Методы ультразвукового импеданса

Эти методы применительно к изучению отверждения покрытий развивались Майерсом [43]; он же описал технику измерений и используемые приборы.

Принцип устройства приборов показан схематически в преды­дущей главе на рис. 13.3. Волны сдвига, возникшие в поверхност­ном слое, проходят сквозь поверхность раздела с другим слоем пропорционально тому, насколько близки импедансы механиче­ского сдвига. Если применить датчик для детектирования отражен­ной энергии, можно установить, что отражение ослабляется прямо пропорционально импедансу субстрата. Применяются подложки

Трапециедального сечения. Найдено, что подходящим материалом подложки для распространения сдвиговых волн является оплав­ленный кварц, причем оптимальный угол наклона—11° [44]; можно также применять стальные полоски [45].

С помощью пьезоэлектрического преобразователя, присоеди­ненного к наклоненной поверхности пластины, при частотах 2— 1G0 МГц генерируются импульсы продолжительностью 4 мкс. Они распространяются внутрь окрашенной поверхности и отра­жаются от нее, собираясь в ряд экспоненциально затухающих импульсов, и это затухание записывается. Однако, из этих изме­рений можно получить только действительную составляющую сложного модуля сдвига (G’). Мнимую составляющую модуля сдвига (G") можно найти, измерив фазовые соотношения на поверхности раздела. Однако G’ относительно нечувствительна к любому измеряемому параметру, кроме затухания [46], следо­вательно фазовый угол при отражении имеет предел.

На практике при изучении ^затухания в процессе перехода от жидкого к твердому состоянию во время отверждения строится график зависимости этого затухания от временй отверждения, причем получается сигмаподобная кривая [47].

Используя аналогичный принцип, но направляя ряд крутиль­ных колебательных импульсов на поверхность оплавленного квар­цевого стержня, Мьюис [48] создал прибор, работающий при частоте 100—-150 кГц. Покрытие наносится на поверхность стерж­ня, и измеряется угол фазового отражения и затухание, поэтому можно’вычислить’обе составляющие модуля сДйига. Как указы­валось [49], диапазон частот позволяет с помощью этого прибора изучить различные стадии процесса высыхания. Прибор ‘более подходит к изучению начальных стадий высыхаЙйя^йМ’ о’тверждения, тогда как более высокочастотное оборудование предпочтительнее для исследования заключитель­ных CTajtHft^ftpoHecca.

Однако в описанных методах требуется сложное электронное оборудование, и поэтому обсуждается вопрос, не может ли гораздо более простая техника (метод отскока шарика, крутильный шну­ровой анализ) быть настолько же эффективной при изучении отверждения или высыхания.

Updated: 01.12.2011 — 14:56