Наблюдение ультразвуковых волн

Уже в 1866 г. А. Тепл ер [2063—2065] применил теневой метод для визуального наблюдения звуковых волн, возбужденных электрической искрой. Этот метод впоследствии был усовершенствован Вудом 121721 в 1899 г. и М. Теплером [20661 в 1908 г. ). Начиная с 1930 г. с развитием техники получения ультразвука были созданы более совершенные оптические методы наблюдения ультразвуковых волн. В отличие от описанных ранее методов, применимых как для ультразвуковых, так и для звуковых частот, новые оптические методы, рассматриваемые ниже, могут быть использованы только в области ультразвука, т. е. для звука с достаточно малой длиной волны. [c.160]

Крайне важно, что метод косвенного наблюдения ультразвуковых волн при помощи диффракции света может быть применен как к бегущим, так и к стоячим волнам. В первом случае мы имеем дело с ультразвуковой решеткой, движущейся со скоростью звука перпендикулярно к направлению распространения света. В этом случае будет иметь место эффект Допплера для света. Если луч света частоты v , падающий перпендикулярно на звуковую волну, отклоняется при этом на угол то первоначальная скорость света С изменяется на величину где с—скорость звуковой волны. Частота света к-го диффракционного порядка определяется вследствие эффекта Допплера следующим выражением [c.171]

Фиг. 236. Схема оптической установки для наблюдения ультразвуковых волн.

Наблюдение ультразвуковых волн 131—134, 160—168, 192, 193, 198 [c.718]

Оптические методы наблюдения ультразвуковых волн 160 [c.718]

Для дистанционной регистрации акустических колебаний поверхности объекта контроля могут применяться оптические, СВЧ и акустические волны в воздухе с использованием эффектов интерференции и эффектов Допплера. Например, бесконтактное оптическое наблюдение за колебаниями поверхности контролируемого твердого тела осуществляется с помощью интерферометра. Луч лазера расщепляется полупрозрачным зеркалом на два луча, которые отражаются от неподвижного зеркала и изделия, поверхность которого колеблется под действием ультразвуковой волны. Лучи принимаются фотоумножителем. Чувствительность метода при приеме в 500 раз меньше, чем при иммерсионном способе контроля. Кроме того, интерферометр — это довольно сложное, громоздкое, чувствительное к вибрациям [c.224]

Бесконтактное оптическое наблюдение за колебаниями поверхности контролируемого твердого тела осуществляют с помощью интерферометра [39]. Луч лазера 1 (рис. 1.39) расщепляется полупрозрачным зеркалом 2 на два луча они отражаются от неподвижного зеркала 3 и изделия 4, поверхность которого колеблется под действием ультразвуковой волны. Лучи принимаются фотоумножителем 5. Разность хода лучей в плечах интерферометра равна нечетному числу четвертей световых волн. Длина волны выбирается довольно большой (6,328-10 м от гелий-неонового лазера). Косинусоидальный закон изменения интенсивности интерферирующих лучей при колебаниях поверхности изделия аппроксимируется линейной зависимостью при амплитуде до 3-10" м. [c.68]

Оригинальный метод наблюдения нелинейного взаимодействия ультразвуковых волн был применен в [37]. В этой работе в качестве приемника использовались расщепленные в магнитном поле уровни ядерных спинов арсенида галлия. Величина магнитного поля подбиралась такой, чтобы разностная частота двух взаимодействующих ультразвуковых волн (25 и 10 Мгц) соответствовала переходу между двумя подуровнями. При включении ультразвука наблюдалось насыщение сигнала ядерного магнитного резонанса на частоте 15 Мгц, В работе указывается несколько механизмов, которые могли бы привести к этому эффекту, но наиболее вероятным авторы считают нелинейное взаимодействие ультразвуковых волн. [c.336]

Оптический метод основан на наблюдении изменений показателя преломления жидкости, возникающих вследствие периодических изменений плотности в ультразвуковой волне [7,8]. Основным преимуществом этого метода является то, что в ультразвуковое поле не вводится постороннее тело, которое могло бы исказить поле. Этот метод безынерционен и позволяет в известной степени анализировать форму волны. [c.330]

Калориметрический метод, основанный на наблюдении интегрального эффекта нагревания рабочего объема жидкости в сосуде Дьюара, дает возможность измерять интенсивность ультразвуковых волн [1]. Однако калориметры инерционны и не позволяют исследовать форму поля и волн. Кроме того, чувствительность приемных устройств, используемых в калориметрическом методе, является функцией частоты и амплитуды. Калориметры еще в большей степени, чем пьезоэлектрические и магнитострикционные чувствительные элементы, искажают поле. [c.330]

Термоэлектрический метод основан на наблюдении эффекта нагревания твердой оболочки термопары вследствие поглощения в ней энергии ультразвуковых волн [2], С его помощью можно измерять интенсивность ультразвуковых колебаний, однако термопары, так же как и калориметры, инерционны и чувствительность их зависит от частоты и амплитуды волны. [c.330]

Искажение формы волны в процессе распространения в жидкости четко проявляется также пр1 наблюдении дифракции света на ультразвуковых волнах большой амплитуды. Суть этого явления состоит в том, что изменение опти- Р с. 16. ческого показателя преломления [c.79]

На рис. 187 изображена схема установки для наблюдения дифракции света от ультразвуковой решётки. Пластинкой кварца, возбуждаемой на своей собственной частоте ламповым генератором, в сосуде с жидкостью создаются ультразвуковые волны. От электрической лампы перпендикулярно к направлению распространения ультразвука через сосуд проходит плоскопараллельный пучок света, образуемый щелевой диафрагмой и конденсорной линзой. [c.294]

Рис. 187. Схема установки для наблюдения дифракции света на ультразвуковых волнах (монохроматический свет для наглядности световые пучки сделаны видимыми).

