Ультразвуковые волны в природе

Ультразвуковые волны в природе [c.573]

Ультразвуковые волны в природе,573 [c.722]

Инженеры получили техническое средство — ультразвук . Ультразвуковые волны в принципе не отличаются от слышимых звуковых волн, но имеют более высокую частоту. Колеблющаяся поверхность передает энергию колебаний воздуху, а воздух передает эту энергию в виде вынужденной волны. Когда волна достигает наших ушей, то мы воспринимаем ощущение звука, вызванного вибрирующей поверхностью, если частота колебаний лежит в пределах от 18 до 18 ООО Гц. Если вибраторы создают волны более высоких частот, то хотя их природа, в сущности, такая же, как и слышимых волн, мы не можем их слышать, и поэтому по аналогии они называются ультразвуковыми. Ультразвуковые волны обладают рядом замечательных свойств одно из них заключается в том, что они могут передавать существенно большую анергию из одной точки в другую по сравнению с обычными звуковыми волнами. [c.123]

Исследованию распространения ультразвуковых волн в жидкостях посвящено большое количество работ [1, 129—132]. Теория, связывающая скорость распространения ультразвука в жидкостях с составом и строением молекул последних, отсутствует. Одновременно получили широкое распространение не имеющие теоретического обоснования эмпирические правила, как будто намечающие подобную связь. Вполне понятно поэтому желание исследователей увеличить экспериментальный материал о распространении звука в жидкостях и таким путём определить границы применимости эмпирически установленных закономерностей и попытаться установить их природу. Это обстоятельство является одной из причин обилия в литературе исследований скорости и поглощения звука в жидкостях. Большую роль при этом играло и то обстоятельство, что ультраакустические измерения методически просты и позволяют определять скорость и затухание звука в жидкостях, взятых в очень небольших количествах. Указанные измерения возможно производить практически при любых температурах, начиная от температур, близких к абсолютному нулю [133—135], и кончая критической температурой [4, 136, 137, 357]. [c.149]

Частота упругих волн, слышимых человеческим ухом, находится в пределах 16—2- 10 гц. Упругие колебания с частотой свыше 2 10 гц называются ультразвуком. По своей природе ультразвуковые волны не отличаются от слышимых звуковых волн. Но благодаря большим частотам, а следовательно, малым длинам волн они обладают рядом особенностей и создают своеобразный эффект на трущейся поверхности. [c.60]

По своей природе ультразвуковые волны ничем не отличаются от звуковых волн. Однако благодаря большим частотам и, следовательно, малым длинам волн они обладают рядом особенностей. В настоящее время удаётся получать ультразвук с частотой колебаний до нескольких сот миллионов герц, что соответствует длине волны в воздухе см, т. е. величине такого же порядка, как длина световой волны. [c.161]

Предложения осуществить при помощи ультразвука скрытую (неслышимую) связь в воздухе на расстояния порядка километра и более, направляя ультразвук острым пучком от излучателя в точку приема, продолжают поступать и в настоящее время. Они возникают, по-видимому, по той причине, что в популярной литературе часто говорится, что ультразвуковые волны большой частоты во многом ведут себя аналогично световым волнам, и недостаточно подчеркивается коренное ра личие между этими волнами. Такая аналогия наводит неподготовленного читателя на мысль, что ультразвук так же может распространяться на большие расстояния, как и свет, что совершенно неверно, ибо природа упругих волн совсем иная, чем природа света. [c.194]

Для целей интроскопии могут быть использованы почти все виды проникающих излучений. С этой точки зрения можно считать, что в природе нет непрозрачных сред все они прозрачны для того или иного вида или спектра проникающих излучений. Металлы, например, хорошо пропускают электромагнитные волны очень короткой длины и ультразвуковые волны высокой частоты. Полупроводники и некоторые сплавы прозрачны для инфракрасных лучей. Бетон, кирпич и дерево, например, прозрачны для радиоволн и т. п. Выбор вида излучения ч его энергетического спектра зависит ог физических свойств исследуемой среды (материала). [c.284]

