Отражение и преломление акустических волн

Отражение и преломление акустических волн [4]. В наиболее общем случае на границе раздела двух твердых [c.196]

Контроль акустический — Акустические свойства сред 191 — 196 — Классификация методов 201—204 — Оборудование см. по. названиям, например Преобразователи пьезоэлектрические — Основные понятия 189—191 — Схемы отражения и преломления акустических волн 196 — 201 — теневой — Виды помех п помехоустойчивость 253 — Общие принципы разработки методики контроля 253 — 263 — Основные положения 249, 250 — Особенности зеркально-теневого метода 251—253 — Расчет ослабления амплитуды сигнала 250, 251 [c.350]

Граница двух жидких сред. Контролируемая неразрушающими методами среда всегда твердая, поэтому этот случай в практике АК не встречается, однако он сравнительно просто поддается анализу, так как в жидкостях имеются только одна отраженная и одна преломленная волны. На его примере удобно рассмотреть основные закономерности отражения и преломления акустических волн. [c.35]

ОТРАЖЕНИЕ И ПРЕЛОМЛЕНИЕ АКУСТИЧЕСКИХ ВОЛН НА ГРАНИЦАХ СРЕД [c.26]

Рассматривая законы отражения и преломления звуковых волн, падающих из воздуха на поверхность жидкости или на твёрдое тело, мы отмечали, что при отражении звуковых волн от твёрдой стенки практически вся энергия сосредоточена в отражённой волне, так как акустическое сопротивление ре твёрдого тела, например металла, неизмеримо больше, чем рс воздуха. При падении звуковых волн на твёрдое тело из жидкости в него проникает уже заметное количество энергии. В жидкостях и газах могут распространяться только продольные звуковые волны, поэтому при падении волн на границу раздела сред, из которых ни одна не есть твёрдое [c.379]

Отражение и преломление звуковых волн прохождение их через границу раздела двух сред. При падении звуковой волны на границу раздела двух сред, обладающих различными акустическими сопротивлениями, часть звуковой энергии отражается обратно в первую среду, а другая часть энергии проходит во вторую среду. [c.79]

Основное внимание мы сосредоточим на анализе отражения акустических волн от границы жидких сред, в том числе движущихся.. Родственные задачи об отражении и преломлении сферических волн на границе жидкости и твердого тела шш двух твердых полупространств рассмотрены в работах (4. гл. 3], (48. 24), 1161, 215,235.2Ь8. 320, 389, 390, 445] и др. Более подробную библиографию читатель найдет в монографиях (4, 215, 326, 352). [c.241]

Анизотропия кристаллов усложняет также законы отражения и преломления акустич. волн на границах раздела сред падающая волна при отражении и преломлении может расщепляться на неск. волн разных типов, в т. ч, и поверхностных. Пространственная дисперсия, обусловленная периодичностью крист, решётки, приводит к вращению плоскости поляризации сдвиговых волн (т, н. акустическая активность). Затухание звука в кристаллах определяется его рассеянием на микродефектах и дислокациях, поглощением вследствие вз-ствия упругой волны с тепловыми колебаниями крист, решётки — фононами, поглощением, обусловленным термоупругими и тепловыми эффектами. В металлах и ПП существует специфич. вид поглощения звука вследствие вз-ствия УЗ с эл-нами проводимости (см. Акустоэлектронное взаимодействие), а в ферромагнетиках и сегнетоэлектриках дополнит. поглощение связано с доменными процессами. [c.323]

Поверхностные волны обусловлены колебанием частиц со значительной амплитудой на поверхности тела и постепенным ее уменьшением при удалении частиц от поверхности. Если продольная волна падает перпендикулярно на плоскую границу раздела двух сред, обладающих различным акустическим сопротивлением, то одна часть ее энергии переходит во вторую среду, а другая отражается в первую. Доля отраженной энергии тем больше, чем больше разность акустических сопротивлений сред. Если продольная волна попадает на границу раздела двух твердых сред под углом, то отраженная и прошедшая волны преломляются и трансформируются в продольные и сдвиговые, распространяющиеся в первой и второй средах под различными углами. Законы отражения и преломления волн аналогичны законам геометрической оптики. [c.194]