По фотографиям ультразвуковых волн в прозрачных твёрдых телах, а также из наблюдений дифракции света на ультразвуковой решётке можно, как об этом мы говорили раньше, определить длину волны ультразвука и, зная частоту колебаний, найти скорость распространения ультразвуковых воли. Поскольку плотность образца известна, можно далее весьма точно вычислить модуль Юнга этого образца. [c.385]

Рис 177. Схема установки для наблюдения дифракции света на ультразвуковых волнах. [c.286]

Эксперименты по наблюдению искажения формы ультразвуковой волны в жидкости. На рис. 229 приведена схема [c.379]

Приборы для обнаружения разломов, разрывов, трещин и других дефектов в материалах (стержнях, трубках, профилях, изделиях, прошедших механическую обработку, таких как винты, иглы и т.д.). Они действуют либо на основе наблюдения картины на электроннолучевом экране, получаемой от магнитных изменений, либо путем прямого считывания изменений магнитной проницаемости, указываемых на градуированной шкале, либо за счет использования ультразвуковых волн. В последнюю группировку входят ультразвуковые приборы для контроля паяных или сваренных соединений, которые действуют на основе того принципа, что любой разрыв непрерывности в среде, через которую проходят ультразвуковые волны. отклоняет луч. Дефекты можно измерять либо путем наблюдения ослабления луча, либо с помощью методов отражения. Наблюдения можно проводить на экране электронно-лучевой трубки. [c.172]

Рис. 12.2. Схема экспериментальной установки для наблюдения дифракции света на ультразвуковых волнах.

Рис. 51. Прибор для наблюдения стоячей ультразвуковой волны в трз бке Кундта.

Согласно данным Брандта и Фройнда 13521 и Пирсона [1547], визуальное наблюдение ультразвуковых волн в трубке Кундта возможно также при помощи табачного дыма, тумана из нашатыря, соляной кислоты и других веществ. Под действием ультразвука происходит коагуляция частиц дыма или тумана, которые затем быстро сбиваются в пучности колебаний. Для звуковых волн слышимого диапазона этот метод был предложен Штроманом [2015]. Паркер [1506] измерял длину волны ультразвуковых колебаний с частотой 92—800 кгц в воздухе, кислороде и азоте при помощи дыма окиси магния. Применяя туман соляной кислоты можно на полированной цинковой пластинке получить фигуры травления, аналогичные пылевым фигурам Кундта. [c.135]

Для наблюдения ультразвуковых волн, получаемых от пьезокварцевого излучателя, теневой метод впервые был применен Тавилем [2043]. [c.161]

Фиг. 240. Схема оптической установки для наблюдения ультразвуковых волн методом вторичной интерференции (по Гидеману).

Это есть вязкость, введенная Стоксом при выводе его уравнения вязкой жидкости, но опущенная в ранней стадии его рассуждений. В выводе, приводимом в большинстве учебников по гидродинамике, молчаливо предполагается с самого начала, что = 0. Однако Из наблюдений главным образом затухания ультразвуковых волн стало очевидным, что величина должна быть довольно большой, и Карим (Karim) и Розенхед (Rosenhead, 1952 г.) дали обзор причин существования конечного второго коэффициента вязкости в жидкостях и газах. [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]

К настоящему времени методы голографии легли в основу новых направлений исследования, представляющих значительный научный и прикладной интерес. Универсальность принципа голографической регистрации, основанного на общности явлений интерференции и дифракции для волновых процессов различной физической природы и различной частоты, открыла ранее недоступные возможности наблюдения этих процессов, связанные с реализацией голографии в рентгеновском, инфракрасном, радиоволновом диапазонах спектра электромагнитных колебаний, на ультразвуковых волнах, квазичастицах различной природы, а также на дебройлевских волнах частиц. [c.7]

В этой главе будут рассмотрены экспериментальные методы, а также результаты исследования различных нелинейных эффектов. Понятие волн конечной амплитуды с точки зрения экспериментатора несколько условно, так как возможность наблюдения различных нелинейных эффектов определяется не только интенсивностью звуковых волн, но также чувствительностью и точностью измерительной аппаратуры. Например, рассматриваемые ниже методы исследования искажения ультразвуковых волн в жидкостях с успехом применялись для волн, интенсивность которых с точки арения обычных представлений в достаточной мере мала. В этой главе, предполагая, что читатель знаком с методами акустических измерений в линейной акустике, приведенными в целом ряде руководств, мы остановимся только на методах, являющихся в некоторой мере споцифическимп при исследовании нелинейных эффектов. [c.139]

