Рассеяние акустических волн

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]

Подобные качественные зависимости возникали ранее в задачах рассеяния акустических волн на абсолютно мягких и абсолютно жестких поверхностях [3]. [c.72]

Метод прохождения применяют для исследования физико-механических свойств материалов с большим поглощением и рассеянием акустических волн, например при контроле прочности бетона по скорости ультразвука. При двустороннем соосном расположении преобразователей обычно используют продольные волны. При контроле способом поверхностного прозвучивания преобразователи располагают по одну сторону от ОК и используют головные, поперечные или поверхностные волны. В обоих случаях измеряют время распространения и амплитуду сквозного сигнала. [c.215]

Заметим, что, как следует из формулы (16.57), рассеяние под углом 0 = 90° отсутствует. Кроме того, из формулы (16.58) следует, что первое слагаемое в ней при 0 = 180° (обратное рассеяние) обращается в нуль, поэтому флуктуации скорости E ks) не влияют на обратное рассеяние. Для рассеяния волн радио- и оптического диапазонов типичное значение Сп в атмосфере меняется в пределах 10 —10 м . Для рассеяния акустических волн типичное значение Сп может быть от 10- до 10- м- . Следовательно, сечение рассеяния акустических волн на несколько порядков превышает сечение рассеяния волн радио- и оптического диапазонов. Благодаря такому большому различию акустическое рассеяние оказывается более чувствительным с точки зрения обнаружения атмосферной турбулентности. Однако из-за столь сильного рассеяния акустические волны испытывают большое затухание на коротких трассах и не могут проникать далеко в атмосферу. [c.97]

Рассеяние акустических волн [c.50]

Рис. 2.18. Рассеяние акустических волн на частице.

Если размер воздушного пузырька много меньше длины волны в воде, рассеяние акустической волны на нем почти изотропно. В этом случае сечение рассеяния Оз воздушного пузырька приближенно равно [102, 109, 135, 150] [c.71]

Частями тела рыбы, которые влияют на рассеяние акустических волн, являются собственно тело рыбы, спинной хребет и плавательный пузырь. Тело рыбы обладает характеристическим [c.73]

Рассеяние акустических волн 50 [c.276]

Основные сведения о рассеянии акустической волны на сфере [c.78]

Вкратце, метод состоит в следующем. Рассеянная акустическая волна падает на поверхность, заставляя ее колебаться с амплитудой, значительно меньшей оптической длины волны. Деформация поверхности регистрируется при освещении ее импульсным лазером, и на фотопластинке получается оптическая голограмма поверхности. Через полпериода (т. е. через половину миллионной доли секунды) второй импульсный лазер, расположенный на той же оси, что и первый, на ту же фотопластинку записывает вторую голограмму деформированной поверхности. Однако за время, прошедшее между двумя экспозициями, световой путь оптической опорной волны уменьшается на четверть оптической длины волны. Когда восстанавливается двухкомпонентная оптическая голограмма, то вариации яркости восстановленного изображения поверхности пропорциональны вызванным акустической волной деформациям, происшедшим между двумя импульсами. Полученное таким образом восстановленное изображение поверхности и является временной опорной голограммой акустического волнового поля, отраженного от поверхности. [c.126]

Мандельштам предположил, что флуктуации плотности в кристаллах и жидкостях, о которых идет речь в теории рассеяния Эйнштейна, в действительности являются реальными акустическими волнами Дебая. Иными словами, флуктуации плотности в кристалле имеют периодичность, определяемую частотами этих волн. Мы можем рассматривать данные волны как стоячие или как бегущие. В первом случае кристалл можно представить как пространственную дифракционную решетку, состоящую из системы сгущений и разрежений плотности (система стоячих воли), и рассеяние света на такой решетке должно быть подобным рассеянию рентгеновских лучей обычной кристаллической решеткой. Различие заключается в том, что рассеяние света происходит па периодических сгущениях и разрежениях плотности, а рассеяние рентгеновских лучей — на периодически расположенных атомах, ионах или молекулах. Дебаевский спектр упругих волн включает частоты 10 °—10 Гц, т. е. относится к гиперзвуковой области. [c.122]

