Методы измерений в твердых телах

МЕТОДЫ ИЗМЕРЕНИЙ В ТВЕРДЫХ ТЕЛАХ [c.362]

Теория теплопереноса в твердых телах и экспериментальные данные о теплопроводности рассмотрены в [17—20], Введение в теорию теплопроводности твердых тел и жидкостей под давлением, методы измерений, экспериментальные данные обсуждаются в [21]. Большое количество данных о теплопроводности твердых тел приведено в справочниках [7, 22—25]. [c.339]

Знак носителей определялся по знаку коэффициента Холла. Однако связь коэффициента Холла со знаком носителей довольно сложная в твердых телах со сложной структурой зон, которая существует в сверхпроводниках на основе меди. Другим методом определения знака носителей является измерение коэффициента Зеебека, который характеризует возникающую в образце разность потенциалов при создании в нем градиента температур. Измерения показали, что знак коэффициента Зеебека в новых сверхпроводниках меняется на обратный в сравнении со знаком в дырочных сверхпроводниках. Это также служит достаточно надежным подтверждением, что носители заряда в новых сверхпроводниках - электроны. [c.380]

Рассмотрим применение некоторых методов измерения напряжений в твердых телах по относительному изменению скорости волн. Через тело, к которому приложена нагрузка (рис. 9.6), распространяется поперечная линейно поляризованная волна. Плоскость поляризации образует угол 45° с направлением приложения нагрузки. Распространяюш,уюся волну можно разложить на две поляризованную в плоскости действия нагрузки и в перпендикулярной плоскости. Если скорости этих волн равны, то, суммируясь, они опять образуют линейно поляризованную волну. Под действием нагрузки скорости этих волн принимают разные значения. Разность фаз Дф двух волн, прошедших изделие толщиной h за время t со скоростями и с , [c.417]

Возможности формирования и измерения волн напряжений в композиционных материалах, в принципе, определяются уровнем техники экспериментальных исследований соответствующих явлений в твердых телах. Для образования волн напряжений используют пневматические пушки, заряды взрывчатого вещества, ударные плиты, ударные трубы и пьезоэлектрические ультразвуковые генераторы, а для их измерения — тензодатчики, пьезоэлектрические кристаллы, емкостные датчики, оптические интерферометры, методы голографии и фотоупругости. Экспериментальные исследования, не столь обширные как теоретические, тем не менее обеспечивают устойчивый поток информации, необходимой для проверки математических моделей. Результаты экспериментальных исследований скорости распространения волн, рассеяния [c.302]

В начале XIX в. было установлено, что измеренные значения теплоемкостей отклоняются от значении, получаемых по правилу Дю-лонга и Пти, при температурах ниже 250 К (рис. 8.4). После того как удалось окончательно установить атомно-молекулярное строение твердых тел, стало ясно, что классический метод расчета энергии атомных уровней не совсем точен. Во-первых, атомы испускают энергию в форме квантов. Во-вторых, в твердом теле также существует тесное взаимодействие, вызванное малым расстоянием между [c.212]

В Агрофизическом институте [103] разработаны методы измерения влажности в твердых телах (почвах), основанные на изменении их теплофизических характеристик. Теоретическая основа теплового критерия [c.287]

Измерение теплопроводности твердых тел. Стационарный метод плоского слоя. Метод, теория которого изложена в [6, 49], может быть использован для определения теплопроводности твердых тел, жидкостей и газов. [c.418]

