Метод акустического импеданса

Метод акустического импеданса заключается в регистрации УЗ-колебаний стержня, опирающегося на поверхность изделия. Подповерхностные дефекты изменяют акустический импеданс данного участ- [c.35]

Метод акустического импеданса 35 [c.265]

Для отрезка трубы или акустического волновода применимы понятия, установившиеся в теории длинных линий. Расчет полного звукопровода ведут по методу входного акустического импеданса. В дальнейшем будем придерживаться следуюш,их обозначений р — комплексная амплитуда звукового, давления — комплексная амплитуда колебательной скорости X — амплитуда объемной скорости S, а —плош адь поперечного сечения звукопровода m — механическая масса — механическая гибкость — акустическая гибкость — акустическая масса р —средняя плотность жидкости / — длина трубопровода —кинетическая энергия Ф —потенциал скорости К — акустическая проводимость г — механический импеданс Zg —акустический импеданс У —объем т) —сдвиговая вязкость. [c.73]

Нелинейная акустическая томография. К параметрическому приему в широком смысле можно отнести и методы нелинейной акустической томографии. В данном случае речь идет о восстановлении распределения нелинейного параметра е (или В/А = 2(е- 1), см. гл. 1), который связан, вообще говоря, с температурой или другими существенными характеристиками среды. Такие методы представляют особый интерес для случаев, когда заметные вариации линейного акустического импеданса отсутствуют, так что обычные методы ультразвуковой эхо-локации (в том числе в томографическом варианте) неприменимы. [c.142]

В другом варианте в контролируемой многослойной конструкции с помощью плоского пьезопреобразователя возбуждают продольные упругие волны фиксированной частоты. Дефекты регистрируют по изменению входного электрического импеданса 2 пьезопреобразователя. Импеданс 2э определяется входным акустическим импедансом контролируемой конструкции, зависящим от наличия и глубины залегания дефектов соединения между ее элементами. Изменения 2 представляют в виде точки на комплексной плоскости, положение которой зависит от характера дефекта. В отличие от методов, использующих изгибные волны, преобразователь контактирует с изделием через слой контактной смазки. [c.213]

Резонансный метод. Наиболее известен способ оценки прочности склеивания с использованием влияния акустического импеданса контролируемого изделия на резонансные характеристики нагруженного на него пьезопреобразователя. [c.275]

Методы градуировки преобразователей, для которых не требуется образцовый преобразователь с известной чувствительностью, рассматриваются как первичные. В первичном методе измеряются следующие основные величины напряжение, сила тока, электрический и акустический импедансы, длина, масса (или плотность) среды и время (или частота). На практике обычно не измеряют непосредственно значения плотности, скорости звука, модулей упругости, а берут эти величины из справочника. [c.29]

Метод хорош тем, что не нужно проводить какие-либо измерения по определению акустического импеданса и отсутствуют ограничения размера камеры. Основной недостаток его связан с практической реализацией нулевого метода, а не с теорией. Если гидростатическое давление изменяется в процессе градуировки, то относительно хрупкую диафрагму нужно компенсировать по отношению к статическому давлению это значит, что давление воздуха внутри нулевого преобразователя должно быть равно гидростатическому давлению в камере в пределах 13,8 10 Па. Система компенсации вместе с обо- [c.62]

Импедансные методы — это класс абсолютных методов градуировки, в которых акустическое давление определяется по характеристикам источника звука (давление, скорость или смещение) и акустическим импедансам среды и границ среды. Электрическая эквивалентная схема для общего случая представлена на рис. 2.18. Зная [c.63]

Основным параметром, -используемым для нахождения а, г] или б, является комплексный акустический импеданс на границе между водной средой и поглощающей средой со стороны воды. Различные модификации импедансной трубы использовались главным образом в воздушной акустике [3, 4]. Наилучшим методом оценки подводных поглотителей звука является эхо-им-пульсная методика [2, 5]. В ней измеряется комплексный коэффициент отражения А при отражении короткого звукового импульса от границы 2 . Модуль А равняется отношению отраженного звукового давления к падающему. Фаза А выражается сдвигом фазы отраженного звука. Тогда [c.341]