В сильном световом поле в нелинейной среде может происходить взаимодействие оптических волн не только друг с другом, но и с акустическими н молекулярными колебаниями вещества. Интенсивная световая волна частоты (О, возбуждая в среде когерентные акустические или молекулярные колебания с частотой Q, одновременно дает рассеянную световую волну с частотой [c.893]

Режим Q > 1 называют брэгговской этом режиме многократное рассеяние только один порядок дифракции света, ляют как режим оптической дифракции жиме угловой разброс акустического чем угол Брэгга вд, и поэтому можно дифракции. Начальный световой пучок взаимодействия с акустической волной [c.381]

Для каждого типа линейного рассеяния света существует нелинейный аналог. Если в линейном пределе оптические свойства среды модулируются тепловыми акустическими волнами или оптическими колебаниями кристаллической решетки, то в нелинейном сам лазерный пучок вначале вызывает усиление этих колебаний и волн, на которых [c.57]

В работе Е.А. Заболотской [1977] приведена следующая численная оценка. При объемной концентрации пузырьков N 0 = 10" , имеющих резонансную частоту о)о/2я = 20 кГц, и выборе частоты накачки соу = = 1,5о)о и, следовательно, рассеянной (стоксовой)волны СО2 = СО1 -соо = = 0,5о)о из (4.7) получим (принимая/= 0,1о)о),что пороговая интенсивность накачки в воде Л 10 Вт/см (т.е. акустическое число Маха порядка 10 ). Если интенсивность накачки /1 много больше пороговой, то из (4.7) следует оценка инкремента в 0,3/1 см , если /1 выражено в Вт/см. Отсюда видно, что при Л 1 Вт/см и более расстояние, на котором рассеянная волна существенно нарастает, оказывается-порядка сантиметров. Длина рассеянной волны в воде 15 см, так что при этих условиях формула (4.4) может служить в лучшем случае для оценки. [c.197]

В заключение следует сказать, что для концентрации или рассеяния звуковых волн применяют акустические линзы, основанные на преломлении звуковых лучей при переходе из одной среды в другую с разными скоростями распространения (например, скорость распространения звуковых волн в пористых материалах или в решетках и жалюзи из пластин отличается от скорости распространения в открытом пространстве). [c.152]

Акустической компоненты с акустической 0(1) рассеяние звука на звуке и нелинейное искажение акустических волн 0(6,) 0(6,) [c.62]

Акустической компоненты с вихревой 0(1) рассеяние звука на вихревых неоднородностях поля скорости 0(1) перенос завихренности акустическими волнами 0(6,) [c.62]

ВЗАИМОДЕЙСТВИЕ ИЗЛУЧЕНИЯ С АКУСТИЧЕСКИМИ ВОЛНАМИ. МОДЕЛЬ ДЛЯ ВЫНУЖДЕННОГО РАССЕЯНИЯ БРИЛЛЮЭНА [c.142]

Проблема распространения и рассеяния волн в атмосфере, океане и биологических средах в последние годы становится все более важной, особенно в таких областях науки и техники как связь, дистанционное зондирование и обнаружение. Свойства указанных сред, вообще говоря, подвержены случайным изменениям в пространстве и времени, в результате чего амплитуда и фаза распространяющихся в них волн также могут претерпевать пространственно-временные флуктуации. Эти флуктуации и рассеяние волн играют важную роль во многих проблемах, представляющих практический интерес. При рассмотрении вопросов связи приходится сталкиваться с амплитудно-фазовыми флуктуациями волн, распространяющихся в турбулентной атмосфере и турбулентном океане, а также с такими понятиями, как время когерентности и полоса когерентности волн в среде. Рассеянные турбулентной средой волны можно использовать для установления загоризонтной связи. Диагностика турбулентности прозрачного воздуха, основанная на рассеянии волн, даег существенный вклад в решение вопроса о безопасной навигации. Геофизики интересуются флуктуациями волн, возникающими при их распространении через атмосферы планет, и таким способом получают информацию о турбулентности и динамических характеристиках этих атмосфер. Биологи могут использовать флуктуации и рассеяние акустических волн с диагностическими целями. В радиолокации могут возникать мешающие эхо-сигналы от ураганов, дождя, снега или града. Зондир вание геологических сред с помощью электромагнитных и акустических волн требует знания характеристик, рассеяния случайно распределенных в пространстве неоднородностей. Упомянем, наконец, недавно возникшую область океанографии — радиоокеаногра-фию (исследование свойств океана по рассеянию радиоволн). Центральным пунктом этой методики является знание характеристик волн, рассеянных на шероховатой поверхности. [c.6]