К числу параметрических эффектов в широком смысле слова можно отнести и взаимодействия акустических волн с волнами иной природы, о которых коротко рассказывалось в гл. V, 4. Например, дифракция света на ультразвуке есть, по-существу, рассеяние света в среде, плотность которой изменена под действием ультразвуковой полны. Однако таких эффектов мы здесь рассматривать ие будем, а ограничимся случаем чисто акустической [c.145]

Как уже отмечалось выше, ультразвук и звук — это волны одной природы. Поэтому все основные явления акустики наблюдаются и в ультразвуковой области частот. [c.68]

Звук по своей физической сути является механической волной с продольным распространением. Для распространения ультразвука необходим материальный субстрат (вещество), при этом колебания передаются от одной субстратной единицы (частицы вещества) к другой, т. е. осуществляется перенос энергии. Имея волновую природу, звук в полной мере подчиняется всем тем законам, которые применимы к другим волновым процессам, например свету. Основными характеристиками ультразвуковой волны являются длина, амплитуда, частота, период, скорость. [c.45]

Рассеяние обусловливается тем, что материал не является строго однородным. В нем имеются граничные поверхности, на которых звуковое сопротивление внезапно изменяется, поскольку там соприкасаются по сути два вещества с различной плотностью или скоростью звука. Такими неоднородностями могут быть, во-первых, просто посторонние включения, например неметаллические включения в поковках или поры. Во-вторых, ими Могут быть собственно дефекты материала — естественные или намеренно полученные, как пористость в материалах, изготовленных методами порошковой металлургии. Однако возможны и материалы, неоднородные по самой своей природе, например литейный чугун, который представляет собой конгломерат зерен феррита и графита, совершенно различных по своим упругим свойствам. В других случаях кристаллиты различной структуры и разного химического состава как бы пронизывают друг друга, как в латуни и сталях. Но даже если материал состоит только из кристаллов одного вида, он может быть неоднородным для ультразвуковых волн, если зерна расположены беспорядочно, поскольку отдельные кристаллы всегда имеют различные упругие свойства в различных направлениях, а следовательно, и разные скорости звука. Такие материалы называют анизотропными. Упругая анизотропия является обязательным свойством металлов только у разных металлов она проявляется более или менее резко. [c.129]

Природа дефекта. В кованом и катаном металле наблюдаются следующие типы дефектов а—волосовины, б — внутренние трещины, в — ликвационная зона иг — поры. Поскольку в одном и том же образце могут быть два или более типов дефектов, желательно иметь возможность их различать. Дефекты типов а и б (внутренние трещины) обычно можно отличать от дефектов типов виг (ликвации и поры) по рассеиванию вдоль длины стержня или заготовки и по положению дефекта в сечении образца. Если образец имеет круглое сечение, то обычно его вращения уже достаточно для того, чтобы отличить трещину от ликвации, так как эхо обычно исчезает, когда ультразвуковые волны распространяются вдоль плоскости трещины. Вообще говоря, можно считать, что при наличии достаточного опыта в исследовании различных типов дефектов и при параллельном применении других методов определение природы дефекта становится возможным. [c.284]

Для определения местоположения дефектов (раковин, трещин и других отклонений от однородности состава и структуры) при неразрушающих испытаниях могут использоваться различные волновые процессы. Классическими примерами волновых процессов являются процессы распространения ультразвуковых и электромагнитных волн в среде без затухания. При распространении тепловых колебаний и электромагнитных волн в проводящей среде имеет место столь большое затухание, что соответствующие процессы переноса энергии можно рассматривать как процессы диффузии. Поскольку описанные простые процессы переноса имеют много общего, удобно в дальнейшем относить их и те процессы, которые можно разложить на совокупность таких процессов, к одной группе общих по своей природе волнообразных процессов. [c.332]

Вследствие малости длин волн ультразвук распространяется направленным пучком — своего рода лучом , и отражение его, воспринятое вибратором, может выдавать неразличимые в темноте или тумане предметы. Природа давно освоила этот принцип — летучие мыши прекрасно ориентируются в своих ночных полетах, благодаря ультразвуковой эхолокации. [c.112]