УЗ-контроль используют также для оценки качества изделий различного назначения из пластмасс. Обычно применяются контактный и иммерсионный способы ввода УЗК в изделие. При выборе метода контроля необходимо учитывать акустический импеданс материала и величину затухания УЗК в нем. Для большинства пластмасс акустический импеданс невелик, благодаря чему уменьшается отражение УЗК от передней поверхности изделия и до 70 % энергии проходит в материал, тогда как в металлический образец проходит 30 % энергии. Высокий уровень энергии, проникающей в пластмассы, обусловливает сокращение мертвой зоны преобразователя (из-за уменьшения импульса от передней поверхности) и увеличение чувствительности, так как сигналы, отраженные от дефекта, имеют большую величину. [c.202]

В высокочастотном импедансном методе преобразователь излучает продольную волну. Условия этого возбуждения зависят от акустического импеданса участка поверхности ОК, с которым контактирует преобразователь. Акустический импеданс, в свою очередь, зависит от наличия или отсутствия дефекта вблизи поверхности. [c.11]

Хотя ультразвуковой эхо-метод является эффективным средством обнаружения малых внутренних неоднородностей материалов, он часто не дает достаточной информации для обоснованного решения о пропуске в производство или забраковке проконтролированного изделия. Иногда считают, что надежным критерием для оценки величины выявленного дефекта служит амплитуда отраженного от него ультразвукового сигнала. К сожалению, такая оценка часто приводит к ошибкам, так как амплитуда отраженного сигнала зависит от многих факторов, одним из которых является величина дефекта. Например, ориентация и геометрическая форма дефекта и его акустический импеданс оказывают не меньшее влияние на амплитуду отраженного сигнала, чем размер дефекта. [c.82]

Наиболее широко в настоящее время развит акустический импедансный метод, основанный на измерении относительных изменений механического импеданса колебательной системы преобразователя в зависимости от механических свойств поверхности. [c.272]

Акустическое приближение. Метод (ы,р)-диаграмм применим для анализа и решения многих конкретных задач с сильными разрывами. При относительно небольших значениях скачков [ы], [р и [р] на практике успешно используется акустическое приближение. Оно состоит в том, что кривая р)-диаграммы заменяется прямой — касательной к ней в ее центре. При этом важно, что (и,р)-диаграммы простых и ударных волн касаются друг друга, в силу чего угловой коэффициент аппроксимирующих прямых одинаков для обоих типов волн. В акустическом приближении с величиной импеданса к = рс уравнения (и, р)-диаграмм с центром (ио,ро), в силу формул (5) или (10), записываются в следующем виде для волн, обращенных вправо, [c.177]

Именно активные измерения лежат в основе градуировки, испытаний и оценочных работ. Большая часть рассмотренных в книге методов относится к активным измерениям. В общем случае излучатель и приемник связаны водной -средой. Электрический сигнал подается и измеряется на входных электрических клеммах источника звука. Далее электрический сигнал измеряется на. выходе приемника, пока приемник подвергается воздействию акустического излучения источника. Различные вари-" анты этой простой схемы являются основой большинства электроакустических измерений. Конечно, имеется очень много специфических разновидностей измерений и ограничений, связанных с частотой, размерами, окружающей средой, поставленными задачами и т. д. Обычно сначала нужно определить некоторые постоянные, но в конечном счете измерения сводятся к определению входного электрического сигнала и выходного электрического сигнала, или, говоря языком электротехники, к определению передаточного импеданса цепи. [c.14]