Акустический импеданс спинного хребта составляет 2,5- 10 кг/м с, поэтому он дает больший вклад в рассеяние. Спинной хребет можно аппроксимировать цилиндром длины 0,65 L и диаметра 0,012 L. Наиболее сушественным для рассеяния акустических волн является плавательный пузырь, так как находящийся внутри него воздух почти полностью отражает звук. Плавательный пузырь можно аппроксимировать цилиндром длины 0,24 Z, и радиуса 0,0245 L. На рис. 3.16 приведен приблизительный диапазон экспериментальных значений сечения обратного рассеяния по данным работы Хаслетта (см. [150]). Эти данные огра шчиваются диапазоном 3 < L/k С 60, но можно ожидать, что при L/X > 60 преобладают геометрооптические эффекты и a/L должно быть пропорционально L/X)p, где р меняется от О (эллипсоидальная форма) до 1 (цилиндрическая форма) и далее до 2 (плоская форма). При /Я С 3 должно быть применимо рэлеевское приближение. В этом случае р = 4. [c.74]

Метсавээр Я- А. О применении теории оболочек в задачах рассеяния акустических волн от сферических оболочек в жидкой среде. Тр. VII Всес. конференции по теории оболочек и пластинок, 1969. М., Наука , 1970, 421—424 — РЖМех, 1971, 1ВЭ81. [c.264]

Рассмотрим рассеяние акустической волны на препятствии, отличающемся от окружа1ощей среды не только сжимаемостью, но и [c.101]

Анализ акустического тракта выполним для схемы, изображенной на рис. 2.14, а. Отражение от бесконечной плоскости можно рассматривать как зеркальное отражение падающих на плоскость акустических волн (см. подразд. 2.2). В соответствии с этим акустическое поле, возникающее в результате отражения от бесконечной поверхности, можно нредсгавнть как акустическое поле мнимого излучателя, рассеянное на реальном и мнимом изображении экрана-дефекта. Мнимые излучатель и дефект расположены зеркально-симметрнчно по отношению к действительному излучателю и дефекту (рис. 2.15), В результате акустический тракт при контроле зеркально-теневым [c.120]

Большое применение в лазерных сканирующих системах находят акустические дефлекторы, принцип действия которых основан на взаимодействии акустической и световой волн внутри акустического дефлектора. Поскольку продольная акустическая волна состоит из чередующихся через одинаковые интервалы областей повышенной и пониженной плотности, то такая периодическая структура действует как решетка с расстоянием между плоскостями, равным I. Такая аналогия приводит к тому, что будет иметь место полное брегговское отражение, когда световая волна отражается от плоскости волнового фронта акустической волны под углом ф. Это происходит при условии 21 sin ф = пХ, где п — целое число, указывающее на порядок рассеяния X — длина волны падающего света. [c.83]

Рио. 3. ОсциллограЗ гаа импульса поверхностной магнитостатической волны, рассеянной на поверхностных акустических волнах. Амплитуда проходящего после рассеяния импульса поверхностной магнитостатической волны (испытавшего брэгговское отражение) уменьшается (провал в середине осциллограммы импульса поверхностной магнитостатической во.чны). [c.7]

