Рассеяние ультразвука коэффициент

В твердых телах затухание ультразвуковых волн обусловлено главным образом рассеянием ультразвука и поглощением волны, которое сопровождается переходом энергии упругих колебаний в тепловую энергию. Как показывают теория и эксперимент, затухание ультразвуковых волн зависит от частоты колебаний f, причем с увеличением частоты возрастает и затухание [7]. На рис. 73 приведены кривые зависимости коэффициента затухания б для некоторых материалов от частоты ультразвука [52]. Из анализа кривых видно, что затухание ультразвуковых волн в пластмассах значительно сильнее, чем в металлах. Этот факт необходимо учитывать при выборе оптимального режима для ультразвукового метода контроля сварных соединений из пластмасс. [c.154]

Обычно УЗ-контроль толстых плит не является проблемой, поскольку материал после механической обработки является однородным, изотропным и имеет мелкокристаллическую структуру. Влияние крупнозернистой структуры, образующейся при затвердевании и остывании сварного шва аустенитной стали, вызывает большие структурные шумы из-за рассеяния ультразвука на границах зерен и искажения УЗ-пучка, связанного с изменением скорости и затухания УЗ. При этом также появляется угловая зависимость коэффициента отражения от любой неоднородности. В силу названных причин амплитуды сигналов оказываются структурно-чувствительными величинами, и примене -ние обычных АР Д-диаграмм становится невозможным. [c.145]

При поглощении поток звуковой энергии переходит в тепловой поток, а при рассеянии остается звуковым, но уходит из направленно распространяющегося пучка. Поглощение звука обусловливается внутренним трением и теплопроводностью среды. Для одной и той же среды поглощение поперечных волн меньше, чем продольных, так как они не связаны с адиабатическими изменениями объема, при которых появляются потери на теплопроводность. Коэффициент поглощения в твердых телах пропорционален или / (стекло, металлы), или Р (резина). Поглощение является доминирующим фактором, обусловливающим затухание ультразвука в монокристаллах. [c.21]

Теневой метод применяют вместо эхо-метода при исследовании физико-механических свойств материалов с большими коэффициентами затухания и рассеяния акустических волн, например, при контроле прочности бетона по скорости ультразвука. Для этой цели применяют не только теневой метод, но и (в более общем виде) метод прохождения. Например, излучатель и приемник располагают с одной стороны изделия на одной поверхности и измеряют время и амплитуду сквозного сигнала головной или поверхностной волны. [c.102]

В СССР разработан и широко применяется способ контроля величины зерна по затуханию УЗ-волн, измеренному относительным методом [80]. Наиболее простым является способ сравнения амплитуд сигналов от противоположных поверхностей изделия и образцов с известной структурой. Для уменьшения влияния упомянутых мешающих факторов измеряют отношение амплитуд сигналов на двух различных частотах. При этом одну из частот (опорную) выбирают заведомо низкой, так что затухание ультразвука слабо зависит от структурных составляющих. Другие частоты (рабочие) соответствуют области максимального затухания (вследствие рассеяния). Отношения амплитуд сигналов, соответствующих рабочим и опорной частотам, называемые структурными коэффициентами, определяют на исследуемом изделии для различных рабочих частот и сравнивают со структурными коэффициентами, полученными на стандартных образцах. Контроль можно проводить на продольных и сдвиговых волнах. Используя частоты 0,65. .. 20 МГц, оценивают величину зерна в аустенитных сталях в диапазоне номеров 1. .. 9. Погрешность определения величины зерна — не более одного балла шкалы. [c.419]

Процесс затухания колебаний,обусловленный повторными отражениями от границ зерен металла, называется структурной реверберацией. Это явление может быть объяснено неодинаковостью упругих свойств зерен, вследствие чего при переходе из одного зерна в другое ультразвук подвергается изменениям на их границах — отражению, преломлению и постепенному рассеянию. Затухание колебаний зависит от свойств материала, характеризуемых коэффициентом затухания б, складывающимся из коэффициентов поглощения Sn и рассеяния бр б = бп 4 бр. [c.68]