Схема устаяовю для наблюдения дифракции на ультразвуковых волнах [c.233]

На рис. 180 приведена фотография отражения и преломления ультразвуковых волн на границе вазелинового масла и раствора поваренной соли (внизу) граница двух сред точно соответствует нижнему краю тёмной полосы. На этой фотографии мы видим волны, отражённые от границы раздела, и волны преломлённые, проходящие из вазелинового масла в раствор поваренной соли. На рис. 181 дана фотография, показывающая фокусирующее действие цилиндрического зеркала на ультразвуковые волны. Поскольку длины ультразвуковых волн значительно меньше размеров зеркала, мы можем в этом случае пользоваться геометрическим понятием ультразвукового луча. Более внимательное наблюдение обнаруживает, однако налнчие дхоричных учей, возникающих благодаря интерференции падающих и отражённых волн. [c.287]

Непосредственное наблюдение пилообразной формы волны. Описанный выше метод изучения искажения формы ультразвуковой волны конечной амплитуды в жидкости имеет свои преимущества и недостатки. К числу первых относится высокая чувствительность метода оказывается, например, возможным обнаружение на частоте 1 мггц гармоник высоких номеров в воде при интенсивности менее чем десятые ватта на квадратный сантиметр. Недостатком метода является сравнительно сложный и трудоемкий способ измерения абсолютных значений амплитуды гармоник. [c.384]

При наблюдении искажения формы ультразвуковой волны в воде на частоте 1 мггц (см. рис. 232) было замечено, что эта форма меняется во времени при длительном излучении и достаточно большой интенсивности картина, в особенности в свеженалитой водопроводной воде, вообще становится неустойчивой. Так, при интенсивности, большей ЗО-т-40 вт/см , форма волны становится слишком неустойчивой, чтобы ее можно было удачно сфотографировать [c.405]

Рис. 1. Схема опыта по наблюдению усиления ультразвуковых волн в полупроводниках 1,1 — кварцевые преобра-.эднатели (1 —для излучения, Г —для приема ультра-звукоиых волн) 2 — буфера а, Ь — электроды, к к-рым прикладывается дрейфовое поле Е .

На рис. 3-32 изображена принципиальная схема такого дефектоскопа. С нижней стороны исследуемого объекта 1 устаиавливается пьезоэлектрическая пластинка 3, излучающая ультразвуковые колебания. Часть ультразвуковых волн отражается от границы дефекта 2 и дальше не проходит. Оставшиеся ультразвуковые волны при помощи акустической линзы 4 проектируются на поверхность жидкости 5. На поверхности жидкости при этом возникает рельефное звуковое изображение, которое при помощи оптической системы преобразуется в видимое изображение и проектируется на экран 9. Со стороны стрелки А мы можем наблюдать изображение дефекта. Применяя высокочастотные звуковые колебания, например порядка нескольких десятков миллионов в секунду, мы получим на экране изображения мельчайших микроскопических дефектов, находящихся внутри контролируемого объекта. Для наблюдения таких мельчайших дефектов, по размеру соизмеримых с длиной ультразвуковой волны (что составляет несколько микрон), можно применить обычный [c.113]

Рис. 4.15. Последовательные ультразвуковые импульсные сигналы, отраженные от граней кристалла. Интервал времени между последовательными импульсами измеряется при наблюдении картины на экране осциллографа. Этот интервал — время прохождения ультразвуковым импульсо.м двойной длины образца. Затухание волны можно найти по уменьшению высоты последовательных импульсов с учетом потерь на отражение на гранях образца. Напряженпе, снимаемое с преобразователя, прямо про--порционально механическому напряжению в ультразвуковой волне. (Н. Л. Мс5к1гп п.)

Другой метод изучения нелинейных искажений состоит в наблюдении формы волны при помощи широкополосной аппаратуры — приемника и усилителя. Так, при измерениях в воде на ультразвуковой частоте 1 МГц желательно иметь собственную частоту приемной кварцевой пластины не менее 10 МГц и усилитель, пропускающий частоты в полосе до 10 МГц. На рис. 3.5 приведены осциллограммы формы плоской ультразвуковой волны в воде на частоте 1 МГц синусоидальной у излучателя (х=0) (интенсивность волны 5-10 Вт/м ). При удалении приемной кварцевой пластинки от излучателя видно, как волна принимает тш-лообразную форму. Следует обратить внимание, рассматривая эти осциллограммы (фотографии получены с экрана катодного осциллографа), что пилообразная волна несимметрична нижняя ее половина несколько меньше по амплитуде и более плавная. Кроме того, имеются небольшие осцилляции в верхней части осциллограммы они вызваны, по-видимому, либо недостаточной шириной полосы пропускания приемного тракта, либо явлением дисперсии, обусловленной наличием пузырьков газа в воде ([1], с. 97). Заметим, что на больших расстояниях (>20 см) амплитуда волны заметно убывает. [c.75]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...