Экспериментальная проверка затухания колебаний на расстоянии от источника

Для изучения распространения колебаний в бетонной смеси в ЦНИПС был изготовлен электродинамический виброграф.

Колебательные движения характеризуются тремя параметрами: амплитудой, частотой и фазой колебания, которые и подлежат определению. Для этой цели существуют разнообразные приборы, которые основаны на электродинамическом принципе. Вибрографы могут регистрировать ускорение, скорость или амплитуду колебаний включением в цепь дифференцирующей или интегрирующей цепи.

Преобразователь механических колебаний в электрические, называемый датчиком, представляет герметическую алюминиевую коробку размером 6,2x6,2x6,2 см. Магнит подвешен на двух упругих пластинках из фосфористой бронзы. Две катушки жестко прикреплены к крышке коробки; они входят в желоба, имеющиеся в магните. Коробка при помощи упругой связи соединена со штангой, внутри которой проходит кабель в резиновой опрессовке, подключаемый к коммутатору на 6 гнезд.

Электрическая часть вибрографа состоит из четырехкаскадно-го усилителя низкой частоты с общим коэффициентом усиления четырех каскадов 175 000. Выходное напряжение может быть подано либо на катодный, либо на шлейфовый осциллограф или просто на катодный вольтметр.

Катушка датчика, перемещающаяся в магнитном поле, индуктирует э.д.с.пропорциональную скорости перемещения катушки относительно магнита.

Чтобы получить возможность фиксации исследуемых величин в различных точках от вибратора, одновременно устанавливают 5-6 датчиков, подключенных к коммутатору; путем поворота рукоятки коммутатора напряжение с любого датчика может быть подано на вход усилителя. Частотная характеристика усилителя показала, что при рабочем диапазоне частот колебаний 25-125 гц искажения, вносимые частотой, не превосходят в общей сложности 4%.

Опыты по определению коэффициента затухания колебаний были проведены в железобетонной форме размером в плане 2x2 м и высотой 1 м. Датчики в количестве 5 шт. были расположены на разных расстояниях от вибратора на уровне 40 см от дна формы. Форму заполняли бетонной смесью состава 1:7 и подвижностью по конусу 2 см. Вибратор имел частоту 6 000 кол/мин и амплитуду колебания 0,35 мм. Отсчеты по экрану катодного осциллографа производили после 60, 90, 150 и 210 сек. вибрирования с переключением датчиков при помощи коммутатора. Показаны экспериментальные кривые изменения амплитуд колебаний и соответствующих им скоростей с расстоянием от вибратора. Результаты индивидуальных определений скоростей и амплитуд указывали на малый разброс точек, укладывающихся на плавную кривую. Между амплитудой и скоростью колебаний при исследованной частоте колебания имелось хорошее соответствие.

Экспериментальная кривая хорошо совпадает с теоретической не уравнению при коэффициенте затухания. Обработка экспериментальных данных других авторов показала хорошее соответствие теории (гипотеза Б.Б. Голицына) с опытом.

Сплошной жирной линией показана теоретическая кривая изменения амплитуды колебания по мере удаления от их источника, построенная по уравнению, а пунктирной линией- экспериментальная кривая. Коэффициент затухания колебаний для бетонной смеси подвижностью по конусу в 1 см оказался равным р = 0,0575 а для бетонной смеси подвижностью 4 см в последнем случае единица энергии поглощается в слое бетона толщиной 19 см.

Обработка результатов других опытов по формуле для кольцевой плоской волны дала, например, коэффициент затухания Р = 0,096 см. Отклонения индивидуальных точек от теоретической кривой не превосходили 25%. По уравнению для сферических пространственных волн коэффициент затухания оказался равным р = 0,032 см^-1, при отклонении от теоретической в пределах 40-28%. Экспериментальные точки можно с известным приближением уложить в уравнение сферических, пространственных волн, но абсолютная величина коэффициента затухания получается при этом меньшей. Лучшая сходимость теории с опытом имеется при использовании уравнения кольцевых волн, соответствующих плоской задаче, которым и рекомендуем пользоваться.