wzor sprawka, SIMR PW, Jonika i fotonika 1
[ Pobierz całość w formacie PDF ]
Nagłówek sprawozdania musi zawierać datę wykonania ćwiczenia, imię i nazwisko, grupę i
wydział.
01.02.03
Jan Kowalski
Zespół 1
Grupa P-01
Wydział Inżynierii Produkcji
Numer i tytuł ćwiczenia
Ćw. 01. Wyznaczanie współczynnika tłumienia fali ultradźwiękowej
1. Wstęp
Wstęp zawiera opisane w ścisły sposób podstawy fizyczne opisywanego zjawiska. Jego
objętość nie powinna przekraczać kilku zdań. Wstęp powinien zawierać cel wykonania
ćwiczenia, jak i najważniejsze wzory określające obserwowane w doświadczeniu zależności.
Celem ćwiczenia jest wyznaczenie współczynnika tłumienia próbki na podstawie pomiarów
wykonanych defektoskopem ultradźwiękowym. Współczynnik tłumienia α określa szybkość
ubytku energii drgań mechanicznych fali wraz z odległością przebytą przez falę w ośrodku.
Współczynnik tłumienia podany w dB/cm jest obliczany z następującego wzoru :
α = [20 log (A
1
/A
N
)]/x,
gdzie A
1
i A
N
są amplitudami fali, a x odległością między punktami ośrodka, w których
mierzono amplitudy A
1
i A
N
.
2. Układ pomiarowy i przebieg wykonania ćwiczenia
Schemat układu pomiarowego powinien być czytelny i przejrzysty, a przy każdym z użytych
przyrządów powinna znaleźć się informacja o błędach pomiarowych (na przykład klasa
przyrządu, szacowany błąd odczytu). Przebieg wykonania powinien wymieniać w punktach
kolejne pomiary.
dokładność odczytu z ekranu 1mm
Głowica do fal podłużnych
=6 MHz
f
d
Defektoskop typ AB-1234
1.
Zmierzono grubość próbki stali
d
suwmiarkÄ….
2.
Do próbki przyłożono głowicę do pomiaru fal podłużnych. Z ekranu oscyloskopu
odczytano wysokość kolejnych ech.
3. Opracowanie wyników
Opracowanie wyników powinno zawierać wyliczenia prowadzące do otrzymania szukanej
wartości. Obliczenia powinny być opatrzone krótkim komentarzem. W sposób jasny powinny
zostać podane źródła błędu poszczególnych wartości oraz metoda ich szacowania. Wykresy
powinny mieć format dobrany odpowiednio do prezentowanych na nich danych, a opis osi
musi zawierać jednostki. Linie ciągłe na wykresie są zarezerwowane dla dopasowania funkcji
opisującej badane zależności.
 Grubość cylindrycznej próbki stalowej (pomiar suwmiarką):
35
mm
BÅ‚Ä…d pomiaru suwmiarkÄ…:
0.1
mm
Wysokości kolejnych ech na ekranie oscyloskopu:
Nr echa
h [mm]
1
39
2
22
3
13
4
6
Błąd pomiaru wysokości echa: ∆h =
1
mm
Na podstawie grubości próbki i numeru echa obliczono każdorazowo drogę przebytą przez
falę ultradźwiękową. W celu uzyskania liniowej zależności wysokości ech zlogarytmowano.
Zależność przedstawiono na wykresie, wyrażając obie wielkości w cm. Następnie wykonano
dopasowanie metodą najmniejszych kwadratów do zależności eksperymentalnej.
Parametry dopasowanej prostej: y=ax+b:
a=0.0381
∆
a=0.0023
b=0.873
∆
b=0.045
0.8
Przykładowy wykres danych eksperymentalnych.
W tabelce znajdujÄ… siÄ™ parametry prostej
dopasowanej metodą najmniejszych kwadratów.
0.6
0.4
Linear Regression for Data1_logh:
Y = A + B * X
0.2
Parameter Value Error
------------------------------------------------------------
A 0,8732 0,04509
B -0,0381 0,00235
------------------------------------------------------------
0.0
-0.2
RSDNP
------------------------------------------------------------
-0,99621 0,03682 4 0,00379
------------------------------------------------------------
-0.4
5
10
15
20
25
30
Droga przebyta przez falÄ™ [cm]
Wykres wysokości kolejnych ech w funkcji drogi przebytej przez falę w próbce stali.
Współczynnik tłumienia
α
=20·a=0.762
Błąd współczynnik tłumienia (metoda różniczki zupełnej) ∆α
=20·
∆
a=0.046
 W szacowaniu błędu zostały zaniedbane błędy systematyczne pojedynczego pomiaru zgodnie
z zaleceniem osoby prowadzącej zajęcia.
Ponieważ dopasowanie zostało wykonane dla niewielkiej ilości punktów pomiarowych, do
oszacowania błędu zastosowano współczynnik t-studenta.
Stopień swobody
k=4-2=2
Poziom ufności podany przez osobę prowadzącą
0.682 (1
⋅σ
)
Współczynnik t-studenta:
1.29
∆α
=0.046·1.29=0.059
4. Wnioski
We wnioskach powinny znaleźć się wyniki wraz z błędami ich wyznaczenia, zapisane w
odpowiedni sposób. Jeśli dostępne są dane tablicowe dla badanych zjawisk, powinny zostać
porównane z uzyskanymi eksperymentalnie. Wnioski powinny zawierać również krótką
dyskusję zarówno wyników, jak i wykonanego rachunku błędów.
Na podstawie wysokości kolejnych ech fali ultradźwiękowej odbitej od ścianek próbki stali
wyznaczono współczynnik tłumienia. Wynosi on α
=0.76
±
0.06
. Współczynnik ten zgadza się
w granicach błędu z wartością tablicową dla typowo stosowanych stopów stali (α=0.75).
Potwierdza to poprawność zastosowanej metody pomiaru i analizy błędu.
W szacowaniu błędu nie uwzględniono wpływu błędów systematycznych, dlatego
rzeczywisty błąd pomiaru może być nieco wyższy niż podana wartość.
[ Pobierz całość w formacie PDF ]