УЛЬТРАЗВУКОВАЯ ДЕФЕКТОСКОПИЯ — дефектоскопия, объединяющая методы неразрушающего контроля, основанные на применении упругих колебаний ультразвукового (более 20 кгц) и звукового диапазона частот. Методы У. д., использующие преимущественно звуковые частоты, обычно называют акустическими методами (см. Акустическая дефектоскопия). У. д. применяется для выявления внутренних и поверхностных дефектов в деформированных полуфабрикатах, слитках и готовых деталях несложной конфигурации, изготовленных из металлич. и не-металлич. материалов. Используется также для измерения толщин при доступе к изделию с одной стороны. Методы У. д. основаны на влиянии дефекта на условия распространения и отражения упругих волн или режим колебаний изделия. Упругие волны способны распространяться в материалах на значительные расстояния. В твердом теле могут существовать продольные, поперечные (сдвиговые), поверхностные, нормальные (свободные, волны Лэмба), стержневые и др. волны. В жидкостях и газах распространяются только продольные волны. [c.373]

Однако в отличие от жидкости, у которой поверхностное натяжение можно измерить по приложенному извне тангенциальному усилию, в случае твердого тела поверхностное натяжение в значительной степени является гипотетическим, ибо нет никаких прямых методов его измерения и нет ни одного простого способа перевода вещества из объема твердого тела в поверхностный слой с помощью какого-либо обратимого механического процесса [476, 477]. Кроме того, в твердом теле невозможно отделить поверхностные напряжения от объемных [478]. [c.176]

Использование многолучевой интерферометрии для исследования микрорельефа поверхности (98, 195], осуществляемого по измерению воспроизведенного изображения объекта, очень важно в научном и Практическом отношении. Высокая чувствительность многолучевых интерференционных микроскопов позволяет исследовать объекты, обладающие неровностями рельефа поверхности, соизмеримыми с величиной межатомных расстояний в кристаллической решетке в твердом теле. Наиболее распространенными областями применения многолучевого метода интерференционной микроскопии являются Определение малых флуктуаций показателя преломления, изучение колебаний пьезокристаллов и т. д. [28, 98, 134, 193). [c.7]

Голографический контроль необработанных поверхностей можно применить в большом числе случаев. Все эти применения опираются на интерференционный метод сопоставления нескольких состояний при помощи экспозиции на голограмму. Перечислим здесь лишь некоторые применения. Так, можно исследовать все изменения в твердых телах, отражающиеся на форме и качестве их поверхности [96]. Изменения могут вызываться действием нагрева, давления или набухания. Например, можно исследовать пузыри и непровары в стенках полых сосудов [98]. Нагрев воздуха внутри сосуда вызывает расширение стенки, причем участки с лучшей теплопроводностью расширяются больше, чем нормальные участки. Картина интерференционных полос позволит выявить эти места. Аналогично можно испытывать сосуды под давлением. Ослабленным местам будут соответствовать частые интерференционные полосы. Предлагается изучать ползучесть материала [28]. (Конечно, за время экспозиции смещение не должно превышать длину волны.) Путем подсчета интерференционных полос проведено измерение напряжений в швеллере, находящемся под нагрузкой [24]. [c.322]

Необходимость теплового равновесия (для контактной термометрии) или селекции теплового потока (для бесконтактной) в системе объект-датчик в ряде случаев затрудняет проведение температурных измерений или делает их невозможными. Достоверность измерения температуры твердых тел с помощью традиционных методов критическим образом зависит от условий теплообмена в системе объект-датчик, а также от уровня посторонних воздействий на чувствительный элемент и канал связи, по которому передается сигнал. [c.22]

Параметры эллипса поляризации зависят от оптических свойств поверхности, и измерение этих параметров (эллипсометрия) в последние 204-30 лет стало одним из распространенных и наиболее эффективных оптических методов исследования поверхности твердых тел [2.12]. Вследствие высокой чувствительности к малым изменениям оптических параметров эллипсометрию стали применять и для термометрии поверхности. [c.48]

Никаких экспериментальных данных о действительной доле энергии, потерянной при столкновениях, не опубликовано. Такие измерения в газах очень трудны (а в твердых телах, повидимому, просто невозможны). Однако эта ве.личина может быть примерно оценена квантово-механическим методом теории возмущений, [c.243]

