2. Выбор метода

В описанных устройствах датчики уноса абляционного материала размещены в самом абляционном материале. Однако литературно-патентный обзор не позволил выявить – что это за датчики, на основе каких физических принципов работают.

Из этого вытекает задача – в процессе спуска ТЭБ проводить измерение остаточной толщины защитного конуса в нескольких точках поверхности, то есть контролировать изменение его формы.

Конкретная цель нашей работы – исследовать возможные получения информации об остаточной толщине конуса в процессе его движения, то есть разработка метода и принципа работы измерения системы контроля формы обгарной поверхности конуса.

В предыдущих работах по этой теме был разработан эхо – метод ультразвуковой толщинометрии. Углеродные волокна, ориентированные вдоль оси конуса, хорошо проводят ультразвук. Были проведены измерения скорости ультразвука и его затухание. Было показано, что скорость распространения звука в углеродном стержне имеет порядок 12000 м/с. Такие большие значения связаны с высокими прочностными характеристиками углеродных волокон, из которых состоит стержень, и малой плотностью.

Однако исследованиями было также показано, что скорость в углеродных стержнях зависит от температуры. Даже при температуре она уменьшается по сравнению с комнатной температурой примерно на. Следовательно в диапазоне температур отизменения скорости внесут большую погрешность в измерение длины нитей. Конкретных данных о зависимости скорости звука в углеродных стержнях от температуры в таком диапазоне температур нет. Но однозначно, без специальных мер по коррекции зависимости скорости звука от частоты, погрешность измеренияне может быть обеспечена.

Измерения затухания звука в углеродных стержнях показали, что с увеличением частоты затухание возрастает, как и в других композиционных материалах.

В связи с этим, в данной работе предложен пассивный метод контроля, основанный на анализе частотного спектра звуковых колебаний приходящих на первичный измерительный преобразователь (ПИП), расположенный на внутренней поверхности конуса Рисунок 2.

Рисунок 2.

В качестве источника звука предложено использовать шум, возникающий на внешней поверхности конуса при движении через атмосферу.

Характеристики такого шума известны. Его частный спектр представлен в таблице 1 и на рисунке 3.

Таблица 1.

F, Гц	40	50	63	80	100	125	160	200	250	315
P, дБ	118	122	126	130	133	136	139	142	146	149
400	500	630	800	1000	1250	1600	2000	2500	3150	4000
153	156	158	160	162	164	166	167	169	171	172

Рисунок 3.

При использовании многоэлементного детектора (пьезодатчик) спектр сигнала в элементе m будет соответствовать шуму, пришедшему по стержню mM из точки на поверхности M. При прохождении через поглотитель более высокие частоты будут ослабляться сильнее и спектр шума в точке m будет иметь завал на высоких частотах. При уменьшении длины стержня mM общее затухание на высоких частотах будет уменьшатся то есть информацию о длине стержня mM будет давать форма спектра шума в элементе преобразователя m. Анализируя частотный спектр в каждом элементе ПИП и сравнивая его со спектром в начальной точке входа в атмосферу (спектры на первых секундах записываются в память), можно определить длину стержней в различных точках поверхности конуса.

В настоящее время мы исследуем зависимости коэффициента затухания звука, готовим аппаратуру для исследуемого затухания звука в углеродных стержнях в диапазоне частот .

Литература