До сих пор мы рассматривали дифракцию света на неограниченной плоской звуковой волне. В представлении частиц неограниченной плоской волне соответствует частица (фонон) с определенным импульсом и определенной энергией. Брэгговская дифракция рассматривается как сумма отдельных столкновений, в каждом из которых происходит поглощение или испускание фонона фотоном. Эти фундаментальные процессы могут иметь место, только когда сохраняются и энергия, и импульс. Поскольку частота звука существенно меньше оптических частот, для сохранения энергии и импульса требуется, чтобы волновые векторы фотона и фонона образовывали равнобедренный треугольник (см. рис. 9.3). Такая брэгговская дифракция означает, что волна, падающая под углом Брэгга вд — = ar sin (Х/2лЛ), дифрагирует с поглощением фонона. Может ли дифрагированная волна поглотить другой фонон и претерпеть рассеяние на больший угол Для случая неограниченной акустической волны ответ на этот вопрос отрицательный, поскольку в этом случае законы сохранения энергии и импульса не могут выполняться одновременно. Это иллюстрирует рис. 9.9, б. Волновой вектор О соответствует волне, падающей под углом Брэгга вд. Волновой вектор 1 представляет волну, дифрагированную с поглощением фонона. При поглощении другого фонона с тем же волновым вектором К закон сохранения импульса не будет выполняться (рис. 9.9, б). На рис. 9.9, а показаны также многократный или последовательный процесс трехчастичного взаимодействия, который включает в себя поглощение фононов со слегка различающимися волновыми векторами. В последнем случае выполняются как закон сохранения энергии, так и закон сохранения импульса. Таким образом, можно заключить, что многократные процессы рассеяния не могут происходить, когда волновой вектор звуковой волны однозначно определен, как это имеет место в случае неограниченной плоской волны. Многократные процессы рассеяния возможны лишь в том случае, когда акустические волновые векторы К имеют некоторое угловое распределение. Последнее отвечает случаю, когда акустическая волна представляет собой пучок конечного размера. [c.380]

Процесс ВРМБ можно описать классически как параметрическое взаимодействие между волнами накачки, стоксовой и акустической. Благодаря электрострикции накачка генерирует акустическую волну, приводящую к периодической модуляции показателя преломления. Индуцированная решетка показателя преломления рассеивает излучение накачки в результате брэгговской дифракции. Поскольку решетка движется со звуковой скоростью частота рассеянного излучения испытывает доплеровский сдвиг в длинноволновую область. В квантовой механике такое рассеяние описывается как уничтожение фотона накачки и одновременное появление стоксова фотона и акустического фонона. Из законов сохранения энергии и импульса при рассеянии вытекают соотношения для частот и волновых векторов трех волн [c.258]

В одномодовом световоде возможны только прямое и обратное направления распространения. Хотя уравнение (9.1.3) предсказывает отсутствие ВРМБ в прямом направлении (6 = 0), в световодах в этом направлении может возникать спонтанное тепловое рассеяние Мандельштама-Бриллюэна (РМБ). Это обусловлено тем, что в световоде существуют направляемые акустические волны, в силу чего правило отбора для волновых векторов может нарушаться. В результате происходит генерация слабого стоксова излучения в прямом направлении [9]. Это явление называют спонтанным РМБ на направляемых акустических волнах. На спектре стоксова излучения видно множе- [c.258]

Наблюдение сжатых состояний в волоконных световодах затрудняется наличием конкурирующих процессов, таких, как спонтанное или вынужденное МБ-рассеяние. Сжатые состояния наблюдаются, только если уровень шумов этих процессов не превышает величины, на которую уровень шумов понижается при четырехфотонном смешении. Несмотря на указанные затруднения, в эксперименте [39] наблюдалось уменьшение уровня шумов на 12,5% ниже квантового предела при распространении накачки на длине волны 647 нм в световоде длиной 114 м. Для подавления ВРМБ накачка модулировалась с частотой 748 МГц, что намного больше ширины полосы ВРМБ-уси-ления. Для подавления теплового МБ-рассеяния на направляемых акустических волнах световод приходилось охлаждать в жидком гелии, однако такое рассеяние все же ограничивало характеристики системы. На рис. 10.12 показан спектр шумов, наблюдавшийся, когда фаза локального осциллятора соответствовала минимуму шума. Большие пики обусловлены МБ-рассеянием на радиальных акустических модах. Сжатые состояния генерируются в областях частот, отстоящих на 45 и 55 МГц от частоты накачки. В другом эксперименте [40] по тому же световоду распространялось излучение накачки с длинами волн 647 и 676 нм. При помощи двухчастотной гомодинной схемы было зарегистрировано уменьшение шума на 20% ниже квантового предела. Такое явление называют четырехмодовой [c.307]