Ультразвуковой способ обработки представляется в целом сложным комплексом процессов. Экспериментальные данные характеризуются непостоянством в основном из-за неопределенности концентрации абразива в зоне резания и в связи с большим числом действующих параметров. Не вызывает сомнения то, что основным фактором является разрушение материала ударами зерен абразива, так как без абразива эрозия едва заметна. Но в отношении природы сил, вызывающих движение зерен абразива и удары об обрабатываемую поверхность, существовало несколько гипотез. Такими действующими силами могли быть силы звукового поля и гидродинамических течений (звуковой ветер), ударные волны, возникающие при аннигиляции кавитационных пузырьков, а также механические удары торца инструмента по зерну. В последнем случае возможны три варианта 1) удар следует по зерну, лежащему на обрабатываемой поверхности 2) удар наносится зернами, взвешен- [c.260]

Современные представления о природе взаимодействия света со звуком сложились под влиянием пионерских работ Л. И. Мандельштама и Л. Бриллюэна (см. [1]), которыми впервые было предсказано существование тонкой структуры рэлеевской линии рассеяния. Эти работы послужили стимулом к открытию в 1932 г. Дебаем и Сирсом и независимо от них Люка и Бикаром (см. [2J) явления дифракции света на ультразвуковых волнах в жидкости. С тех пор было опубликовано большое число как теоретических, так и экспериментальных работ (см. монографию [1] и обзоры [3— 5]), посвященных различным аспектам рассеяния света на звуке, в том числе и изучению с его помощью тепловых возбуждений в жидкостях и твердых телах. В результате этих исследований было получено много физически важных результатов. В частности, удалось экспериментально обнаружить сверхстоксово поглощение и дисперсию звука в жидкостях. [c.339]

Радиационное давление свойственно всем волнам вообще, независимо от их природы и волны на поверхности жидкости, и звук, и свет давят на пре- пятствия. Экспериментальное доказательство сушест-увования светового давления, полученное русским Гф изиком П. Н. Лебедевым, явилось выдающимся .- кла дом в науку и принесло славу блестящего экспериментатора нашему соотечественнику. Его ученик А. Б. Альтберг, будучи еще студентом, построил первый звуковой радиометр и доказал существование радиационного давления звука. Чтобы почувствовать, насколько непросты были его опыты, проведенные в начале этого столетия, достаточно вдуматься в их условия. Молодой ученый экспериментировал со звуковыми волнами в воздухе длиной порядка 10 см, излучателем которых служила стеклянная трубка, возбуждаемая трением. Громкость звука, обеспечивающего снятие надежных показаний радиометра, была настолько велика, что исследователь мог проводить эксперимент, только закрыв слуховые проходы ушей стеклянными шариками. Вы будете ставить аналогичные опыты с ультразвуковыми волнами в воздухе, имеющими не меньшую интенсивность, но не будете [c.109]

Прозрачность оказалась понятием относительным. Вероятно, абсолютно непрозрачных тел в природе вообще не существует. Так большинство диэлектриков, поглощая световые волны, прозрачны для радиоволн, гамма- и рентгеновских лучей. Металлы непрозрачны для электромагнитных волн (лишь очень жесткие рентгеновские и гамма-лучи проникают сквозь сравнительно небольшие толщи металла), но они обладают хорошей прозрачностью для ультразвуковых колебаний. Даже земной шар оказывается прозрачным для потока нейтрин. [c.62]

Еслп усиление превосходит затухание упругих волн в кристалле, наступает самовозбуждение системы, сопровождающееся генерацией когерентных фононов. Увеличение мощности распространяющихся через образец акустич. импульсов в условиях АИР позволило обнаружить ряд новых явлений, имеющих место в когерентной оптике, — ультразвуковые спиновое ахо и самоиндуцироваиную прозрачность. Значительно большее время прохождения акустич. импульса через среду но сравнению с онтич. импульсом даёт возможность получить в этих случаях более точную информацию о механизмах взаимодействия волн ра-зл. природы со средой, При исследовании АПР в кристаллах с нараэлектрич. центрами обнаружено взаимодействие гиперзвука с нараэлектрич, центрами — модуляция диполь-дипольных связей. [c.44]