Для измерения коэффициентов диффузии Р в твердых телах с целью нахождения энергии активации диффузионного процесса и получения температурной экспоненциальной зависимости для/) часто применяют абсорбционные методы и методы последовательного снятия слоев [1—8]. [c.227]

Материалы Всесоюзной конференции по теплофизическим свойствам веществ при высоких температурах публикуются в двух томах. В томе I собраны статьи, посвященные исследованиям методов и результатам измерений характеристик твердых тел, во И — жидкостей, газов и плазмы. [c.2]

В настоящей монографии дано систематическое изложение различных вопросов, связанных с распространением волн в твердых телах, как вполне упругих, так и при наличии диссипативных сил и пластических деформаций. Особенностью книги является то, что автор ее, не останавливаясь на детальном изложении математической теории, которая во многих пунктах или лишь намечена в виде общих соотношений, или приведена для наиболее простых случаев, много внимания уделяет физической стороне вопроса. В связи с этим приведены многочисленные сравнения теоретических выводов с данными опытов, методы экспериментальных исследований механического поведения материалов в условиях динамических деформаций, описания лабораторных установок для измерения величин, необходимых для анализа явления. Помимо изложения полученных до настоящего времени теоретических и экспериментальных результатов по распространению волн в твердых телах, автор ставит вопросы, которые остаются еще не выясненными и требуют дальнейших исследований. [c.3]

Непрямые измерения внутреннего трения можно выполнить, определяя логарифмический декремент образца при свободных колебаниях или остроту резонанса при вынужденных колебаниях. Этими двумя методами было проделано большое количество измерений они будут рассмотрены в гл. VI. Другой метод исследования внутреннего трения, более тесно связанный с предметом настоящей монографии, состоит в измерении затухания волны напряжения во время ее распространения в твердом теле. [c.102]

Некоторые термометры описанного типа, так же как и другие термометры подобного состава, полученные тем же методом срезов пластин германия, использовались при измерении теплоемкости твердых тел при гелиевых температурах [32]. Удовлетворительный тепловой контакт между термометром и образцом получался в результате закрепления германиевой полоски на поверхности металла электрическая изоляция осуществлялась [c.170]

При измерении плотности твердых тел по методу гидростатического взвешивания испытуемый образец подвешивают к крючку чашки аналитических весов на тонкой проволочке и определяют веса образца в воздухе С образца, погруженного в дистиллированную воду, 0 . [c.210]

При применении метода гидростатического взвешивания для измерения плотности твердых тел подвешивают к крючку чашки аналитических весов на тонкой проволочке испытываемый образец и определяют массы образца в воздухе Р образца, погруженного в дистиллированную воду Р (рис. 25-82). Затем снимают образец с проволочки и определяют массу одной проволочки,которая должна быть погружена в воду приблизительно на ту же глубину, что и при предыдущем взвешивании. Плотность твердого материала (при 20 С) в кг/м [c.563]

Добавление к книге содержит основные сведения о высокоточных интерференционных методах измерения деформаций твердых тел, применяемых в современной механике деформируемого твердого тела, в частности, для эксне-риментальной проверки теоретических положений и результатов механики раз-ругпеппя. Приводимые там экспериментальные данные получены в лаборатории лазерной интерферометрии кафедры механики снлогппых сред Самарского государственного университета. [c.10]

В гл. 2 излагалось, каким образом на основе ряда реперных точек и определенных методов интерполяции между ними возникла Международная практическая температурная шкала (МПТШ). Реперными точками первой МПТШ являлись точки кипения кислорода, воды и серы, точки затвердевания воды, серебра и золота. В современной редакции шкалы добавлены точки кипения водорода и неона, тройные точки водорода, неона, аргона, кислорода и воды, точки затвердевания олова и цинка в свою очередь точка кипения серы исключена. В последние годы тройные точки и точки затвердевания считаются более предпочтительными по сравнению с точками кипения по простой причине они могут быть реализованы без необходимости измерять давление. Продолжающийся рост требований к увеличению точности реализации точек кипения приводит к необходимости более точных измерений давления, что сопряжено с очень большими трудностями. Например, для реализации точки кипения воды с воспроизводимостью по температуре 0,1 мК необходимо измерение давления с погрешностью 0,3 Па в свою очередь в точке кипения серы изменения давления 0,3 Па приводят к изменениям температуры на 0,2 мК- Необходимость в расширении МПТШ ниже 13,81 К, т. е. в область, где тройных точек не существует, привело к разработке реперных точек, основанных на фазовых переходах в твердом теле. Наиболее важным шагом в этом направлении явилось принятие в качестве реперных точек нижней части ПШТ-76 температур сверхпроводящих. переходов. [c.138]

