Существующие датчики для измере­ния деформации с выходом на электриче­ские приборы, например тензорезисторы, не могут быть использованы для измере­ния диапазонов как малых, так и больших деформаций. Такие приборы имеют низ­кую помехоустойчивость. В. А. Воробьев и др. (МАДИ) [70] предложили ультразву­ковой метод измерения деформаций.

Относительное изменение времени распространения ультразвука при дефор­мации и изменении скорости ультразвука определяется формулой

A t _ 1 f Ас/ ^ Ас

t 1 + Ас/ с с J с

где А с/с - относительное изменение ско­рости ультразвука под влиянием напряже­ния; є - деформация материала; t, с - вре­мя и скорость ультразвука в отсутствии нагрузки. Как отмечено в разд. 7.2, в по - ликристаллических материалах, например металлах, скорость распространения ульт­развука в области пластической деформа-

ции практически не меняется, а в области упругих деформаций изменяется не более чем КГ3 ... 10'4 % на 1 МПа приложенного напряжения, т. е. на весьма малую величи­ну. Это определяет возможность измере­ния деформации с достаточно высокой точностью без учета влияния изменения скорости ультразвука.

Экспериментальная проверка прово­дилась на разрывном прессе на длинных образцах (база 90 мм). Использовались как продольные, так и поперечные волны, возбуждаемые и принимаемые наклонны­ми преобразователями на частоту 2,5 МГц (рис. 6.24, а). Амплитуды импульсов при измерениях поддерживали постоянными.

Удлинение на той же базе измеряли индикатором часового типа (разрешающая способность 0,01 мм). Исключали время прохождения в призмах преобразователей. Сравнительные результаты измерений деформации є и относительного измене­ния времени распространения ультразвука A tit при нагружении образца напряжением р удовлетворительно совпадают (рис. 6.24, б).

В дальнейших экспериментах учиты­вали отдельно продольное растяжение образца вдоль оси у и поперечное сужение вдоль оси х. Последнее измеряли прямым преобразователем способом многократ­ных отражений. С учетом этого относи­тельное изменение времени распростране­ния ультразвука определяли по формуле

A t Ах 2 Ау. 2

— «—cos ап——sm а t х у

с точностью до величин второго порядка малости. Испытания на образцах из раз­ных материалов показали, что ультразву­ковой метод измерения деформации мо­жет быть использован наряду с известны­ми методами тензометрии в широком диа­пазоне упругопластических деформаций.

Степень пластической деформации стали предложено измерять по изменению скорости поперечных волн, поляризован­ных параллельно и перпендикулярно на­правлению деформации [315]. Скорость волн, поляризованных параллельно на­правлению деформации, уменьшается сильнее, поэтому возникает разность вре­мени прохождения импульсов через базу измерений. В разд. 7.2 отмечено, что этот же параметр может использоваться для контроля анизотропии материала при про­катке.