменение амплитуды волн, так и их фазовый сдвиг, вызванных взаимодействием этих колебаний с пакетом материалов. Предложено использовать составляющие выражения для модуля комплексного коэффициента отражения ультразвуковых волн, что позволит настраивать параметры бесконтактных преобразователей под разный двухслойный пакет текстильных материалов с плотным поверхностным слоем. Для обеспечения возможности определения малого изменения измеряемой величины амплитуды отраженных ультразвуковых волн от двухслойного пакета материалов с верхним плотным слоем, можно воспользоваться коммутационно-модуляционными приборами и преобразователями. Это позволит устранить погрешности, которые могут быть связаны с неидентичностью измерительных каналов при определении малого изменения амплитуды отраженных ультразвуковых волн.

Obtain and show in general terms the expression for the module of the complex reflection coefficient of ultrasonic waves from a two-layer package of textile materials with a dense first layer. The above is necessary for the possibility of research of contactless control of such materials. To analyze the process of reflection of waves from a controlled material, the method of superposition of sounding vibrations is used. In general terms, the expression for the complex reflection coefficient of ultrasonic waves from a two-layer package of textile materials with a dense first layer is shown. It is proved that taking into account the complete attenuation of the reflected waves in the layer of the first material, it is possible to simplify the basic expressions for the complex reflection coefficient from a package of textile materials. It is shown that the change in the amplitude of the reflected ultrasonic waves for the material presented in the work with a change in the thickness of its layers is very small. The change in the amplitude of the reflected waves for such materials mainly causes a dense first layer of package of textile materials. The dependences of the real and imaginary parts of the complex reflection coefficient of ultrasonic waves on a package of textile materials with a dense first layer are obtained, which will help analytically determine both the change in the amplitude of the waves and their phase shift caused by the interaction of these vibrations with the material. It is proposed to use the component expressions for the module of the complex reflection coefficient of ultrasonic waves, which will allow you to adjust the parameters of the contactless transducers for different two-layer package of textile materials with a dense surface layer. To ensure the possibility of determining a small change in the measured magnitude of the amplitude of the reflected ultrasonic waves from the two-layer package of textile materials with the first dense layer, you can use switching and modulation devices and transducers. This will eliminate the errors that may be associated with the non-identity of the measuring channels when determining a small change in the amplitude of the reflected ultrasonic waves.