Ультразвуковые волны скорость распространения

В основном ультразвуковая дефектоскопия основана на прохождении и отражении от дефектов продольных и поперечных волн. Скорость распространения продольной волны можно определить по следующей формуле [c.168]

Преимущество импульсного метода состоит в том, что коль скоро аппаратура смонтирована, измерения скорости и затухания выполняются быстро и просто, причем можно использовать очень высокие частоты. Кроме того, при образцах из нерассеивающих материалов можно обеспечить очень высокую степень точности измерений. Однако, как указал Девис [26], часто бывает трудно интерпретировать экспериментальные результаты, полученные этим методом. Когда поперечные размеры образца велики по сравнению с его длиной и с длиной ультразвуковых волн, время распространения будет соответствовать [c.135]

Б них могут распространяться как продольные, так и поперечные волны, или волны сдвига (см. главу восьмую). При падении на линзу плоских продольных волн даже под прямым углом, благодаря наличию кривизны в линзе волны падают на её границы уже под косыми углами при этом возникают поперечные волны, скорость распространения которых меньше скорости распространения продольных волн. Возникающие поперечные волны преломляются под другими углами, чем волны продольные, что приводит к размазыванию картины в фокусе линзы. Вследствие этого акустические линзы из твёрдых тел не могут обеспечить тако 1 чёткой картины, какая получается в случае оптических систем. Построение теории акустических линз, учитывающей наличие как продольных, так и поперечных волн, наталкивается на очень большие трудности здесь ещё почти ничего не сделано. Скомпенсировать влияние поперечных волн экспериментальным путём также пока не удаётся. Указанная трудность вносит, в частности, определённые ограничения в работу ультразвукового микроскопа С. Я. Соколова. [c.307]

Ультразвуковой метод определения сварочных остаточных напряжений основан на зависимости скорости распространения ультразвуковой волны в металлах от напряженного состояния в них. Измеряют скорости распространения ультразвука на отдельном участке металла до сварки и после сварки, и по изменению скорости судят о значении остаточного напряжения. При измерении остаточных напряжений в шве и околошовной зоне неоднородность свойств может приводить к погрешностям результатов. Положительным свойством данного метода, так же как магнитоупругого, следует считать мобильность проведения экспериментов, не требующих больших подготовительных работ. [c.424]

При исследовании влияния малоцикловой усталости на скорость распространения ультразвуковых волн рабочая зона образца разбивается на ячейки, в каждой из которых замеряется скорость прохождения ультразвуковой волны. Было установлено, что скорость распространения продольных ультразвуковых волн в сварном шве ниже, чем в основном металле (рис. 5.14). [c.341]

Рис. 5.14. Зависимость скорости распространения ультразвуковых продольных волн от уровня накопления усталостных повреждений N/Np

Изменение скорости распространения ультразвуковых волн по мере накопления уровня усталостных повреждений (N/Np) в зоне термического влияния происходит быстрее, чем в зоне сварного шва и основного металла, что видно из графика (рис. 5.15.). [c.343]

Важно отметить, что в ходе экспериментов было также установлено скорость распространения продольных ультразвуковых волн в различных направлениях проката различна. [c.343]

Измерения скорости звука в различных газах, жидкостях и однородных твердых телах показывают, что скорость звука не зависит от частоты, т. е. для звуковых волн дисперсия отсутствует. Иначе обстоит дело с ультразвуковыми волнами большой частоты. Для них обнаружена дисперсия в многоатомных газах и органических жидкостях. Дисперсия ультразвуковых волн происходит также и при распространении их в тонких стержнях, когда длина волны сравнима с диаметром стержня. В случае распространения ультразвуковых волн в металлах дисперсия наблюдается при длине волн, сравнимой с размерами кристаллических зерен. [c.226]