Природа звука и ультразвука одна и та же, однако длина ультразвуковых волн значительно меньше. Малая длина волны позволяет посылать ультразвук в желаемом направлении узким пучком, подобно лучу света. Ультразвуковые волны проходят металлы большой толщины почти не осл бквая. Но они заметно теряют мощность, если на пути встречается хотя бы очень тонкая трещина. Эти свойства ультразвука и легли в основу создания ультразвуковых дефектоскопов. [c.550]

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]

К нелинейным эффектам в известном смысле можно причислить и так называемое радиационное давление или давление ультразвукового излучения, которое, в частности, проявляется в виде постоянных пондеромоторных сил, действующих на препятствия, расположенные на пути распространения ультразвуковой волны. Давление ультразвуковою излучения существует и в свободном ультразвуковом поле в виде постоянной составляющей давления. Радиационное давление присуще любому волновому процессу независимо от его природы отю связано с изменением у препятствия величины переносимого волной импульса. Возникающие прп этом пондеромотор-ные силы малы известно, что для регистрации, например, давления света требуются весьма чувствительные приспособления. Давление ультразвукового излучения также является малой величиной по сравнению с амплитудой переменного давления в ультразвуковой волне. Тем не менее радиационный эффект следует непосредственно из линейных уравнений электродинамики и линеаризованных уравнений гидродинамики. Нелиней1юсть же точных уравнении гидродинамики приводит при расчете давления ультразвукового излучения к поправкам , соизмеримым с величиной эффекта, вычисленной в первом ириблпженни, в отличие от нелинейных поправок к другим акустическим параметрам, таким, например, как скорость звука, плотность энергии и т. д., в которые они входят в качестве величин второго и более высоких порядков малости. Эти сравнительно большие поправки к давлению ультразвукового излучения и представляют собой собственно нелинейный эффект. Отличие акустических [c.104]

Ешё ученик П. Н. Лебедева Н. П. Неклепаев в 1910 г., занимаясь экспериментальной проверкой формулы для коэффициента поглощения, нашёл, что для воздуха при частоте 400 кгц поглощение примерно в 2 раза больше вычисленного по теоретической формуле. П. Н. Лебедев уже тогда указал на то, что при высоких частотах, когда длина ультразвуковых волн становится очень малой, следует принимать во внимание молекулярную природу газа. [c.194]

В работе приводятся экспериментальные данные по комплексному исследованию скорости распространения и поглощения ультразвуковых волн, коэффициента сдвиговой вязкости в зависимости от р — — Т состояния к-пропанола и и-бутанола по изотермам, изобарам и изо- хорам. > I Полученные экспериментальные данные обсуждаются с целью выяснения природы вязко-стного механизма в ассоциированных жидкостях. Делается предположение, что в низкотемпературной области существования спиртов основную роль в вязкостном механизме играет реакция полимеризации. i Таблиц 4, библиогр, 7 назв. [c.216]

Упругие волны —звук —принято делить на ик-фразвуковые с частотой до 20 Гц, звуковые, частота которых лежит в пределах от 20 Гц до 20 кГц, ультразвуковые с частотой от 20 кГц до 1000 МГц и гипер-звуковые, частота которых превышает 1000 Мгц ). Несмотря на то, что слышимый звук и ультразвук — это волны одной природы, для получения ультразвука заметной интенсивности необходимо применять специальные излучатели. Два типа излучателей — пьезоэлектрические и магнитострикционные—пользуются наибольшей популярностью в науке и технике. Поскольку магнитострикционные излучатели значительно более доступны, чем пьезоэлектрические, мы в дальнейшем и рекомендуем изготовление именно этого типа излучателей. [c.7]

Ультразвуковые волны встречаются в природе и в обыденной жизни довольно часто и иногда имеют такую интенсивность, что отсутствие дополнительной нагрузки от них на человеческое ухо можно считать за счастье таков, например, шум от паровых гудков и турбин авиационных двигателей. Вращающийся шлифовальный круг при обработке деталей излучает кроме слышимого шума еще и интенсивные ультразвуковые волиы, причем в области высоких частот, используемых для испытаний материалов, а именно примерно от 100 кГц до 10 МГц и более. [c.14]

