четверг, 21 апреля 2016 г.

Ультразвуковой контроль

Физические основы ультразвукового контроля
(серия статей)



Ультразвуковые волны

   Звуком называют упругие колебания мельчайших частиц среды (молекул, атомов) около положения своего равновесия, происходящие с частотой от 20 до 20000 Гц.

Упругие колебания, происходящие с частотой ниже 16 Гц называют инфразвуком, его мы не слышим и он вреден доя здоровья. Упругие колебания, происходящие с частотой свыше 20000 Гц называют ультразвуком. Колебания с частотой свыше 10Гц относят к гиперзвуку, а Колебания с частотой свыше 1012 Гц называют тепловыми колебаниями.   

  Ультразвуковой волной называют процесс распространения упругих колебаний ультразвуковой частоты в материальной среде. Направление, в котором распространяется максимум энергии волнового процесса называется ультразвуковым лучом. Совокупность точек среды, колеблющихся в одинаковой фазе до которых дошел заданный момент времени волновой процесс называется фронтом волны. Луч всегда перпендикулярен фронту. Продольной волной называется такая волна, в которой частицы колеблются в направлении в котором распространяется волна. Такую волну иногда называют волной разрежения - сжатия среды. Они распространяются в твердых телах, жидкостях и газах. Поперечной (сдвиговой) волной называется такая волна, в которой отдельные частицы среды колеблются в направлении перпендикулярном направлению распространения волны. Они могут распространятся только в твердых телах. В жидкостях и газах они не существуют. Иногда поперечные и продольные волны называют одним словом объемные волны. Скорость звука для разных типов волн различна, причем для продольной и поперечной волн она является характеристикой среды не зависящей от параметров ультразвуковой волны, таких как частота. Скорость распространения продольной волны в безграничной среде определяется выражением

E - Модуль Юнга, определяемый, как отношение между величиной растягивающей силы, приложенной к некоторому стержню и возникающей при этом деформации





– коэффициент Пуассона представляет собой отношение изменение ширины диаметра стержня к изменению его длины
– плотность материала


Соотношение между скоростью поперечной и продольной волны





Поверхностными волнами (Волнами Рэлея называются упругие волны распространяющиеся вдоль свободной или слабо нагруженной границей твердого тела и быстро затухающие с глубиной. Представляет собой комбинацию продольных и поперечных волн. Частицы в ней совершают колебательные движения по эллиптической траектории

Поверхностная волна чувствительна только к поверхностным дефектам. На выпуклой поверхности происходит увеличение скорости волны, а на вогнутой – уменьшение.


В зависимости от геометрической формы фронта различают следующие виды волн:
1.  сферическая – волна на небольшом расстоянии от точечного источника (источника виде сферы) звука.
2.  цилиндрическая – звуковая волна на небольшом расстоянии от источника звука, представляющего собой цилиндр маленького диаметра.
3.  плоская волна – плоскую волну может излучать бесконечная колеблющуюся плоскость.

Амплитуда волны со сферическим фронтом будет наиболее быстро распр. В зависимости от величины излучателя, по сравнению с амплитудой волны с плоским фронтом





Комментариев нет:

Отправить комментарий