Нелинейная упругость твердых тел помимо искажения формы профиля волны приводит еще к тому, что акустические волны в твердых телах взаимодействуют. Распространение в твердых телах помимо продольных волн еще и волн сдвига приводит к тому, что здесь возможностей взаимодействия волн по сравнению с жидкостями и газами существенно больше. В жидкостях и газах без дисперсии, как эго было рассмотрено в га. 2 и гл. 3, взаимодействуют волны только с колинеарньши В0ЛН0ВЫ1МИ векторами цри косых пересечениях звуковых пучков комбинационного рассеяния звука на звуке нет, т. е. вне области взаимодействия нет звуковых волн комбинационных частот. Иначе обстоит дело в твердых телах. [c.288]

Наиболее просто можно исследовать длинные волны малой амплитуды в жидкости постоянной глубины с вертикальными рассеивающими границами. Двумя основными типами препятствий, рассеивающих волны на поверхности воды, являются острова, полностью окруженные жидкостью, и заливы—вырезы в прямой (или заданной иным образом) бесконечной линии берега. Чтобы задачу можно было решить методом разделения переменных, контуры рассеивающего пре-пятствйя часто предполагаются круглыми, прямоугольными или какой-либо другой простой формы это обычно грубое приближение к действительности, и в примерах, которые точнее отражают реальную ситуацию, рассматриваются конфигурации, не допускающие разделения переменных. Указанные задачи рассеяния аналогичны двумерному акустическому рассеянию в однородной жидкости рассеяние на острове соответствует рассеянию плоской акустической волны цилиндрическим препятствием, а заливы соответствуют акустическим полостям, например резонаторам Гельмгольца. Следующим шагом, приближающим к моделированию реальной задачи, явился бы учет эффектов преломления, вызванных изменением глубины (что в свою очередь приводит к изменению скорости волны) в окрестности рассеивающего препятствия. В случае распространения длинных (по сравнению с глуби- [c.20]

Рассеяние длинных гравитационных волн малой амплитуды на поверхности воды постоянной глубины настолько аналогично рассеянию двумерных акустических волн на твердых препятствиях той же формы, что решения можно брать непосредственно из акустики, области, в которой метод ГИУ активно применяется как для неустановившихся [3], так и для гармонических по времени процессов [4]. Рассмотрим простой пример гармонической по времени ( ехр(—Ш)) плоской волны, которая рассеивается островом С. Фундаментальное решение для точечного источника в точке хо, i/o), удовлетворяющее двумерному уравнению Гельмгольца, к которому сводится уравнение (1) при постоянной глубине и k — al o, [c.21]

Тонкая структура линии рэлеевского рассеяния содержит дискретные линии, обусловленные рассеянием на тепловых волнах (рассеяние Мандельштама-Бриллюэна), расположенные симметрично относительно несмещенной компоненты. Рассеяние с изменением частоты связано с тем, что диэлектрическая восприимчивость х (э. также диэлектрическая проницаемость в = 1 + х) изменяется во времени вследствие тепловых акустических волн в веществе, характерная частота этих изменений равна г/д = и/2а, где и и а — скорость звука и постоянная решетки. Модуляция свойств среды приводит к появлению суммарной и разностной частот рассеянного света г/ г/д. Рассеяние с появлением спектральных компонент, смещенных по частоте относительно исходного излучения, является параметрическим процессом. Вероятность появления одного рассеянного фотона при облучении одной частицы (молекулы или атома) пропорциональна плотности потока квантов в пучке падающего света, но коэффициент пропорциональности (сечение рассеяния а) составляет по порядку величины всего лишь 10 ° см /ср. Отсюда получаем, что отношение интенсивности рассеянного света к интенсивности падающего /о составляет /5 / /о = = Аттапк, где п 10 см — концентрация атомов, к — толщина слоя. При прохождении светом расстояния 1 см в однородном прозрачном твердом теле рассеивается в полный телесный угол (4тг стерадиан) примерно 1з/1о 10 падающей интенсивности. [c.50]

