Czasopismo | PRZEGLĄD ELEKTROTECHNICZNY | Rocznik 2016 - zeszyt 11

High precision ΔE effect measurement with the use of ultrasonic-wave-time-of-flight method

10.15199/48.2016.11.21

nr katalogowy: 101963
10.15199/48.2016.11.21

The paper provides description of very accurate measurement method of ferromagnetic rod Young modulus variations (ΔE effect) as a function of the magnetic field. The Young’s modulus variations measurement principle is based on change of sound velocity. The high resolution time of flight of ultrasonic wave measurement was applied. High resolution as good as 15 ps TDC (Time to Digital Converter) implemented in FPGA (Field Programmable Gate Array) was used. This feature allows measuring ΔE with accuracy of about a few ppm. The measurement accuracy mainly depends on resolution of time of flight measurement and sound speed in the tested material. The analog front-end part which is responsible for the time location of the reflected ultrasonic wave is very important part of the measurement system. In the article the results of measurements for different samples made of carbon steel are described. Streszczenie. W artykule przedstawiono metodę pomiaru zmiany modułu Younga w pręcie ferromagnetycznym pod wpływem pola magnetycznego. Zastosowana metoda pomiaru zmiany modułu Younga polega na wysokorozdzielczym pomiarze czasu przelotu fali ultradźwiękowej. Zastosowano układ TDC (Time to Digital Converter) zaimplementowany w strukturze FPGA (Field Programmable Gate Array) o rozdzielczości rzędu 15 ps, co pozwala mierzyć zmianę modułu Younga z dokładnością kilku ppm. Uzyskiwana rozdzielczość pomiaru zależy głównie od rozdzielczości pomiaru czasu jak i od prędkości rozchodzenia się fali ultradźwiękowej w ośrodku. Ważnym elementem systemu pomiarowego jest analogowy układ do lokalizacji w czasie czoła odbitej fali ultradźwiękowej. Zaprezentowano również przykładowe wyniki pomiarów dla różnych gatunków stali węglowej. (Precyzyjny pomiar zmiany modułu Younga metodą czasu przelotu fali ultradźwiękowej). Keywords: Young’s modulus, ΔE effect, the time of flight measurement, ultrasound, FPGA. Słowa kluczowe: moduł Younga, ΔE efekt, pom[...]

Bibliografia

[1] Marcelo J. Dapino, Ralph C. Smith, Alison B. Flatau, Model for the ΔE effect in magnetostrictive transducers, Proc. SPIE 3985, Smart Structures and Materials 2000: Smart Structures and Integrated Systems, (2000)
[2] Gubicza J., Determination of Young’s modulus from depth sensing Vickers Indentation Tests, Solid State Phenomena, Vol. 56, (1997), 195-200
[3] Pharr G. M., Oliver W. C., Measurement of hardness and elastic modulus by instrumented indentation: Advances in understanding and refinements to methodology, J. Mater. Res., 19 (2004), n.1, 123-127
[4] Vaz F., Carvalho S., Rebouta L., Silva M. Z., Paul A., Schneider D., Young’s modulus of (Ti,Si) N films by surface acoustic waves and indentation techniques, Thin Solid Films, 408 (2002), 160-168
[5] Akiko N. Itakura, Masaya Toda, Koji Miyake, Renate Forch, Rudiger Berger, Effective Young’s Modulus Measurement of Thin Film Using Micromechanical Cantilever Sensors, Japanese Journal of Applied Physics, 52 (2013), 110-111
[6] Sharpe W. N., Bin Yuan Jr., Vaidyanathan R., Edwards R. L., Measurements of Young’s modulus, Poisson’s ratio and tensile strength of polysilicon, Proceedings of the Tenth IEEE International Workshop on Microelectromechanical Systems, (1997), 424-429
[7] Kwaaitaal Th., Schoofs A. J. G., Determination of Young's modulus or Poisson's ratio using eddy currents, Experimental Mechanics, 19 (1979), n.12, 450-455
[8] Zeeshan M. Siddiqui, Fawad Tariq, Nausheen Naz, M. Fahad Ahmed, Determination of Young’s modulus of metallic and composite materials by digital image correlation, Journal of Space Technology, 1 (2012), 18-25
[9] Hristoforoua E., Ktenab A., Magnetostriction and magnetostrictive materials for sensing applications, Journal of Magnetism and Magnetic Materials, 316 (2007) 372-378
[10] Grzelak S., Czokow J., Kowalski M., et al. Ultrasonic flow measurement with high resolution, Metrology and Measurement Systems, 21 (2014), 305-316
[11] Grzelak S., Kowalski M., Czokow J., et al., High resolution time-interval measurement systems applied to flow measurement, Metrology and Measurement Systems, 21 (2014), 77-84
[12] Zielinski M., Kowalski M., Chaberski D, et al., Measurement system of oscillators' phase fluctuation and its applications, Przeglad Elektrotechniczny, 84 (2008), 259-264

Jeśli masz wykupiony/przyznany dostęp - zaloguj się. Skorzystaj z naszych propozycji zakupu!

Publikacja


e-Publikacja (format pdf) - nr 101963 "High precision ΔE ef..." licencja: Osobista Produkt cyfrowy	10.00 zł

Zeszyt


PRZEGLĄD ELEKTROTECHNICZNY - e-zeszyt (pdf) 2016-11 licencja: Osobista Produkt cyfrowy	55.00 zł

Prenumerata

PRZEGLĄD ELEKTROTECHNICZNY - prenumerata cyfrowa
licencja: Osobista

Produkt cyfrowy
Nowość

762.00 zł

PRZEGLĄD ELEKTROTECHNICZNY - PAKIET prenumerata PLUS
licencja: Osobista

Szczegóły pakietu

Nazwa
PRZEGLĄD ELEKTROTECHNICZNY - PAKIET prenumerata PLUS (Prenumerata papierowa + dostęp do portalu sigma-not.pl + e-prenumerata)	1002.00 zł brutto 927.78 zł netto 74.22 zł VAT (stawka VAT 8%)

1002.00 zł

PRZEGLĄD ELEKTROTECHNICZNY - papierowa prenumerata roczna + wysyłka
licencja: Osobista

Szczegóły pakietu

Nazwa
PRZEGLĄD ELEKTROTECHNICZNY - papierowa prenumerata roczna	960.00 zł brutto 888.89 zł netto 71.11 zł VAT (stawka VAT 8%)
PRZEGLĄD ELEKTROTECHNICZNY - pakowanie i wysyłka	42.00 zł brutto 34.15 zł netto 7.85 zł VAT (stawka VAT 23%)

1002.00 zł

Zeszyt

2016-11

Twój Koszyk

Publikacja

Zeszyt

Prenumerata

Zeszyt

Czasopisma