На р.ис. 2.11 буквами Р, Т и Н обозначены три преобразователя, необходимые при градуировке методом взаимности в трубе Р — излучатель, Т — взаимный преобразователь и Н — гидрофон. Второй излучатель Р используется как активный управляемый импеданс для создания бегущей волны в трубе. Для градуировки гидрофона проводятся три измерения, уже известные из рис. 2.5 и соотношения (2.17). Два из них, Р Т и Р Н, (Производятся с установкой, представленной на рис, 2.11, а. Звук исходит из Р, распространяется в виде плоских бегущих волн, минуя Я, и попадает на Т. При надлежащем выборе амплитуды и фазы сигнала в Р по отношению к сигналу в Р волны, попадающие на Г, не отражаются вся звуковая энергия поглощается преобразователем Т или часть ее проходит дальше и поглощается Р. Измерение Т Н производится с установкой, показанной на рис. 2.11,6. Теперь звук исходит из Т. Плоские бегущие волны распространяются в обоих направлениях и поглощаются Р и Я. В этом случае Я и Р действуют как волновые сопротивления акустических передающих линий. [c.50]

Несколько иной метод определения коэффициента поглощения звука был предложен в работе [57]. Схема установки приведена на рис. 21. Ультразвуковое поле (1 Мгц), создаваемое источником полностью заполняло трубку с исследуемой жидкостью 2 трубка имела обводной капиллярный канал 3 для обратного потока. Согласно соотношению (31), при радиусе звукового пучка, равном радиусу трубы, скорость акустического течения обращается в нуль. В экспериментальных условиях, конечно, из-за неоднородности звукового поля по сечению трубки и влияния пограничного слоя вблизи стенок, а в описываемой установке еще из-за тока жидкости через капиллярный канал 3 перенос жидкости имеется, однако скорость его существенно меньше скорости течения в свободном звуковом поле. Влияние динамического давления потока на механический приемник радиационного давления 4 было при этих условиях относительно мало. Отраженный от приемника 4 звук поглощался поглотителем 5. Авторы работы [58] отказались от абсолютного измерения звукового поля радиометром, потому что приемный элемент радиометра, отражая звук, не позволял создать полностью бегущую волну (в этой работе плотность звуковой энергии определялась из импедансов излучателя в воздухе и в жидкости). Согласно закону Гагена — Пуазейля, скорость движения [c.123]

Сопротивление излучения круглого поршня, расположенного в акустически мягком концентрическом экране конечной высоты. Решение задачи об излучении звука круглым поршнем нулевой толщины, вставленным в абсолютно жесткий концентрический экран, может быть получено методом разделения переменных в сплющенной эллипсоидальной системе координат и применением парных интегральных уравнений (см. п. 1.3.6). Однако задача для абсолютно мягкого экрана конечной толщины такими способами уже не решается. Ниже приведены результаты вычисления активной составляющей импеданса излучения для модели, показанной на рис. 2.21, полученные решением интегрального уравнения (2.18). Здесь Ь - радиус экрана. [c.108]

В высокочастотном импедансном методе (ультразвуковой диапазон) преобразователь излучает продольную волну. Условия ее возбуждения зависят от акустического импедан -са участка поверхности объекта контроля. Акустический импеданс, в свою очередь, зависит от наличия или OT yi -ствия расслоения (метод обычно применяют для контроля СЛОИСТЫХ материалов). [c.174]

Импедансный метод существенно отличается от рассмотренных методов. Он основан на анализе изменения механического или входного акустического импеданса участка поверхности контролируемого объекта, с которым взаимодействует преобразователь. В низкочастотных импедансмых дефектоскопах преобразователем служит колеблющийся стержень, опирающийся на поверхность изделия (рис. 2.5, а). Между ними нет контактной жидкости (сухой контакт), Появление подповерхностного дефекта в виде расслоения делает расположенный над дефектом участок [c.97]

Импедансный метод (рис. 24, в) заключается в наблюдении за режимом колебаний стержня, опирающегося на поверхность изделпя. При наличии дефекта, близкого к поверхности изделия, уменьшается акустический импеданс данного участка поверхности, т. е. он становится более мягким. Это приводит к увеличению амплитуды колебаний стержня, уменьшению механического напряжения на его конце, изменению фазы колебаний и смещению частоты резонансных колебаний. По одному из этих признаков судят о наличии дефекта. [c.176]

