ПОИСК Статьи Чертежи Таблицы Физико-технические основы методов контроля из "Неразрушающие методы контроля сварных соединений " Акустические (ультразвуковые) методы основаны на свойстве упругих колебаний распространяться и взаимодействовать — отражаться, преломляться, поглощаться и рассеиваться на нарушениях сплошности контролируемой среды. Акустические методы контроля охватывают диапазон частот колебаний от единиц герц до десятков мегагерц и подразделяются на звуковые — от единиц герц до 20 кГц и ультразвуковые — свыше 20 кГц. [c.142] Упругие колебания могут быть возбуждены как в твердых, так и в жидких и газообразных средах. При этом благодаря наличию в среде упругих межмолекулярных сил колебательное движение возбужденных частиц передается соседним частицам. Последнее вызывает распространение в среде упругой волны, сопровождаемое переносом энергии. [c.142] В зависимости от направления колебаний частиц в волне по отношению к направлению распространения в среде могут возникать различные типы волн (рис. 61). В бесконечной (неограниченной) среде могут распространяться продольные и поперечные волны. Если колебания частиц среды происходят в направлении распространения волны, такие волны называют продольными. Напротив, если частицы среды колеблются перпендикулярно направлению распространения, говорят о поперечных колебаниях. Продольные колебания распространяются в любых средах — твердых, жидких, газообразных. Поперечные — только в твердых телах, обладающих сдвиговой упругостью. [c.142] Другим типом пластинчатых волн являются волны Лава, распространяющиеся в тонких слоях металла, граничащего с одной стороны с воздухом, с другой — с твердым материалом, резко отличающимся от металла по акустическим свойствам, например, металлический лист, наклеенный на пластмассу. [c.143] Поскольку в волновом процессе происходит смещение частиц среды, ему должна соответствовать некоторая энергия. Отличительная особенность волнового движения — распространение энергии, которая в процессе колебаний периодически переходит из потенциальной в кинетическую и обратно. При этом в случае колебаний малой амплитуды и невязких сред перенос энергии осуществляется без переноса вещества. [c.144] Энергия, проходящая в единицу времени через единичную площадку, расположенную перпендикулярно направлению распространения волны, называется интенсивностью волны J. Интенсивность обычно измеряется в Вт/см, но часто применяют логарифмическую единицу — уровень силы звука в децибелах (дБ). Последняя представляет собой удесятеренный логарифм отношения интенсивности к некоторому ее пороговому значению. В качестве порогового значения /о в акустике принимают 10 Вт/см — нижний порог слышимости человеческого уха. В ультразвуковой дефектоскопической аппаратуре используют излучатели, создающие интенсивность от сотых до десятых долей Вт/см . [c.144] Тогда коэффициент прохождения волны по интенсивности D 1—R. [c.145] По мере увеличения угла падения УЗК от 0° интенсивность продольной волны, прошедшей во вторую среду, уменьшается, и при угле a 2 преломленная продольная волна не проникает во вторую среду. Указанный угол называется первым критическим углом. [c.145] Расчет коэффициентов прохождения и отражения УЗК в случае наклонного падения можно найти в работах [17, 80]. [c.145] Для излучения и приема УЗК в качестве пьезопреобразователей, смонтированных в специальных искательных головках, использут кварц, сульфат лития, титанат бария, цир-конат-титанат свинца (ЦТС) и др., обладающие пьезоэлектрическим эффектом. Пьезоэлектрический эффект заключается в появлении электрического заряда на гранях кристалла при приложении механического напряжения — прямой эффект. Существует и обратный эффект. Приложение электрического поля вызывает пропорциональную механическую деформацию расширения или сжатия в зависимости от знака поля. [c.146] Наибольшее распространение получили пьезоматериалы типа ЦТС (цирконат—титанат свинца), титаната бария, метаниобата свинца, кварца. Лучшими с точки зрения чувствительности параметрами обладают пьезоматериалы типа ЦТС, которые преимущественно и используют в ультразвуковой дефектоскопической аппаратуре [12]. [c.146] При возбуждении пьезопреобразователем УЗК в изделии ультразвуковой пучок не ограничивается областью, определяемой сечением преобразователя. Некоторая часть энергии выходит за пределы этой области, что обусловлено дифракционными эффектами, вызванными конечными (по сравнению с длиной волны) размерами излучателя. Строгий учет дифракционных эффектов в волновых процессах составляет предмет специального раздела теории колебаний — скалярной теории дифракции . Эта теория применима к любым волновым процессам, в том числе к распространению УЗК П6]. [c.146] Значительно в меньшей степени в дефектоскопической литературе рассмотрено поле излучателя в ближней зоне Френеля. В связи с этим целесообразно рассмотреть данный вопрос подробнее. [c.147] Вернуться к основной статье