В технике используются механические колебания в очень широком интервале частот — от нескольких герц до 200 МГц, или от инфразвука до ультразвука. Широкий интервал применяемых частот обусловлен тем, что характер их распространения и поглощения зависит от частоты. Ею определяются контролируемая зона, минимальная измеряемая толщина, степень поглощения и характер возбужденных волн. В ультразвуковой дефектоскопии используется целая гамма различных видов волн, которые отличаются друг от друга как направлениями распространения колебаний, так и характером колебаний. Механические колебания используются для выявления нарушения сплошности и измерения толщины. Свойство их поглощения при прохождении через контролируемую среду используется для нахождения мелких рассеянных инородных включений и пустот, оценки неоднородности зерна, структуры, определения плотности массы, внутренних напряжений, коэффициента вязкости, межкристаллитной коррозии, зоны поверхностного распространения. Большим достоинством методов и средств неразрушающего ультразвукового контроля является их универсальность — возможность применения как для металлов и сплавов, так и для керамики, полупроводников, пластических масс, бетона, фарфора, стекла, ферритов, твердых сплавов, т. е. таких синтетических материалов, которые находят все большее применение в технике. [c.548]

В 3 гл. I было показано, что коэффициент затухания рэлеевских волн из-за поглощения и рассеяния в материале является линейной комбинацией, из соответствующих коэффициентов продольных и поперечных вол н, т. е. затухание поверхностных рэлеевских волн не больше, чем затухание объемных (.продольных и поперечных) воли. Но рэлеевские волны, в отличие от объемных, распространяются не в толще материала, а по его поверхности, поэтому амплитуда ультразвуковых рэлеевских волн убывает с расстоянием Я из-за расхождения. пучка как а не как 1// , что имеет место для объемных волн. Вследствие этого ультразвуковые рэлеевские волны могут распространяться на существенно большие расстояния, чем продольные и поперечные волны в тех же материалах. Поэтому для контроля ультразвуковыми рэлеевскими волнами доступны практически твердые материалы как с малым, так и с большим затуханием ультразвука. [c.138]

В газах и жидкостях, не засоренных инородными частицами, рассеяние отсутствует и затухание определяется поглощением. Коэффициент поглощения пропорционален квадрату частоты. В связи с этим в качестве характеристики поглощения звука в жидкостях и газах вводят величину б =б/р. В случаях, когда в жидкости наблюдается дисперсия скорости ультразвука, квадратичная зависимость б от частоты нарушается (см. Приложение). [c.33]

Большое влияние на величину коэффициента рассеяния в средах оказывает соотношение среднего размера неоднородностей и среднего расстояния между неоднородностями с длиной волны ультразвука. В металлах параметр среды, влияющий на рассеяние,— средний размер кристаллитов D. При коэффициент бр пропорционален (рэлеевское рассеяние) (рис. 1.10). Общее затухание определяют в этом случае формулой [c.34]

Размер зерна оказывает очень большое влияние на коэффициент рассеяния ультразвуковых волн (см. 1.2), поэтому структуру контролируют по затуханию ультразвука. Отношение длины волны "к к среднему диаметру зерна выбирают в диапазоне от 4 до 15. На частотную зависимость затухания значительное влияние оказывает статистика распределения зерен по размерам. [c.258]

Широкое распространение получил способ структурных коэффициентов [7], согласно которому на двух частотах измеряют амплитуды донных сигналов в ОК и образцах с известной структурой и одинаково хорошей обработкой поверхности (7 а 2 мкм). Одну из частот (опорную) выбирают заведомо низкой так, чтобы затухание ультразвука слабо зависело от структурных составляющих. На этой частоте приравнивают донные сигналы в образцах и ОК, благодаря чему существенно уменьшают влияние нестабильности акустического контакта. Другие частоты (рабочие) соответствуют области максимального коэффициента рассеяния. [c.258]

Оно не зависит от толщины ОК, что очень удобно. В то же время предложенная характеристика не является независимой от ранее рассмотренных. Она сильно зависит от скорости ультразвука с и слабее от коэффициента рассеяния бр, который составляет основную часть коэффициента затухания в чугуне. Отношение донный сигнал — помеха зависит также от качества акустического контакта (см. п. 2.3.5). Предложенное отношение рекомендуется использовать вместо измерения скорости ультразвука для оценки степени сферичности графита (см. рис. 3.38, шкала слева). [c.261]

Доля рассеянной энергии определяется главным образом отношением длины упругой волны к среднему размеру D кристаллита. При X = D рассеяние ультразвука очень велико, причем в интервале X/D =3...4 оно максимально. Это область диффузного рассеяния. При условии k/D < 2л, являющемся реальным при контроле ряда металлов и сварных соединений, Н. М Лившицем и Г. Д. Пархомовским получены формулы для расчета коэффициента затухания продольной и поперечной волн. Задавшись условием находим б,/б =7,14, Следовательно, затухание поперечной волны более существенно по сравнению с продольной. При 4 < X/D < 10 коэффициент рассеяния пропорционален произведению D/ а при K/D > 10 1ропорционален D [. Наименьшее затухание наблюдается при K/D > (20. .. 100). [c.22]