Основные физические закономерности, свойственные звуку, полностью применимы и для ультразвуковых волн. Наряду с этим малая длина ультразвуковых волн обусловливает и некоторые особые явления, несвойственные волнам звукового диапазона. Направленность излучения звука зависит от соотношения между размерами излучателя и длиной волны (см. 62). Чем меньше длина волны по сравнению с размерами излучателя, тем больше направленность излучения звука. С уменьшением длины волны, кроме того уменьшается также и роль дифракции в процессе распространения волн (см. 57). Поэтому ультразвуковые волны, имеющие сравнительно малую длину волны, могут быть получены в виде узких направленных пучков. В воздухе ультразвуковые волны весьма сильно затухают. Вода по своим акустическим свойствам резко отличается от воздуха. Акустическое сопротивление воды почти в 3500 раз больше, чем воздуха. Следовательно, при одинаковом звуковом давлении скорость колебания частиц воздуха в 3500 раз больше, чем частиц воды. Кинематическая вязкость воды значительно меньше, чем воздуха. Поэтому ультразвуковые волны в воде поглощаются примерно в 1000 раз слабее, чем в воздухе. Этим и объясняется то, что направленные пучки ультразвуковых волн находят широкое применение в гидроакустике для целей сигнализации и гидролокации под водой. Отметим, что использовать для этой же цели электромагнитные волны невозможно, так как их поглощение в воде очень велико. Таким образом, ультразвуковые волны являются, по-существу, единственным видом волнового процесса, который может распространяться с относительно малым поглощением в водной среде. [c.243]

Эхолот — прибор, предназначенный для измерения глубин моря или реки. Излучатель эхолота устанавливается на днище корабля так, чтобы пучок ультразвуковых волн был направлен вертикально вниз. Он излучает ультразвуковые волны отдельными короткими по времени импульсами, в которых благодаря высокой частоте содержится большое количество волн. Достигнув дна, импульс отражается от него в виде эха и приходит к приемнику,, расположенному рядом с излучателем. Регистрирующий прибор записывает на специальной ленте момент посылки импульса и момент его возвращения. Зная скорость распространения ультразвука в воде, по этим отметкам определяют глубину моря под кораблем. [c.244]

Ультразвук применяют и для исследования свойств и структуры веществ. Большим преимуществом для этих целей ультразвуковых волн перед электромагнитными является значительно меньшая (на несколько порядков) скорость их распространения. Поэтому при равных частотах длина ультразвуковых волн существенно меньше. [c.246]

Возможности формирования и измерения волн напряжений в композиционных материалах, в принципе, определяются уровнем техники экспериментальных исследований соответствующих явлений в твердых телах. Для образования волн напряжений используют пневматические пушки, заряды взрывчатого вещества, ударные плиты, ударные трубы и пьезоэлектрические ультразвуковые генераторы, а для их измерения — тензодатчики, пьезоэлектрические кристаллы, емкостные датчики, оптические интерферометры, методы голографии и фотоупругости. Экспериментальные исследования, не столь обширные как теоретические, тем не менее обеспечивают устойчивый поток информации, необходимой для проверки математических моделей. Результаты экспериментальных исследований скорости распространения волн, рассеяния [c.302]

На рис. 4.7а, б представлены полученные зависимости скоростей продольных и поперечных ультразвуковых волн от температуры отжига для образцов наноструктурной Си чистотой 99, 997 %. Можно видеть, что по мере увеличения температуры отжига наблюдается повышение скоростей для всех направлений распространения ультразвука с резким увеличением их значений при температуре 125 °С. [c.169]

Основными параметрами, используемыми при неразрушающем контроле, являются скорость распространения упругих волн в различных структурных направлениях, диэлектрическая проницаемость и коэффициент теплопроводности. Поэтому в настоящем параграфе рассмотрим методику контроля указанных параметров в изделиях из композиционных материалов. Как уже указывалось, скорость упругих волн (продольных, сдвиговых, поверхностных и др.) определяется импульсным ультразвуковым методом, диэлектрическая проницаемость — емкостным или микро-радиоволновым. Более эффективным является последний, так как позволяет проводить контроль без контакта с поверхностью изделия. [c.131]