ТЕМПЕРАТУРА критическая соответствует критическому состоянию вещества переходу сверхпроводника из сверхпроводящего состояния в нормальное) Кюри является [общим названием температуры фазового перехода второго рода температурой фазового перехода ферромагнетика в парамагнетик при которой исчезает самопроизвольная поляризация в сегнетоэлектриках) ] насыщения соответствует термодинамическому равновесию между жидкостью и ее паром при данном давлении Нееля фиксирует фазовый переход антиферромагнетика в парамагнетик плавления выявляет фазовый переход из кристаллического состояния в жидкое радиационная — температура абсолютно черного тела, при которой его суммарная по всему спектру энергетическая яркость равна суммарной энергетической яркости данного излучающего тела термодинамическая определяется как отношение изменения энергии тела к соответствующему изменению его энтропии цветовая определяется температурой абсолютно черного тела, при которой относительные распределения спектральной плотности яркости этого тела и рассматриваемого тела максимально близки в видимой области спектра яркостная — температура абсолютно черного тела, нри которой спектральная плотность энергетической яркости совпадает с таковой для данного излучающего тела, испускающего сплошной спектр] ТЕНЗИ-ОМЕТРИЯ — совокупность методов измерения поверхност э-го натяжения ТЕНЗОМЕТРИЯ—совокупность методов измерения механических напряжений в твердых телах по упругим деформациям тел ТЕОРЕМА Вариньона если данная система сил имеет равнодействующую, то момент этой равнодействующей относительно любой оси или точки равен алгебраической сумме моментов слагаемых сил относительно той же оси или точки Вириала устанавливает соотношение, связывающее среднюю кинетическую энергию системы частиц с действующими в ней силами) [c.281]

Экспериментально трудно определять а в твердых телах, особенно абсолютные ее значения. Обычно применяют комбинированные металлографические и рентгеноструктурные методы. Абсолютный метод заключается в измерении теплового эффекта при росте зерен, поскольку он связан с перемещением границ, изменением протяженности и суммарной их поверхности. Эффект относительно невелик, например для 1 моля металла при размере зерна 0,01 мм и энергии границ 0,5 дж1м (500 эрг1см ) тепловой эффект составляет 0,42 дж (0,1 кал). Современные калориметрические методы позволяют его измерить. Основные экспериментальные трудности возникают в связи с необходимостью исключить все другие источники тепла. В последнее время получил распространение также метод нулевой ползучести. Идея метода заключается в том, что металлическая проволока при высокой температуре стремится сократиться под действием поверхностного натяжения и удлиниться под действием собственного веса или приложенной растягивающей силы. Значение силы, при котором удлинение равно нулю, позволяет рассчитать поверхностное натяжение. [c.175]

Гамма-резонансный (ГР) спектр представляет собой зависимость интенсивности у-кван-тов, излученных источником и прошедших через поглотитель или рассеянных им, от относительной скорости источника или поглотителя. Основное достоинство получающегося спектра — чрезвычайно узкая линия поглощения (рассеяния). Отношение ширины линии к энергии излучаемого у-кванта, т. е. разрешающая способность, обычно составляет 10 — что в абсолютных величинах соответствует точности определения энергии 10 — 10 эВ. Возможность измерения столь малых энергетических сдвигов оказалась весьма полезной для изучения различных сверхтонких взаимодействий в твердых телах. Благодаря этому применение эффекта Мессбауэра положило начало развитию метода исследования твердых тел —ядерной гамма-резонансной (иногда просто гамма-резонансной) спектроскопии, метода ЯГРС или ГРС [3, 4]. [c.161]

