ПОИСК Статьи Чертежи Таблицы Обнаружение и запись сейсмических волн. Сейсмографы из "Звуковые волны Издание 2 " Родиной ультразвуковой дефектоскопии является Советский Союз. Впервые на возможность ультразвуковой дефектоскопии металлов указал в 1927 г. С. Я. Соколов. Вначале им был предложен метод просвечивания образца ультразвуком с использованием непрерывного излучения ультразвуковых волн. Представим себе образец в виде бруска (рнс. 256). Если с одной стороны этого бруска передвигать излучающую пластинку кварца, а с другой стороны — приёмную пластинку, то при наличии в бруске изъяна, например раковины, амплитуда сигнала, воспринимаемого приёмной пластинкой, резко упадёт. Ультразвуковые волны, достигая границ раковины, отражаются, меняют направление распространения раковина служит как бы экраном для ультразвука. [c.391] Такой метод просвечивания даёт в ряде случаев хорошие результаты, но всё же он имеет некоторые крупные недостатки. К числу этих недостатков принадлежит, например, тот, что небольшие раковины не дают резкой тени и не могут быть отмечены. Кроме того, при непрерывном излучении волн, благодаря отражениям этих волн от границ образца, в нём возникает сложное ультразвуковое поле, и получаемые результаты бывает трудно интерпретировать. Следует, наконец, добавить, что когда излучатель и приёмник работают в режиме непрерывного излучения и приёма, то трудно избавиться от электрического воздействия (наводок) с генератора непосредственно на усилитель. [c.391] При дефектоскопии образцов стали благодаря конечной ширине ультразвукового импульса во времени большие трудности представляет обнаружение дефектов, расположенных от поверхности ближе чем на 1 см. [c.395] Для исследования поверхностных слоёв изделия применяют поэтому так называемые механические задержки (рис. 260). [c.395] Целый ряд вопросов, требующих разрешения, возникает при конструировании и применениях линий задержек выбор кварцевых пластинок и конфигурации линии, уменьшение влияния побочных отражений, возможность изготовления длинной линии в компактном виде (изогнутые и свёрнутые трубки) и т. д. Все эти вопросы решены пока далеко не в полной мере. [c.396] При работе дефектоскопа большое внимание приходится уделять возможности появления других типов волн наряду с теми волнами, которыми производится исследование. Так, если исследование образцов ведётся продольными волнами, при наблюдении картйны, получаемой на экране электронного осциллографа, следует выяснить, не является ли замеченное отражение отражением поперечных волн или результатом прихода к приёмной пластинке поверхностных волн. [c.396] Импульсный ультразвуковой дефектоскоп в настоящее время получает всё большее и большее применение в цехах и лабораториях заводов. [c.396] Такие приборы — ультразвуковые толщемеры — находят себе применение в решении целого ряда практических задач. [c.396] Мы выяснили условия и характер распространения упругих волн в твёрдых телах и можем перейти к изучению распространения упругих волн в твёрдой оболочке земли. [c.397] Мы живём на дне воздушного океана, и наш слух приспособлен к восприятию звуковых волн, распространяюш,ихся в воздухе. [c.397] Однако не только в окружающей нас атмосфере, но и под нами, в земле, имеется свой обширный мир звуков. Прежде всего, звуки передаются под землю с её поверхности. Удар на поверхности земли можно услышать на значительном расстоянии, приложив ухо к земле. Но и в самой земле есть много источников упругих волн, причём мощность их может быть неизмеримо большей, чем у известных нам источников звука в воздухе. [c.397] Чувствуя под ногами твёрдую землю, мы привыкли считать её недра неподвижной мёртвой массой, лишённой каких-либо изменений,— тем более, что нам недоступны пока значительные земные глубины, как доступно, скажем, достижение больших высот в атмосфере или больших глубин в океане. Наибольшие глубины, достигнутые человеком в земле, составляют немногим более 4 л . —это буровые скважины. [c.397] При сильных землетрясениях освобождается грандиозное количество энергии. Так, например, по подсчётам акад. Б. Б. Голицына энергия Иссык-Кульского землетрясения в 1911 г. составляла 4,6-10 л-Гл. Этой энергии достаточно для того, чтобы нагреть 10 ° т воды (Ч-. е. 10 Л Л ) от 