Следует отметить, что ультразвуковая измерительная техника достаточно подробно рассмотрена в литературе [II, 22, 24, 36, 42], поэтому в данной работе основное внимание уделяется методике измерения скорости распространения упругих волн. [c.131]

Методика контроля скорости распространения упругих волн. Основным параметром, по которому определяются прочность и модуль упругости стеклопластиков, является скорость продольных волн. Из серийных ультразвуковых приборов наиболее эффективными для измерения скорости продольных волн являются импульсные ультразвуковые приборы УКБ-1, ДУК-20, УК-ЮП, выпускаемые кишиневским заводом Электроточприбор . Неразрушающий контроль изделий состоит из трех основных этапов подготовительные работы, проведение контроля и обработка результатов контроля. [c.131]

Скорость распространения ультразвука в металлах в несколько раз выше, чем в жидкостях, поэтому определение времени прохождения импульса в металлах может быть получено с меньшей точностью, чем при измерении в жидкостях (интервал между двумя импульсами при прохождении через металл может быть измерен с точностью 0,1/0, что обеспечивает точность измерения скорости распространения ультразвуковых волн до 0,2—0,А%). [c.223]

При падении ультразвуковой волны на границу раздела двух сред в общем случае часть энергии ультразвуковой волны отражается, а часть — преломляется, проходит во вторую среду. Степень преломления падающей волны во второй среде определяется соотношением акустических сопротивлений сред (акустическое сопротивление представляет произведение плотности среды на скорость распространения ультразвука в ней). Чем больше разница акустических сопротивлений,тем больше интенсивность отраженной волны. Для отражения ультразвуковой волны от не-сплошностей в контролируемом металле необходимо, чтобы размеры несплошности были соизмеримы с длиной волны или больше ее. Если размеры дефекта меньше длины волны, то ультразвуковая волна огибает его. [c.503]

Адиабатический модуль объемной упругости можно определить путем измерения скорости распространения ультразвука. Применяются три метода. При первом из них используют ультразвуковые интерферометры. Испытательный прибор сконструирован таким образом, что источник отраженных волн может перемещаться. Отраженные волны могут совпадать и не совпадать по фазе с падающими волнами, следствием чего бу- дут максимумы и минимумы на кривых, вычерчиваемых самописцем микроамперметра. Таким путем можно непосредственно определить длину волны, а по частоте генератора колебаний, которая известна, рассчитать скорость распространения ультразвука. Второй, импульсный, метод заключается в пропускании коротких импульсов ультразвуковых волн от кварцевого кристалла через жидкость к отражателю и обратно к первому [c.115]

Важными характеристиками ультразвуковых колебаний являются частота, амплитуда, скорость распространения и интенсивность [ 294, 295]. Скорость распространения волны связана с длиной волны и частотой соотношением [c.84]

Применение акустических приборов для контроля физико-механических свойств материалов основано на связи этих свойств с акустическими характеристиками материалов (скоростями распространения и коэффициентами затухания ультразвуковых волн и др.) [38]. [c.381]

Для упругих волн справедлив закон обратимости. Если луч от первой среды во вторую падает под углом а, то луч, падающий из второй среды на границу с первой под углом Р, войдет в первую среду под углом а. Эти свойства ультразвуковых волн широко используются при конструировании призматических преобразователей (искательных головок) для контроля сдвиговыми и поверхностными волнами. В этих преобразователях преломление ультразвуковых волн осуществляется с помощью клинообразной призмы, изготовленной из материала, в котором скорость распространения [c.119]

Оценка нелинейности упругого поведения материалов имеет практическое значение в случае их использования для силовых упругих чувствительных элементов помимо этого она важна при ультразвуковых измерениях всех видов и контроле качества материалов. В нелинейно упругих материалах распространение упругих волн нельзя рассматривать как монохроматические, так как в этом случае такие волны взаимодействуют с другими, в частности с тепловыми фононами, что приводит к затуханию даже в отсутствие других механизмов диссипации энергии. Помимо взаимодействия с другими волнами или модами, нелинейность приводит к изменению характеристик распространения упругих волн — возникновению высших гармоник и зависимости скорости распространения от амплитуды. Последнее важно учитывать, выбирая условия эксперимента при ультразвуковых измерениях, которые являются, в частности, одним из методов определения модулей упругости. [c.255]