Гун) затухание практически опреде.тяется рассеянием ультразвука на границах зерен и структурных составляющих. Ультразвуковой метод исследования структуры металлов заключается в том, что в испытуемый образец или изделие вводят ультразвуковые колебания и наблюдают изменение амплитуды донного сигнала при многократном отражении. Степень неоднородности структуры оценивается по быстроте затухания ультразвуковых колебаний, при этом коэффициент затухания вычисляется по формуле [c.256]

Большое влияние на величину коэффициента рассеяния в металлах оказывает соотношение средней величины зерна Ь и длины волны ультразвука. Для того чтобы рассеяние было незначи-тельным, необходимо выполнять условие Л> (10... 100)/). Если г это условие выполняется, то можно контролировать изделия тол- щвной 8... 10 м. Затухание (в Нп/см) можно оцределить экспериментально с использованием выражения [c.16]

Из последнего выражения следует, что чем ббльшим акустическим сопротивлением обладает среда, тем ббльшая энергия требуется для возбуадения в ней волн заданной частоты и амплитуды. По мере прохождения волны от источника излучения амплитуда упругого смещения частиц уменьшается и интенсивность ультразвука падает. Затухание интенсивности происходит по двум основным причинам поглощения и рассеяния. Коэффициент затухания а соответственно состоит из двух слагаемых [c.143]

В НИИХИММАШе разработан, а затем применен на заводах. метод ультразвукового структурного анализа металлов [7—10], ири которо.м в качестве показателей степени рассеяния ультразвуковых колебаний в металле, определяющих величину зерна в стали, графитных включений в чугуне и других структурных составляющих, прини.маются отношения амплитуд донных эхо-сигналов при прозвучивании металла на разных частотах ультразвука и постоянном коэффициенте усиления. [c.206]

В качестве показателей степени рассеяния ультразвуковых колебаний в металле, по которым определяется глубина прокор-родировавшего слоя, принимаются отношения амплитуд эхо сигналов при ультразвуковом контроле образцов с различной глубиной коррозии и без коррозии при фиксированной частоте ультразвука и постоянном коэффициенте усиления. [c.259]

Первое (в порядке исторического становления) важное прикладное направление в акустике связано с получением при помощи акустических волн информации о свойствах и строении веществ, о происходящих в них процессах. Применяемые в этих случаях методы основаны на измерении скорости распространения и коэффициента поглощения ультразвука на разных частотах (1 о" +10 Гцвгазахи 10 +10 Гцвжид-костях и твердых телах). Такие исследования позволяют получать информацию об упругих и прочностных характеристиках материалов, о степени их чистоты и наличии примесей, о размерах неоднородностей, вызывающих рассеяние и поглощение волн, и т. д. Большая группа методов базируется на эффектах отражения и рассеяния упругих волн на границе между различными средами, что позволяет обнаруживать присутствие инородных тел и их местоположение. Эти методы лежат в основе таких направлений, как гидролокация, неразрушающий контроль изделий и материалов, медицинская диагностика. Применение акустической локации в гидроакустике имеет исключительное значение, поскольку звуковые волны являются единственным видом волн, распространяющихся на большие расстояния в естественной водной среде. Как разновидность дефектоскопии, широко применяемой в промышленности, можно рассматривать ультразвуковую диагностику в медицине. Даже при небольшом различии в плотности биологических тканей происходит отражение ультразвука на их границах. Поэтому ультразвуковая диагностика позволяет выявлять образования, не обнаруживаемые с помощью рентгеновских лучей. В такой диагностике используются частоты ультразвука порядка 10 Гц интенсивность звука при этом не превышает 0,5 мВт/см , что считается вполне безопасным для организма. В настоящее время развитие дефектоскопии привело к созданию акустической томографии. В этом методе с помощью набора приемников ультразвука или одного сканирующего приемника регистрируются упругие волны, рассей- [c.103]

Мейер и Бон [4881а] проводили исследования отражения от моделей поверхностей с периодической структурой, пользуясь ультразвуком с частотой 15—60 кгц. С этой целью на исследуемую стенку направлялся узкий (шириной около 20°) ультразвуковой пучок и записывалось угловое распределение отраженного звука в пределах 180°. Отсюда определялся коэффициент рассеяния , т. е. отношение энергии, рассеянной за пределы 20-градусного геометрически отраженного пучка, к полной отраженной энергии. [c.576]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...