Поскольку препятствие искажает ультразвуковое поле, то радиационные силы при этом определяются не только изменением потока импульса волны, падающей на препятствие, но и потоком импульса рассеянной волны. Поэтому в задачу о расчете радиационных сил,, действующих на препятствие, входит задача о дифракции акустической волны на препятствии. Кроме того, радиационные силы зависят от отражательных свойств препятствия. Поэтому конкретный расчет радиационных сил будет приведен при описании конкретных радиометрических систем, используемых, в частности, дл измерения интенсивности ультразвука. В данном же параграфе мы получим общие формулы для этих расчетов и расслютрим случай свободного ультразвукового поля. [c.105]

Рассмотрим кратко рассеяние ультразвуковых волн вследствие ди( х )узного отражения их от частиц, имеющих другие физические свойства (по сравнению с окружающей их средой) и четкие границы. Среды, содержащие такие частицы, называются гетерогенными. Примерами гетерогенных сред могут служить суспензии (жидкости со взвешенными в них твердыми частицами), аэрозоли (газы со взвешенными твердыми частицами), эмульсии (жидкие капли в нерастворяющей жидкости), жидкости, содержащие газовые пузырьки, в частности кавитационного происхождения, а также такие среды, как стекла, ситаллы, шнepaлы, некристаллические металлы и т. д. При распространении в такой среде первичной ультразвуковой волны она будет отражаться от содержащихся в ней частиц, возбуждая их вынужденные колебания, что и приведет к излучению частицами вторичных, т. е. рассеянных волн. Эти однократно рассеянные волны, вообще говоря, в свою очередь будут многократно отражаться другими частицами. Однако коль скоро однократно рассеянное поле невелико по сравнению с первичным, то повторно рассеянными волнами можно пренебречь, если число рессеиваю-щих центров ие слишком велико. Пренебрежение повторным рассеянием эквивалентно предположению об отсутствии акустического взаимодействия частиц, т. е. предположению, что колебания одной частицы не влияют на колебания другой. Тогда суммарное поле, рассеянное па совокупности частиц, можно найтн как суперпозицию полей, однократно рассеянных каждой частицей, и задача о рассеянии ультразвука в гетерогенной среде сводится к задаче о рассеянии иа одной частице с последующим суммированием результата по всем частицам, расположенным в рассеивающем объеме. При этом форму частицы в достаточном приближении можно принять сферической, тем более, что при малых размерах частиц по сравнению с длиной волны и на достаточно больших расстояниях от них отклонение формы реальных частиц от сферической не играет существенной роли. [c.161]

Акустической компоненты с энтропийной 0(1) рассеяние звука на неоднородностях поля температуры 0(1) порождение завихренности взаимодействием градиентов энтропии и давления (эффект Бьеркнеса) 0(1) перенос тепла акустическими волнами [c.62]

Модель (2) является достаточно общей. При определенных условиях подобной моделью описываются, например, информационные сигналы на входе многих реальных приемных устройств, флюктуационные явления в автогенераторах, амплитудные и фазовые искажения при распространении электромагнитных и акустических волн в случайно-неоднородных средах, эффекты рассеяния радиоволн на шероховатых поверхностях. Следует также подчеркнуть, что при соответствующем выборе параметров такая модель успешно используется не только для представления сигнала, но и для описания узкополосных флюктуационных шумов. [c.36]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...