0° до температуры кипения. Не следует думать, что землетрясения — редкие явления природы редки только очень сильные землетрясения. Не все землетрясения ощущаются человеком как толчки и даже не все могут быть отмечены специальными приборами, о которых мы скажем дальше. За год на земном шаре число землетрясений, которые могут быть каким-либо образом зафиксированы, составляет несколько сот тысяч гораздо большее количество землетрясений происходит, оставаясь незамеченными. Можно считать, что в среднем каждые несколько минут где-нибудь на земном шаре происходит землетрясение, которое отмечают приборы. Таким образом, наша Земля представляет собой тело, непрерывно испытывающее колебания. [c.398] Не имея возможности непосредственно проникнуть далеко в глубь земли, мы можем сделать ряд важных заключений о внутреннем строении нашей планеты при помощи наблюдения за распространением упругих волн в земле. По образному выражению акад. Б. Б. Голицына всякое землетрясение можно уподобить фонарю, который зажигается на короткое время и освещает нам внутренность земли, позволяя тем самым рассмотреть то, что там происходит . Изучением распространения упругих волн в земной коре и внутри земного шара занимается обширная область геофизики — сейсмология. Основателем этой науки по праву считается крупнейший русский учёный-академик Б. Б. Голицын. [c.400] Каким же образом можно обнаружить упругие, или сейсмические, волны, распространяющиеся в земле Естественно, возникает вопрос, нельзя ли для этого использовать обычный, например угольный, микрофон. Однако микрофон мало пригоден для этой цели. Действительно, когда микрофон работает в воздухе, мембрана микрофона приходит в колебания, между тем как сам корпус, обладая достаточной инерцией, находится в покое. Если же мы зароем микрофон в землю, то при прохождении упругой волны, вызывающей колебания частиц почвы, микрофон будет испытывать смещения как целое вместе со своей мембраной в этом случае инерция корпуса уже недостаточна для того, чтобы он оставался в покое. Можно просто приложить микрофон мембраной к поверхности почвы, создав хороший контакт между мембраной и почвой, что само по себе не так легко сделать но в этом случае при смещении частнц почвы в горизонтальном направлении сила давления не будет действовать на угольный порошок. При вертикальных смещениях частиц почвы мы, конечно, получим некоторое давление со стороны мембраны на угольный порошок, т. е. обнаружим упругую волну, однако чувствительность прибора будет очень незначительна. Это объясняется в основном следующими причинами. [c.400] Сейсмические волны, приходящие от удалённых землетрясений, имеют весьма большие периоды, достигающие нескольких секунд. Вследствие большой скорости распространения упругих волн в твёрдых телах длины таких волн достигают нескольких километров. Так, например, при периоде в 5 сек и средней скорости распространения продольных волн в верхних частях земной коры 5 км сек длина волны будет составлять 25 км Обычные микрофоны мало чувствительны к столь низким частотам и длинным волнам. Кроме того, величина смещений частиц твёрдого тела при прохождении упругой волны чрезвычайно мала и амплитуда колебаний мембраны микрофона будет ничтожна. [c.401] Следует принять во внимание и ещё одно обстоятельство упругие волны в твёрдых телах могут быть как продольными, так и поперечны ми, и если микрофон всё же обнаружил эти волны, то определить, какого они типа, этот приёмник не может. [c.401] Отношение К=1 1 называется увеличением маятника. Таким образом, вертикальный маятник может быть использован для записи горизонтальных смещений поч вы. [c.402] Если смешения почвы вертикальны, то для их регистрации можно, например, воспользоваться тяжёлым грузом, подвешенным на пружине (рис. 262). Внезапное вертикальное смещение почвы, вызывающее перемещение точки подвеса пружины А в положение В, передаётся грузу не мгновенно в силу инерции груз будет отставать в своём движении от движения подставки и почвы, на которой подставка стоит. На поверхности 55, жёстко связанной с подставкой, груз прочертит при этом линию аа, равную перемещению точки подвеса. При малых вертикальных перемещениях почвы груз Р можно практически считать неподвижным. [c.402] Вернуться к основной статье