Существует много методов измерения скорости звука на ультразвуковых частотах из них применительно к плотной плазме наиболее предпочтительным является метод, основанный на косвенном измерении времени распространения ультразвуковой волны, поскольку он не связан с необходимостью точного определения времени прохождения сигнала по системе, подводящей сигнал к плазме, и системе, передающей сигнал на приемник. [c.290]

При косвенном методе время распространения ультразвуковой волны в исследуемой среде сравнивается с временем распространения в некоторой эталонной среде с известной скоростью ультразвука а. [c.291]

В металлах возбуждаются все типы волн, в газах и жидкостях— только продольные волны. Скорость распространения ультразвуковых волн зависит от тина волны, илотности и упругих свойств среды. Для ультразвуковых колебаний характерны те же явления прелом--Ления, отражения, дифракдии, интсрферскцин, реверберации, что и для любых волновых движений [7, 10, 21]. В твердых телах скорость распространения упругих волн зависит от типа волны и, кроме того, от размеров тела, в котором она распространяется. Скорость распространения сдвиговых волн определяется модулем сдви-та и плотностью. [c.116]

Прибор УС-12ИМ предназначен для измерения скорости распространения и коэффициента затухания продольных ультразвуковых волн в изделиях с плоскопараллельными гранями. Прибор позволяет измерять отношение амплитуд ультразвуковых импульсов, проводить амплитудный анализ упругих колебаний и, таким образом, оценивать физико-механические свойства материалов. [c.281]

В Си после РКУ-прессования были также исследованы закономерности эволюции структуры при отжиге [81, 228, 232]. Для этого параллельно использовали методы измерения скорости распространения ультразвуковых волн и внутреннего трения. Полученные результаты укладываются в схему, описанную выше. Отжиг привел к формированию зерен, не содержащих контуров экстинк-ции и разделенных границами зерен, которые, как представляется, стали равновесными. Температура рекристаллизации, равная 448 К, как и ожидалось, оказалась выше в менее чистой Си (99,98 %) по сравнению с более чистой Си (99,997 %), где она равнялась 398 К. Эти изменения в структуре получили отражение в изменении измеренных свойств. При этом скорости распространения ультразвуковых волн, а следова- [c.130]

Данный метод эффективен в основном для стеклопластиков с четкой периодической структурой, не имеющей дефектов. Точность определения прочности в стеклопластиках с хаотическим расположением стекловолокна будет зависеть от степени распределения наполнителя и его местной ориентации. В стеклопластиках с ориентированной и тканой структурами значительные погрешности при определении прочности будут зависеть от свилеватости волокна и ошибок в укладке стеклопакетов. Поэтому выбор оптимального направления прозвучивания, в котором проявляется высокая чувствительность, является весьма важным при определении прочности. Следует отметить, что для точного определения прочности стеклопластиков необходима высокая точность определения акустических параметров. В настоящее время наиболее высокая точность достигнута при определении скорости распространения ультразвуковых волн, чего не.льзя сказать в отио- [c.84]

ШеМйи коэффициента затухания, точность определения которого достигает 15—20%, хотя его относительное изменение в зависимости от изменения прочности стеклопластика значительно превышает относительное изменение скорости. То же самое можно отметить и в отношении интенсивности ультразвуковой энергии и частотного спектра импульса. На эти параметры оказывают значительное влияние состояние поверхности изделия, контакт преобразователей с поверхностью материала, явления интерференции и дифракции упругих волн в материале из-за геометрических характеристик изделия. Поэтому па данном этапе развития акустических методов, на наш взгляд, наиболее целесообразным является использование скорости распространения упругих волн. [c.85]