Большие возможности имеются при экспериментальном изучении упругой и пластической деформации, порождаемой ударно-волновым нагружением материалов и последующей упругоиластиче-ской волной разрежения. Сопротивление пластической деформации исследуется экспериментально регистрацией профиля волны разгрузки в твердом теле или измерением эффекта негидродднамиче ского затухания ударной волны. В последние годы интенсивно развиваются самосогласованные методы одновременной регистрации нескольких физических характеристик материала, например метод регистрации главных напряжений. Следует особо подчеркнуть, что в отличие от применяемых в начале 60-х годов современные методы дают возможность регистрировать непрерывные зависимости изучаемых величин от времени, что резко повышает инф<ч)мативность экспериментальной информации. [c.4]

Наиболее просто нелинейный параметр может быть экоперимеитально определен по нелинейным эффектам при распространении волн конечной амплитуды (искажению или взаимодействию волн). Зкапериментальную трудность здесь представляет абсолютное измерение звуковых давлений, что ограничивает точность определения нелинейного параметра для жидкостей л газов. Наилуч-плие измерения сейчас сделаны по-видимому с ошибкой 5— 10%. В твердых телах опгибка измерения нелинейного параметра еще больше ( 20—30%). Эта трудность, во всяком случае для жидкостей, может быть устранена проведением сравнительных измерений. В этом методе ошибка в основном определяется оишбкой измерения п в жидкости сравнения. [c.164]

Адиабатические модули третьего порядка принципиально могут быть измерены танже по искажению и взаимодействию упругих волн в твердых телах. Величины этих акустических нелинейных эффектов (см. 3 этой главы) зависят от различных комбинаций А, В С. Однако этот Метод имеет свои весьма существенные трудности. Как и при определении нелинейного параметра жидкости (см. гл. 4, 2), нужны абсолютные измерения звукового поля. В прозрачных твердых телах их можно сделать оптическими методами в непрозрачных же [c.304]

В последние три десятилетия проводились многочисленные экспериментальные исследования распространения волн в твердых телах и жидкостях при воздействии ударных нагрузок. Хорошо разработана и теоретическая основа анализа таких процессов, а именно теория Ранкина—Гюгонио [1, 2]. Плоский удар — нагружение, обеспечивающее создание плоскоде-формированного состояния, — используется в качестве стандартного метода измерения динамической прочности, сжимаемости при высоких давлениях и остаточных изменений характеристик материалов при ударном нагружении в широком диапазоне давлений — от нескольких килобар до нескольких мегабар. [c.132]

Лазерная термометрия основана на дистанционном измерении темпера-турно-зависимых параметров твердых тел с помощью зондирующего светового пучка и определении искомой температуры по известной температурной зависимости измеренного параметра. Рассматриваются принципы, особенности и ограничения ряда новых методов бесконтактного измерения температуры твердых тел. Проведено сравнение различных лазерных методов по ряду критериев, важных при практическом применении чувствительности, инерционности, помехозащищенности, производительности измерений, сложности оптической схемы. Лазерная термометрия применяется в условиях, где традиционные методы оказались неэффективными при взаимодействии газоразрядной плазмы, ионных или лазерных пучков с поверхностью, при нанесении тонких пленок и травлении микроструктур интегральных схем. [c.1]