Контроль твердости. Акустические способы измерения твердости основаны на методе контактного импеданса, корреляции твердости со скоростью распросфанения упругих волн, измеряемой методами Офажения, прохождения или интефальным методом собственных частот, а также методом отскока, который иногда не относят к акустическим. [c.290]

Для такой концепции можно провести рассуждения, аналогичные тем, которые проводятся в кинетической теории газов. Разлнлте будет в основном заключаться в том, что роль длины свободного пробега молекул будет играть длина свободного пробега фононов в жидкости. Роль коэффициента аккомодации при этом должна играть величина 1 Б, где К — коэффициент отражения фононов. При этом оказывается весьма существенным, что Я близок к единице и величина коэффициента аккомодации фононов, в отличие от а для газов, очень мала. Обмен энергией между жидкостью и стенкой в значительной мере затрудняется сильным отражением фононов, что является следствием большого различия величин акустических импедансов жидкости и металла. Для типичного случая платина — органическая жидкость при нормальном падении 1 —7 = 1/160 множитель (2 — а)/а оказывается на 2—3 порядка большим, чем для газов. В результате величина температурного скачка может оказаться ощутимой даже для весьма малых значений длины пробега фононов. Элементарные расчеты дают возможность установить, что для типичного эксперимента с методом нагретой проволоки (диаметр проволоки 2г 0,1 мм и диаметр канала [c.92]

Импедансный метод основан на регистрации величины акустического импеданса участка контролируемого изделия (impedan e - англ. препятствую) [c.289]

В разновидности этого метода, разработанной в СССР [21], для измерения гибкости к камере присоединяют узкую трубку и определяют резонансы Гельмгольца в системе малой камеры,, соответствующие двум различным уровням (массам) воды в трубке. Трудность градуировки, гидрофонов методом взаим-но сти в малой камере заключается в необходимости полного удаления воздушных пузырьков. Поскольку акустический импеданс параллельной комбинации среда—стенки камеры—преобразователи должен быть очень большим, наличие даже маленького пузырька приводит к увеличению гибкости, уменьшению давления и увеличению градиента давления. На электрической эквивалентной схеме (рис. 2ЛЗ) можно видеть, что пузырек закоротит схему. Иногда проблема пузырьков становится столь серьезной, что измерения при атмосферном давлении оказываются невозможными. Чтобы пузырьки исчезли за счет растворения воздуха в воде, бывает необходимо небольшое гидростатическое давление — порядка 3,5 10 Па. [c.55]

Если акустический импеданс преобразователя достаточно велик, так что его импедансом излучения можно пренебречь, и если преобразователь достаточно мал, чтобы можно было пренебречь дифракционными эффектами, то его чувствительности в воде и в воздухе будут одинаковыми. Этим требованиям- удовлетворяют, например, обычные пьезоэлектрические гидрофоны, содержащие электроакустические элементы с размерами до нескольких сантиметров. Поэтому для градуировки этих гидрофонов на звуковых частотах можно использовать методы воздушной акустики. Один из таких методов — воздушный пистонфон — уже обсуждался. Для градуировки микрофонов также применяется метод взаимности. [c.84]

Эти уравнения справедливы только тогда, когда значения и механического и акустического импедансов определяются массой, а диафрагма преобразователя мала по сравнению с длиной волны. Механический импеданс определяется массой на частотах выше основного резонанса массы подвески и ниже резонанса изгибных колебаний диафрагмы. Акустический импеданс или импеданс излучения на частотах, при которых размеры диафрагмы малы по сравнению с длиной волны в воде, является, как правило, инерционным сопротивлением массы. Вопросы применимости к гидроакустическим преобразователям метода Райса—Келлога подробнее рассмотрены Симсом [16]. [c.271]