Основные свойства упругих колебаний высокой частоты или ультразвуковых колебаний, как известно, описываются теми же закономерностями, что и свойства колебаний звукового диапазона. В частности, это касается условий распространения упругих волн в сплошной изотропной среде, обладающей упругими свойствами. Однако ультразвуковые колебания могут быть примен1 ны для решения ряда новых задач. Примером может служить исследование изменения различных характеристик жидких и твердых тел в зависимости от скорости распространения ультразвука и коэффициента затухания с помощью импульсно-фазового компенсационного метода приборами типа УЗИХ, разработанных Н. И. Бражниковым [9], [10]. Погрешность измерений скорости ультразвука такими приборами составляет 0,007 и 0,003% на частотах соответственно 1 и [c.291]

При падении ультразвуковой волны на границе раздела двух сред с различными плотностями и скоростями ультразвука часть энергии проходит во вторую среду, а оставшаяся отражается обратно в первую. Как показывают работы [1], [3], [4], [5] и [6], энергетические соотношения при переходе волн через границы раздела в общем случае имеют довольно сложный бид. Характер отражения и преломления существеиным образом зависит от величины угла между направлением распространения волны и нормалью к поверхности раздела. Согласно уравнениям [1] Релея, выведенным им для определения интенсивности в отраженной и преломленной волнах, имеем [c.293]

Упругие колебания с частотой выше воспринимаемых человеческим ухом звуковых колебаний (свыше 20 кГц) называют ультразвуковыми колебаниями. В ультразвуковой дефектоскопии используют колебаиия с частотой 0,5—25 МГц. Скорость распространения волны определяется физическими свойствами среды. В зависимости от направления колебаний частиц среды и направления распространения волны различают продольные и поперечные волны. В продольной волне колебания частиц совпадают с направлением распространения волны, а в поперечной волне они перпендикулярны распространению волны. Поперечные волны могут [c.502]

ЛИНИИ ЗАДЕРЖКИ акустически е—устройства для задержки электрических сигналов на время от долей МКС до десятков мс, основанные на использовании относительно малой скорости распространения упругих воли. Л. з. наа. ультразвуковыми (УЛЗ) при работе на частотах (о волн от единиц до сотен МГц или гиперзвуковыми (ГЛЗ) приот 1 ГГц и выше. Л. 3. применяются в качестве устройств акусто-мектроники для обработки сигналов в разл. областях электронной техники (радиолокац, аппаратура, телевидение, устройства связи и др.). Известны также акус-тооптич. Л. 3., в к-рых для обнаружения сигнала на выходе Л, 3. используется взаимодействие упругих волы со световым пучком. [c.594]

Велосимметричный метод основан на разнице скорости распространения акустических волн в соединении с дефектами или без них, а резонансный — на изменении резонансной частоты ультразвуковых колебаний. [c.550]

Наиболее точными являются методы прямого и косвенного измерения времени распространения ультразвуковой волны. Прямое измерение времени основано на оценке фазовых, частотных и других характеристик. При косвенных методах время распространения ультразвука в исследуемой среде сравнивается со временем его распространения в эталонной среде, для которой скорость распространения ультразвука известна. Измерение скорости распространения ультразвука может быть основано на автоциркуляции импульса. При этом способе скорость распространения ультразвука может быть измерена с точность 0,001 %. [c.268]

Зависимость скорости от плотности порошков железа, никеля и меди приведена на рис. 3.14 (кривая 1). На рис. 3.15 даны зависимости скорости от давления прессования для тех же порошков. ГЗоскольку расчет относительной плотности, как и скорости распространения ультразвуковых волн является чисто структурным и кинематическим, то эти зависимости в относительных единицах для разных металлов совпадают, что подтверждает хорошее соответствие с экспериментальными данными. Давление определяется по уравнению прессования, поэтому зависимости для давления не совпадают. [c.88]