Природа сейсмических границ , на которых происходит образование волн РЗ. Сопоставление экспериментальных данных с расчетными для толсто- и тонкослоистой моделей сред с однородными слоями показало, что при качественном сходстве часто отмечаются значительные количественные отличия. В частности, иногда отношения амплитуд обменных и продольных волн значительно превосходят расчетные величины. Вероятно, в этих случаях волны РЗ образуются на начке тонких слоев с различными параметрами V > нVs. Для изучения структуры таких пачек необходимо дальнейшее совершенствование методов ультразвукового каротажа (УЗК) в направлении получения детальных данных о скоростях поперечных волн, в том числе и в низкоскоростных разрезах. [c.211]

Механизм ультразвуковой коагуляции аэрозолей весьма сложен, и неудивительно, что полная количественная теория этого явления отсутствует. В ультразвуковой волне частицы аэрозоля тем точнее следуют за колебаний уш среды, чем ниже частота колебаний, чем меньше масса и плотность частиц и чем выше вязкость газообразной фазы. Соотноишнпе в амплитудах колебаний частиц аэрозоля и газовой фазы в зависимости от размеров частиц аэрозоля изображено на рис. 144. Можно указать два основных фактора, вызывающих коагуляцию 1) силы притяжения осциллирующих частиц, имеющие гидродинамическую природу, и 2) увеличение вероятности соударений частиц. С. В. Горбачев и А. Б, Северн1.1Й [269 показали, что под действием акустического поля между капельками тумана возникают пондеромоторные силы, аналогичные тем, которые возникают между частицами в потоке. Действие этих сил будет способствовать коагуляции аэрозоля. Также способствовать коагуляции будет увеличение числа соударений между частицами, поскольку такие соударения практически всегда бывают неупругими и ведут к агрегации частиц. [c.266]

Несколько важных работ было посвящено анализу природы дисперсии в композиционных материалах непосредственно с помощью ультразвукового метода. Ассай и др. [15 ] выявиди снижение фазовой скорости по частоте, предсказываемое различными теориями [134] для волн, распространяющихся вдоль углеродных и борных волокон, соединенных карбонизованным фенольным связующим. В неармированном карбонизованном фенольном связующем фазовая скорость не зависит от частоты до частот порядка 4 МГц, а наличие армирующих волокон при частоте 3 МГц вызывает изменение фазовой скорости порядка Aviv 0,20 (рис. 16). [c.307]

Важным шагом в направлении к реальным представлениям о природе распыления жидкости акустическими колебаниями является теоретическое исследование механизма возбуждения капиллярных волн конечной амплитуды на поверхности жидкости в слое, выполненное Пескиным и Рако [19]. Наиболее обширное и методически обоснованное экспериментальное исследование процесса распыления жидкости в слое принадлежит Штамму и Польману [20, 21]. Как и Ланг, эти авторы полагают, что существование постоянного соотношения между средним диаметром капель аэрозоля D и длиной капиллярных волн служит веским доводом в пользу капиллярно-волновой гипотезы. По их мнению, кавитации в процессе распыления отводится негативная роль. В лаборатории Польмана создана экспериментальная ультразвуковая установка для изготовления высококачественных порошков из сравнительно легко- [c.340]

В соответствии с полученным решением, даже при незначительном превышении амплитуды колебаний А порогового значения А амплитуда капиллярно-гравитационных волн должна экспоненциально нарастать. Это заканчивается разрушением гребней вследствие неустойчивости с образованием капель жидкости. На самом деле образование капель происходит при значительно больших амплитудах колебаний поверхности жидкости. Так, в области инфразвуковых частот (от 10 до 30 гц) капли начинают отделяться при А > тА (т=7—8) [13] в области ультразвуковых частот (от 10 до 1500 кгц) капли начинают отделяться уже при т=4 [14]. Чтобы объяснить наблюдаемую аномальную устойчивость капиллярных волн при А > А , Эйзенменгер ввел в декремент затухания член-8, зависящий от амплитуды капиллярных волн а, а именно (с — коэффициент, зависящий от частоты, температуры и природы жидкости). В результате выражение для декремента затухания капиллярных волн приобрело вид [c.369]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...