Ближняя зона

При распространении акустической волны от источника с увеличением расстояния, на которое она распространяется, происходит ее ослабление. Основные причины ослабления — расхождение лучей (дифракционное ослабление) и затухание волн. Если рассматривать ультразвуковые колебания (УЗК) как частный случай акустических, то их излучатель в виде круглого диска диаметром 2а (рис. 6.19, а), генерирует пучок, который не расходится в ближней зоне участка объекта. Сам данный участок при этом имеет цилиндрическую форму, протяженность которой вычисляется [ю формуле [c.168]

В акустическом поле выделяют две зоны. Ближняя зона — область поля вблизи преобразователя, в которой наблюдаются обусловленные интерференцией немонотонные изменения амплитуды поля. Более 80 % излучен ной энергии находится в пределах [c.214]

Граница ближней зоны [c.215]

Угол ввода а наклонного преобразователя (угол между нормалью к поверхности контролируемого объекта и прямой, проходящей через точку ввода в направлении максимума излучаемой преобразователем энергии) определяют, как показано на рис. 39. Образец 2 подобен СО № 2 по ГОСТ 14782—76 , однако размер М должен превосходить больший из двух значений На 1,5 т, а размер -f--t- L )Va должен быть не меньше размера двух ближних зон преобразователя. [c.222]

Возбуждение и прием поперечных колебаний. В возбужденной акустической волне частицы металла смещаются в плоскостях, перпендикулярных направлениям витков катушки / . в ближней зоне — параллельно поверхности объекта контроля 2 [c.226]

В двух последних графах табл. 11 приведены приближенные формулы для искусственных отражателей или моделей дефектов, размеры которых значительно больше Я. В формулах для ближней зоны в скобках указаны пределы изменения числового коэффициента в зависимости от расстояния [c.230]

В табл. 11 даны и общие формулы для уточненного расчета амплитуд эхо-сигналов с использованием графиков, приведенных на рис. 44. График i соответствует моделям точечных дефектов (диск, сфера, короткий цилиндр) /2 — протяженным дефектам (полоса, длинный цилиндр). Протяженным считают отражатель, размеры которого в направлении, перпендикулярном к оси преобразователя, превышают поперечное сечение поля преобразователя. За единицу расстояния от преобразователя до отражателя принята длина ближней зоны = [c.232]

Изменение длительности переднего фронта эхо-импульса. Погрешность возникает в связи с тем, что затухание УЗК в акустическом тракте зависит от частоты. В первую очередь затухают высокочастотные составляющие спектра импульса, образующие его передний фронт. Увеличение длительности первой полуволны эхо-импульса происходит в случае, когда толщина изделия меньше протяженности двух ближних зон преобразователя. [c.275]

Следует отметить, что этими типами дифракции не ограничивается все многообразие дифракционных полей в твердом теле. Существуют, например, дифракция в ближней зоне преобразователей, дифракция узких пучков излучения. Они достаточно хорошо изучены [39, 59] и частично будут рассмотрены в подразд. 1.3. В данной книге мы ограничились рассмотрением дифракционных полей, которые связаны в основном с физическими особенностями твердого тела и в меньшей степени с преобразователями. [c.34]

Ближняя зона. Для точек на оси дискообразного преобразователя радиусом а [39] [c.74]

И минимумы при X = а 1 2п к) п = 1, 2, 3,. ..) На рис. 1.43, а показано изменение функции / вдоль оси х. Функция испытывает ряд осцилляций с увеличением х. При х яа Xg = aP IX она достигает последнего максимума (точное значение х = х — >74) и затем монотонно уменьшается согласно закону / [ = SJO x). Область X < Хо, в которой функция / испытывает осцилляции, называют ближней зоной, а область х > монотонного убывания функции I / I — дальней зоной. Иногда выделяют промежуточную зону в интервале Хд/2 < л < 2хе- [c.75]

Образование максимумов и минимумов в ближней зоне преобразователя объясняется большой разностью расстояний от различных точек преобразователя до исследуемой точки В и связанной с этим разностью фаз приходяш.их сигналов. Согласно правилу Френеля поверхность излучателя разбивают на концентрические кольца (зоны Гюйгенса — Френеля) с центром в проекции точки В (т. е. для оси X — центре преобразователя). [c.75]