Измерение акустического импеданса. — Мы можем воспользоваться результатами, заключающимися в формулах (23.9), для разработки метода измерения удельного акустического импеданса. На выходнохМ конце трубы х = 1 мы поместим материал или систему, импеданс которой должен быть измерен на входном же конце = 0 поместим источник плоской волны. Механический импеданс системы ( = силе, делённой на скорость), разделённый на площадь сечения трубы 8, равен среднему удельному акустическому импедансу г (давлению, делённому на скорость) на конце трубы х = 1. Этот оконечный импеданс выражается через величины аир [см. уравнение (23.9)] обычной формулой [c.269]

От рассмотренных методов существенно отличается импе-дансный. Он основан на анализе изменения механического или входного акустического импеданса участка поверхности контролируемого объекта, с которым взаимодействует преобразователь. Понятия механического и акустического импеданса рассмотрены в 1.2 здесь отметим, что чем больше импеданс, тем жестче участок ОК, его труднее раскачать . [c.10]

В серии из двух публикаций [6, 7] изложены методы прогноза пористости по сейсмическим данным на примере месторождения Лавранс и Кристин в Норвегии. Коллектор представлен толщей нефтеносных песчаников, имеет большую мощность (600 м) и значительную латеральную протяженность. Однако диагенетические изменения затрудняют прогноз коллекторских свойств. Рассмотрено использование сейсмической инверсии для прогноза вариаций пористости на значительном удалении от немногочисленных скважин. Исследовано влияние пористости, давления и типа флюида на скорость сейсмических волн. Показано, что вариации плотности породы влияют на акустический импеданс, однако более чувствительным оказывается влияние параметра скорости. На глубинах более 4000 м скорость наиболее чувствительна к изменению пористости. В меньшей степени скорость зависит от типа флюида и давления. Уменьшение пористости с глубиной объясняется уплотнением пород и диагенезом. Установлено, что изменение давления или типа флюида не влияют существенно на сейсмический сигнал. Показано, что метод инверсии имеет ограниченную вертикальную разрешающую способность. [c.93]

Некоторые акустические свойства материалов (скорость н затухание звука, акустический импеданс) связаны определенной зависимостью с такими физико-механическими свойствами, как величина зерна, содержание включений, текстура, прочность, твердость, величина упругих постоянных и внутренних напряжений. На этой основе разработаны акустические методы и приборы, которые позволяют производить иеразрушающие испытания важных эксплуатационных свойств материалов. [c.230]

От рассмотренных акустических методов НК суш,ественно отличается импедансный метод. Он основан на анализе изменения механического импеданса участка поверхности контролируемого объекта, с которым взаимодействует преобразователь. Об изменении импеданса судят по характеристикам колебаний преобразователя частоте, амплитуде, фазе. В отечественных низкочастотных импедансных дефектоскопах преобразователь имеет форму стержня (см. рис. 21, г). В некоторых иностранных приборах (Бонд-тестер, США) преобразователь выполняют в форме пьезопластины с протектором и демпфером. Частота колебаний здесь значительно выше. [c.203]

Значение колебательной мощности в вибрационных исследованиях. Вибрационное поле сложной конструкции приходится оннсывать многомерными векторами и матрицами. По мере увеличения размерности системы эти характеристики становятся все менее наглядными и достоверными, не дают прямой и достаточно точной оценки наиболее общих, энергетических свойств вибрационного процесса. Например, нри решении задач виброзащиты стремятся минимизировать сумму средних квадратов виброскоростей в заданных точках сложной системы. Из-за резкого различия частотных характеристик (импеданса) энергетический вклад отдельных слагаемых неравномерный в отличие от однородной акустической среды, имеющей одинаковое волновое сопротивление в разных точках. Поэтому в виброакустике нельзя ограничиваться измерением средних квадратов, необходимо развивать точные методы измерения колебательной мощности [6]. Эти методы позволяют дать простую и наглядную оценку акустической мощности, излучаемой системой помогают определить утечку колебательной энергии в опоры, т. е. демпфирующие свойства опор уточнить критерии виброзащиты. Суммарный поток колебательной энергии, или активную колебательную мощность, Л/а используют для вычисления эффективных частотных характеристик, которые, несмотря на некоторую условность, являются наиболее обоснованным результатом усреднения характеристик системы в отдельных точках [2, И]. В диффузных вибрационных полях, возбуждаемых случайным шумом, потоки энергии являются основными расчетными величинами [10]. [c.326]