Ряд методов для измерения температуры твердого тела, разработанных в последние 10-15 лет, объединяет обш,ий признак во всех них применяется зондируюш,ий световой пучок, а термочувствительным элементом является сам исследуемый объект, при этом транспортировка света может осуш,ествляться как в свободном пространстве, так и с помош,ью оптического волокна. Появление активной бесконтактной термометрии твердого тела является естественным этапом после длительного развития пассивной бесконтактной термометрии по тепловому излучению объекта. Создание новых методов происходило, как далее будет показано, с целью преодолеть затруднения, с которыми [c.9]

В настояш,ее время быстро развивается группа методов термометрии, основанных на измерении температуры твердого тела с помо-ш,ью внешнего зондируюш,его излучения. В этих методах не требуется установление теплового контакта, а наличие оптического контакта светового пучка с поверхностью в буквальном смысле очевидно. Кроме того, отсутствует гальваническая связь и сопряженные с нею помехи при измерениях в плазме и т. д. С помош,ью таких методов появилась возможность проводить десятки или сотни измерений в день, в каждом измерении используя новый образец (что было недоступно при использовании термопар, каждую из которых необходимо прикреплять к образцу). Температурная чувствительность большинства из созданных методов оказалась сравнимой с чувствительностью традиционных методов, а некоторые новые методы имеют чувствительность, на один-два порядка более высокую, чем термопара или терморезистор. Таким [c.15]

Акустики прошлого века приняли этот метод для определения скорости звука в твердых телах предварительно они нашли скорость звука в воздухе, измеряя время между наблюдением вспышки и приходом звука от взрыва, происшедшего на большом расстоянии. Затем достаточно было измерить промежуток времени между двумя пр иходами звука от удара, произведенного по дальнему концу очень длинной трубы или бруса. Первым произвел такое измерение в 1808 г. француз Био, который воспользовался чугунной трубой длиной в целый километр. Чтобы на таком расстояний расслышать звук, приходящий по воздуху, пришлось на дальнем конце трубы закрепить колокол. Сходный, но более трудный эксперимент произвели физики Колладон и Штурм для определения скорости звука в воде. На Женевском озере они опустили под воду колокол и одновременно с ударом по нему взрывали небольшой заряд пороха. При этом они измеряли время между моментом появления вспышки и приходом звука от колокола. Во всех этих опытах время измерялось с помощью секундомера, и поэтому результаты были не слишком точны. При измерении гораздо более тонкими методами скорость звука в пресной воде при 15° оказалась равной 1440 м/с. [c.35]

В середине 20-х годов Френкель предположил, основываясь на изучении электролиза простых солей, что вакансии и внедренные атомы образуются в заметных количествах в твердых телах в результате термической флуктуации и имеют равновесную концентрацию, зависящую от температуры, подобно молекулам пара над жидкостью или твердым телом. Эта идея была развита Шот-тки и Вагнером, которые предложили модель дефектов для конкретных случаев и проверили ее экспериментально. К сожалению, эти экспериментальные методы неприменимы к металлам и сплавам, поэтому истинная природа термически активируемых в них дефектов оставалась предметом дискуссий в течение почти тридцати лет. В течение некоторого периода методика измерения са-модиффузии и изменений, обусловленных радиационными повреждениями, достигла высокого уровня и дала возможность детально изучать природу дефектов в металлах, главным образом в благородных металлах. Изучение дефектов кристаллической решетки в закаленных металлах ос бенно продвинулось вперед после исследования их в тонких проволоках и фольгах с помощью дилатометрических измерений. [c.6]

Квимби [1151 один из первых использовал резонансный метод для измерения внутреннего трения в твердых телах. Для возбуждения продольных колебаний в образцах, имеющих формы стержней, он использовал кристалл пьезоэлектрического кварца. Кристалл был прикреплен цементирующим веществом к одному концу образца, а вблизи другого конца был подвешен диск Релея, с помощью которого измерялась амплитуда колебаний. Квимби проводил опыты с образцами из меди, алюминия и стекла при частотах около 40 кгц. В более поздних работах Квимби [116], Захариас [160] и Кук [21] применили этот метод для исследования потерь в ферромагнитных материалах. [c.129]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...