Для ближней зоны преобразователя характерно не только немонотонное изменение сигнала вдоль оси преобразователя осцилляции также наблюдают и при смещении точки В в сторону от оси. Например, в точке л = 0,5 6 на оси наблюдается минимум, но на некотором расстоянии от оси — максимум. Среднее значение сигнала на площади круга, равного преобразователю, соответствует ро с погрешностью не более 20 %. Если построить лучевую трубку, опирающуюся на контур преобразователя, то энергия излучения в пределах ближней зоны почти не будет выходить за пределы этой трубки. Эти энергетические соображения лежат в основе схематического представления ближнего поля преобразователя в виде параллельного пучка лучей. В действительности такое представление приближенно справедливо лишь для поля в непосредственной близости от преобразователя. [c.76]

Возвращаясь к полю преобразователя, отметим, что положение последнего максимума, соответствующего границе ближней зоны преобразователя, достаточно четко определено, когда форма преобразователя компактна и на ней с минимальными ограничениями укладываются кольца зон Гюйгенса — Френеля. Так, для кольцеобразного преобразователя с наружным и внутренним радиусами Ан и Ав [c.77]

Расчет поля в ближней и промежуточных зонах в стороне от оси преобразователя вызывает определенные математические трудности. Поле рассчитывают с применением ЭВМ [52], более сложных аналитических формул [81 ] или определяют экспериментальным путем. Получению обобщенных результатов при небольшом объеме расчетов или экспериментов помогает способ моделирования, согласно которому поле представляют как функцию небольшого числа безразмерных параметров. В качестве таких параметров удобно выбрать отношение расстояния вдоль оси X к границе ближней зоны Sj nk) и отношение рд — расстояния от точки В до оси д — к радиусу круглого или стороне прямоугольного преобразователя. Для круглого преобразователя [c.78]

Из анализа формулы следует, что наиболее жестким является условие, записанное для оси преобразователя, когда 9j, = 6 = О, при этом расстояние г должно быть вдвое больше ближней зоны. Для направлений, составляющих определенные углы с осью, представление поля в виде диаграммы направленности более точно. [c.81]

При проектировании преобразователя обычно ставят задачу сжатия его диаграммы направленности в дальней зоне, уменьшения боковых лепестков, сглаживания осцилляций в ближней зоне. При этом нежелательно увеличение размеров преобразователя, так как это расширяет поперечное сечение поля в ближней зоне и затрудняет контакт преобразователя с поверхностью изделия. Нежелательно также уменьшение площади рабочей поверхности, так как это снижает чувствительность. Все эти требования выполнить одновременно не удается. Например, кольцеобразный преобразователь имеет более узкую диаграмму направленности, чем дискообразный и преобразователи другой формы, при одинаковых внешних размерах. Однако уровень помех от боковых лепестков увеличивается, наблюдаются значительные осцилляции в ближней зоне, и уменьшается полезная площадь. По этим причинам кольцеобразный преобразователь редко применяют в дефектоскопии. [c.82]

Многим перечисленным требованиям удовлетворяют преобразователи с неравномерным распределением амплитуды при излучении и чувствительности при приеме. Ранее отмечено, что для такого преобразователя с амплитудой, возрастающей от центра к краю в соответствии с законом (рл/й)", характерны слабые осцилляции в ближней зоне. Диаграмму направленности преобразователя с осесимметричным неравномерным распределением амплитуды рассчитывают путем разбиения его на ряд тонких кольцеобразных преобразователей и последующего интегрирования по радиусу. Результаты показывают, что такие преобразователи [c.82]

В ближней зоне считаем волну плоской, тогда интенсивность излучения [c.83]

В пределах основного лепестка диаграммы направленности в дальней зоне сосредоточено более 80 % энергии поля излучения. Этим обосновано схематичное представление поля преобразователя (см. рис. 1.43,6). На границе ближней зоны происходит сжатие поля, что также нашло отражение на схеме. [c.83]

В приведенных формулах не учтено влияние затухания ультразвука в изделии на структуру акустического поля. Для его учета волновое число k рассматривают как комплексное k + /б, где Ь k, в результате чего сглаживаются экстремумы в ближней зоне и минимумы между лепестками вводят также множитель е- для всех изменений амплитуды поля с увеличением расстояния. [c.83]