Апериодические искатели [15—17]. Для излучения и приема коротких (до единиц наносекунд) импульсов применяют искатели с преобразователями, состоя-пщми из относительно толстого керамического пьезоэлемента 1 (рис. 38, а) с припаянной к нему конической ловушкой 4 из материала с характеристическим импедансом, близким к значению для пьезокерамики. Пьезоэлемент поляризован так, что пьезомодрь з имеет максимум у рабочей поверхности 2 и убывает до нуля у тыльной поверхности 3 (рис. 38, б). Преобразователь практически апериодичен и преобразует электромагнитные колебания в акустические и обратно без заметных искажений. При приеме преобразователь ставят в режим, близкий к короткому замыканию Н < т /Со Ти — длительность импульса Со — емкость пьезоэлемента). Искатели с апериодическими преобразователями применяют в шпрокодиапа-зонных толщиномерах, они позволяют измерять эхо-методом стальные деталп толщиной >0,1—0,2 мм. [c.192]

Другой метод анализа воздушных экранов основан на предположении, что смесь пробки и резины, называемая корпрен, акустически эквивалентна воздуху. При значениях т = 1 2 для пробки и т = 7збоо для воздуха можно видеть, что это не очень хорошее предположение. На самом деле пробка имеет лучшее согласование импедансов с водой, чем сталь (т=26). А малая скорость звука в пробке является ее дополнительным преимуществом. Длина волны в пробке равна 0,1 длины волны в стали, поэтому пробковый экран может быть намного тоньше, чем эквивалентный стальной экран. [c.324]

К настоящему времени предложено несколько подходов к определению импеданса барабанной перепонки. Один из самых первых (Troger, 1930) основан на измерении энергии отраженной волны, поскольку ее легче измерить. Другой способ заключается в том, что на барабанной перепонке выбирается определенная точка, например точка присоединения рукоятки молоточка (umbo), и импеданс определяется относительно этой точки (Fis hler et al., 1967). Недостаток этого метода тот, что фактически измеряется не импеданс барабанной перепонки, а механический импеданс слуховых косточек, нагруженных, барабанной перепонкой, или его акустический эквивалент. [c.165]

Увеличение звукового давления в области тени обусловлено возникновением в окружающей среде периферических волн, распространяющихся вокруг оболочки и вызванных возбуждением бегуцщх волн по оболочке. Для анализа этого явления можно применить преобразование Ватсона рядов по цилиндрическим функциям, описывающих звуковое поле, в быстро сходящиеся (при больших значениях fea) ряды. Преобразование тригонометрических рядов методом Ватсона для акустически жесткого или мягкого цилиндров вьшолнено в работах [59, 63]. Вывод выражений для упругого цилиндра вьшолняется тем же способом. Отличие заключается в том, что в данном случае в выражении для функции Л (v), входящей в формулу (5.30), появляется множитель, зависящий от модовых импедансов цилиндра Z , рассматриваемых как функция индекса. [c.227]

Контроль дефектоскопом. Широко применяемым прибором неразрушающего контроля клеевых соединений металлов и неметаллических материалов является дефектоскоп ИАД-2. В основу работы прибора положен импедансиый акустический метод, основанный на использовании зависимости изменения силы реакции клеевого изделия на приложенный к изделию колеблющийся стержень от величины сцепления (проклея либо непроклея) между отдельными элементами конструкции. [c.104]

Принцип акустического метода. Когда совершающий продольные колебания стержень / (рис. 5 4) соприкасается с участком изделия, имеющим хорошее соединение (положение а), то в этом случае вся конструкция колеблется как единое целое и мечаническое сопротивление (механический импеданс), оказываемое изделием стержню, определяется жесткостью всей конструкции. Здесь сила реакции изделия на стержень имеет большую величину Хра. [c.104]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...