超音波スペクトロスコピーシステムによる異方性固体の音速、減衰の精密計測

使用超声波光谱系统精确测量各向异性固体中的声速和衰减

基本信息

批准号：
15760294
负责人：
荒川元孝
金额：
$ 2.3万
依托单位：
Tohoku University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Young Scientists (B)
财政年份：
2003
资助国家：
日本
起止时间：
2003 至 2005
项目状态：
已结题

项目摘要

本研究は異方性固体の音速、減衰を高精度に計測することを目的とし、異方性固体の音速・減衰測定における回折の影響、および厚さ測定における歪みの影響を理論的・実験的に検討する。有効数字6桁の音速を得ることを目標とする。平成17年度の研究成果を要約すると以下の通りである。1.昨年度までに作成した異方性固体中を伝搬する際の回折の影響を計算するための近軸理論に基づくプログラムは、超音波スペクトロスコピーシステムによる音速・減衰測定時の実験構成である超音波トランスデューサ、合成石英ガラスバッファーロッド、水カプラ、試料からなる複合音響伝送線路における回折の影響について数値計算が行える。人工水晶のX-cut, Y-cut, Z-cutを試料として、超音波スペクトロスコピーシステムにより縦波音速を測定し、本プログラムにより回折の影響を補正した場合の音速の精度について詳細に検討した。この結果、回折を補正することにより、±0.10m/s以内で音速の絶対値を測定できることがわかった。このため、本手法は高精度な音響関連物理定数(弾性定数、圧電定数、誘電率、密度)の決定に有用といえる。2.音速測定の精度についてより詳細に検討するため、独立な弾性定数の数が比較的少ない(6個)サファイア単結晶の弾性定数を決定した。X-cut, Y-cut, Z-cut、および2枚の回転Y板を用意して、縦波音速、横波音速、および密度を測定することにより、室温付近の温度依存性を含めた高精度な弾性定数(±0.01%〜±0.18%)を決定した。3.厚さ測定における測長子の接触に伴う歪みの影響を数値計算するために、球と平面との接触について有限要素法を用いて解析を行うためのプログラムについて検討を行った。

这项研究旨在以高精度来衡量各向异性固体的声速和衰减，并从理论上和实验上检查衍射对各向异性固体的声音速度和衰减的影响，以及在厚度测量中造成扭曲的影响。目的是获得六个重要数字的声音速度。 2005财政年度的研究结果总结如下。 1。基于近去的理论计划，用于计算衍射的效果，当时创建的各向异性固体直至去年创建的各向异性固体可以对衍射对衍射的影响进行数值计算，该衍射对超声传感器的复合声传输线的影响，由超声传感器，由合成的Quartz玻璃玻璃棒，水耦合器和实验式ver ver ver ver versement，水的合成剂量，水量和实验性ver液。光谱系统。使用人工石英X切割，Y-CUT和Z-CUT作为样品，使用超声光谱系统测量纵向声速度，并在使用该程序校正衍射效果时详细检查了声速的准确性。结果，发现通过校正衍射，可以在±0.10 m/s内测量声速的绝对值。因此，可以说这种方法可用于确定高精度与声学相关的物理常数（弹性常数，压电常数，介电常数，密度）。 2。为了更详细地检查声音测量速度的准确性，确定了具有相对较少数量的独立弹性常数（6片）的蓝宝石单晶的弹性常数。制备了X切割，切割，Z-CUT和两个旋转的Y板，并通过测量纵向，横向和密度，高度精确的弹性常数（±0.01％至±0.18％），包括室温周围温度依赖性（包括温度依赖性）。 3。为了计算厚度测量过程中与纵向测量样本接触相关的失真效果，研究了使用有限元方法分析球体和平面之间的接触的程序。