В работах [37, 57] расчет акустического поля выполнен путем разложения сферических волн, излучаемых в призму элементарными источниками, на плоские гармонические волны с комплексным значением вектора к. Поле в изделии, полученное в результате вычислений, имеет такой вид, будто диаграмма направленности образована в призме, а затем каждый луч этой диаграммы на границе с изделием был преломлен и ослаблен на величину, соответствующую коэффициенту прозрачности. Этот вывод очевиден, если путь в призме больше длины ближней зоны пластины излучателя и в призме сформировалась диаграмма направленности. Но он, однако, не является очевидным, когда (как это бывает на практике) путь в призме меньше длины ближней зоны и лучи еще не образовались. Имеются обширные данные [32] по расчету приведенным способом диаграмм направленности конкретных преобразователей при излучении в изделия из различных материалов. [c.86]

Для дальней и ближней зон преобразователя расчетные формулы различны. Следует иметь в виду, что при теневом методе расстояние х между преобразователями, соответствующее границе ближней зоны, равно 2х , поскольку при Хх = Хд дефект находится на границе ближних зон излучателя и приемника. [c.115]

При выборе поперечных размеров пьезоэлемента следует учитывать, что увеличение поперечных размеров сужает характеристику направленности и повышает чувствительность в дальней зоне, одновременно увеличивая протяженность ближней зоны, характеризующейся неравномерностью чувствительности по глубине и сечению пучка и, следовательно, пониженной вероятно [c.140]

Наряду с изложенными соображениями при выборе размера пьезоэлемента необходимо также иметь в виду, что при работе в ближней зоне снижается вероятность обнаружения дефектов и точность оценки их размеров поэтому надо стремиться к тому, чтобы пьезоэлемент находился в дальней зоне по отношению к дефекту. Данное требование выполняется при соблюдении следующих условий [85] [c.141]

Рис. 3.34. Схемы сканирования по площади (а), поперек шва (б), с качанием луча (в), по азимуту (г), по глубине (d) синтезирования прямоугольной (е) и веерной (ж) диаграмм направленности — ДН варьирования формы ДН (э) выравнивания чувствительности в ближней зоне (и)

Когда отражатель попадает в ближнюю зону (рис. 5.47, в), увеличение Sa приводит к снижению концентрации УЗ-энергии [c.292]

В этих условиях наблюдалось формирование поверхностных периодических структур но кроях незатронутых лазерной гравировкой участков металлических пленок. ППС располагались вдоль траектории движения фокального пятно лазерного излучения. Зона распространения ППС в радиальном по отношению к фокальному пятну направлении в большинстве случаев не превышало 10—15 мкм, однако наблюдались и структуры, захватывавшие полосы необработанного покрытия до 250 мкм. При этом ППС группировались в полосы с уменьшающейся контрастностью в поле зрения микроскопа. ППС дальней зоны качественно отличаются от ППС ближней зоны. Изморенные в дальней зоне периоды ППС составляли величины 3— 3,5 мкм. В ближней зоне величина периода была приблизительно такая же, но строгая периодичность норушолась, в ряде случаев элементы структур располагались как лучи, радиально расходящиеся от дефектов лазерной гравировки. [c.96]

Отмечено, что наблюдается изменение наклона ППС ближней зоны по отношению к краю линии гравировки в заииси мости от скорости движения обрабатываемой пленки под лазерным излучением. В ряде случаев наблюдалась корреляция направления элементов этих ППС с нааравлениями трещин в металлической пленке вблизи линий градировки. Наблюдались также ППС, связанные с трещиной и располагавшиеся следующим образом одна система — параллельно трещине, другпя — концентрически по отношению к вершине трещины. [c.96]

В отношении ППС дольней зоны возможны хорошо описанные в литературе механизмы интерференции поля наведенных ЭМ волв проводимости в металле с полем лазерного излучения. Тем не менее возникновение самого поля лазерного Излучения на удалениях от линии гравировки В несколько раз превышающих размеры фокильною пятна связывается с рассеянием на фронте УВ, описанной выше. Ссы-падение же периодов этих ППС с периодами ближней зоны позволяет предполагать, что и в этих условиях действует автоколебательный процесс рассеяния. Но рассеянию подвергается более интёнсивыяк часть пучка излучения, а само рассеяние имеет более простую кольцевую геометрию. Таким образом ППС становятся более регулярными и теряют какую-либо корреляцию с трещинообразованием. [c.97]