Если ультразвуковой луч падает на границу раздела сред под углом, отличным от прямого, то наряду с отражением наблюдается преломление, причем отношение синусов углов падения, отражения и преломления равно отношению скоростей распространения колебаний соответствующего вида в первой и второй средах. Если pi i< <Р2С2, то при переходе продольных упругих волн из одной твердой среды в другую кроме двух отраженных лучей будут наблюдаться и два преломленных (рис. 4.10). Углы падения, отражения и преломления связаны следующим соотношением [c.119]

Важной характеристикой чувствительности ультразвукового контроля является размер мертвой зоны. Наличие мертвой зоны — основной недостаток эхо-импульсного метода, который ограничивает его применение и снижает эффективность контроля. Мертвая зона представляет собой контролируемый поверхностный слой, в котором эхо-сигнал от дефекта (контрольного отражателя) не отделяется от зондирующего. Под разрешающей способностью метода понимают способность раздельно принимать и воспроизводить эхо-сигналы от двух и более отражателей, расположенных вблизи друг от друга в направлении распространения ультразвукового пучка. Малая разрешающая способность не позволяет наблюдать раздельно дефекты, расположенные близко друг к другу или вблизи поверхностей изделия, что и приводит к появлению мертвых зон (рис. 4.14). Размер мертвой зоны X можно определить из выражения х= [спрод(Ти---fXn]/2, где Сирод — скорость распространения продольных волн Ти — длительность зондирующего импульса (длительность вынужденных колебаний пьезоэлемента) Тп — длительность переходного процесса (длительность свободных колебаний пьезоэлемента). [c.122]

В течение последних 15 лет в области исследования нелинейности при малых де( юрмациях появились три новых пути, которые не представляют собой ни повторения, ни переадаптации, ни просто улучшения экспериментов, проведенных в XIX веке или начале XX века. Определение констант упругости с использованием скорости распространения волн в экспериментах, применяющих ультразвук, будет изложено в главе III (раздел 3.39). Вообще говоря, амплитуды этих волн были чрезвычайно малы. В более новых исследованиях использовались несколько большие амплитуды, причем часто говорилось о волнах конечной амплитуды, хотя на самом деле она конечна только по отношению к обычно используемым чрезвычайно малым амплитудам. Нелинейность функции отклика при инфинитезимальных де( юрмациях приводит к негармоническим явлениям, экспериментальное обнаружение параметров которых дает меру отклонения от обычно принимаемого линейного закона Роберта Гука. Такие исследования, совместно с определением во втором типе эксперимента коэффициентов сжатия посредством отыскания скоростей распространения ультразвуковых волн при различном давлении в окружающей среде, из которых могут быть найдены константы упругости третьего порядка, указывают на определенно новое и интересное направление поиска. [c.203]

В XX столетии в проблеме отыскания постоянных третьего порядка и оценки того, как можно проделать такое огромное число измерений, чтобы получить желаемое количество от 6 до 56 постоянных, можно видеть исторически интересную во всех подробностях параллель с эволюцией идей и наблюдений Фохта в XIX веке. Отсылая читателя к доступным табулированным постоянным второго и третьего порядков, я подчеркиваю экспериментальную и теоретическую дилемму в интерпретировании данных о скорости волн в неодномерном пространстве в терминах скорости в одномерном. Интерес к супергармоникам, субгармоникам, взаимодействию фононов энергетическому обмену между компонентами ультразвуковых волн и тому подобное позволяют полагать, что важность линейной аппроксимации может уменьшиться в одной из наиболее важных ее крепостей — атомной физике. Развитие нелинейных теорий распространения волн в изотропных и анизотропных телах, совместно с соответствующей теорией отражения волн в телах со свободными и смешанными граничными условиями для материалов как в предварительно напряженном состоянии, так и при нулевых напряжениях характеризуют XX столетие, точно так же, как XIX столетие, как мы теперь видим, характеризовалось использованием в значительной мере линейной аппроксимации. [c.523]

Субботин Е. К. Секоян С.С. Об определении барической зависимости скоростей распространения упругих волн в твердых телах по результатам ультразвуковых измерений при одноосном нагружении образцов [c.398]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...