Приближенное представление акустического поля преобразователя является достаточно точным лишь когда угол Р не приближается к критиче. ским углам и По результатам более точных расчетов и экспериментов видно, что центральный луч (направление максимума излучения в изделии) отклоняется от направления акустической оси (рис. 34), рассчитанного по закону синусов, в сторону значений углов, соответствующих максимальному значению D (а) (см. рис. 15, 16), кроме того, сглаживаются осцилляции в ближней зоне и деформируется диаграмма направленности (pH i 35). Отклонения от приближенной теории тем значительнее, чем меньше произведение радиуса пьезопластины на частоту. [c.218]

Преобразователи с равномерной ближней зоной. Нанося фигурный электрод на поверхность пьезопластины, можно добиться исчезновения осцилляций в ближней зоне поля преобразователя. Рекомендуется применять электроды в форме розетки из нескольких лепестков. [c.220]

Производительность контроля определяется шагом и скоростью перемещения преобразовятеля. При оценке времени, необходимого на контроль, учитывается также время исследования обнаруженных дефектов. Шаг сканирования Дс, т. е. расстояние между соседними линиями перемещения преобразователя относительно изделия, определяется удвоенным расстоянием, на котором амплитуда эхо-сигнала от точечного дефекта уменьшается от максимального значения р до минимального Pmin. фиксируемого регистратором дефектоскопа. Например, если ртщ/р = 0,7, а контролируемая зона изделия находится в ближней зоне преобразователя, шаг сканирования не должен превышать четверти диаметра преобразователя D. Если контроль проводится в дальней зоне, шаг сканирования не должен превышать 0,87WD, где г — минимальное расстояние от преобразователя до контролируемой зоны изделия. [c.243]

С целью увеличения полосы изделия, контролируемой за один проход, применяют широкозахватные преобразователи с сильно вытянутой пьезопластиной. Но они обладают недостатком, заключающимся в неравномерности чувствительности вдоль большей стороны пьезопластины, которая возникает вследствие интерференции в ближней зоне. Для ее выравнивания предложен ряд способов сокращение длительности импульсов выполнение [c.77]

Наличие максимумов и минимумов в ближней зоне мешает ее использованию для ультразвукового контроля, поскольку затрудняет определение координат и эквивалентных размеров дефектов по значению максимума эхо-сигнала. Предложены несколько способов уменьшения этих осцилляций. Хорошие результаты получены при использовании круглых преобразователей, амплитуда возбуждающих колебаний которых центральносимметрична, но неравномерна по радиусу. Это достигается рас-поляризацией центральной части пьезоэлектрических преобразователей или нанесением электродов в форме розетки. Установлено, что если амплитуда возрастает от центра к краю по закону при п > 2, осцилляции в ближней зоне малозаметны [71 1. [c.78]

Границу ближней зоны определяют из условия kd l[A (хд + j xJ b)] = я/2 [c.85]

Недостатки частично устраняет методика расчета [281, в которой учитывают, что путь ультразвука в призме обычно существенно меньше ближней зоны пьезопластины. В связи с этим предполагают, что в призме распространяется ограниченная плоская волна, которая возбуждает колебания на поверхности изделия в области Sa с размерами D = 2ayl os Р в основной и 2a в дополнительной плоскостях. Распределение начальных фаз колебаний меняется (только в основной плоскости) с учетом разных путей, проходимых лучами от разных точек пластины. Ме- [c.86]

Поле фокусирующего преобразователя подробно рассмотрено в [39, 71]. Отметим основные итоги этого анализа. Фокусировка эффективна в ближней зоне преобразователя. В дальней зоне поля фокусирующего и нефокусирующего преобразователей практически совпадают Например, на расстоянии, равном 3xq, фокусировка вызывает увеличение амплитуды поля не более чем на 30 % по сравнению с нефокусирующим преобразователем. [c.89]

Эта формула может быть использована только при > лгьб. где гьб = ВУ(лХ) — длина ближней зоны отраженного поля. [c.108]

На практике с целью упрощения и оперативности расчетов строят графические зависимости амплитуды максимального эхо-сигнала PIPg от размера дефекта и расстояния до излучателя. Такие графики называют АРД-диаграммами [39]. На оси ординат обычно откладывают Р Ро, по оси абсцисс — г или г г г — длина ближней зоны), а параметром семейства кривых является 2Ь или 2Ы 2а), иногда 5 ,. На АРД-диаграмме кроме кривых дефекта строят кривую изменения эхо-сигнала PJPq от безграничной плоскости, перпендикулярной акустической оси преобразователя, который используют в качестве опорного (донного) сигнала. [c.112]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...