Акустический и. газодинамический подходы основаны по существу на одной и той же модели среды, с той лишь разницей, что акустика имеет дело с небольшими изменениями параметров состояния по сравнению со средними значениями, а газодинамика — с достаточно большими изменениями параметров. Недостатком газодинамического подхода является невозможность учета процессов релаксации, интерференции, дифракции, отражения и преломления волн. [c.82]

Пусть система координат выбрана таким образом, чтобы ось х была перпендикулярна свободной поверхности вещества, а акустическая поверхностная волна распространялась в направлении оси z (рис. 9.10). Пусть в, 0 и 0 — углы, которые падающий, отраженный и преломленный световые пучки составляют соответственно с осью X. Тогда волновые векторы отраженного и преломленного световых пучков даются соответственно выражениями [c.386]

Волны растяжения возникают в объектах типа стержня. Тогда частицы колеблются вдоль направления распространения волн и перпендикулярно к нему. Поверхностные волны обусловлены колебанием частиц со значительной амплитудой на поверхности тела и постепенным ее уменьшением при удалении частиц от поверхности. Если продольная волна падает перпендикулярно на плоскую границу раздела двух сред, обладающих различным акустическим сопротивлением, то одна часть ее энергии переходит во вторую среду, а другая отражается в первую. Доля отраженной энергии тем больше, чем больше разность акустических сопротивлений сред. Если продольная волна попадает на границу раздела двух твердых сред под углом, го отраженная и прошедшая волны преломляются и трансформируются в продольные и сдвиговые, распространяющиеся в первой и второй средах под различными углами. Законы отражения и преломления волн аналогичны законам геометрической оптики. Свойства упругих волн учитываются при разработке технологии и средств контроля изделий. [c.58]

В процессе ультразвукового контроля соединений малых толщин важно правильно осуществить выбор углов ввода УЗК, а следовательно, и угла наклона применяемых при этом искателей в зависимости от параметров шва. При наклонном прохождении лучей УЗК через границу раздела двух сред с разными акустическими качествами (плексиглас — металл) происходит отражение падающей волны и преломление прошедшей волны. Последняя также трансформируется. Углы преломления связаны с углом падения, или углом призмы а известным соотношением Снеллиуса [c.212]

Волновое уравнение оптики и акустики вместе с условиями совместимости Френеля-Пуассона приводят к математической формулировке принципа Гюйгенса, который позволяет легко решать задачи об отражении и преломлении световых и акустических лучей. Но наряду с условиями совместимости Френеля-Пуассона существуют условия совместимости Гюгонио-Адамара, которые по своему виду не имеют ничего общего с первыми. Поэтому интересно рассмотреть законы преломления и отражения волн и с позиций последних условий совместимости. [c.193]

Различие физических механизмов, реализующих волновой процесс, приводит к различным способам описания, основанным на сильно отличающихся друг от друга системах уравнений. Однако для понимания наиболее фундаментальных явлений, свойственных волнам различной природы — интерференции, дифракции, дисперсии, отражения и преломления, рассеяния и т. д.,— часто нет необходимости анализировать исходные, вообще говоря, сложные системы уравнений. Простые эффекты, как правило, описываются простыми и поэтому универсальными математическими моделями. В дальнейшем изложении мы будем приводить иллюстративный вывод этих упрощенных уравнений в основном для двух важнейших (с точки зрения приложений) типов волн — акустических и электромагнитных главное же внимание будет уделено анализу вытекающих из них эффектов. [c.11]

Встречая на своем пути препятствие, звуковые волны отражаются от него по строго определенному правилу — угол отражения равен углу падения. Если акустические сопротивления двух сред значительно отличаются друг от друга, большая часть энергии падающей волны переходит в энергию отраженной волны, а меньшая часть энергии проникает через поверхность раздела. Чем больше разница акустических сопротивлений двух сред, тем больше разница энергий отраженной и преломленной волн. Так, например, акустическое сопротивление воды почти в пять тысяч раз больше акустического сопротивления воздуха, поэтому звук практически из воды в воздух, и наоборот, не проникает, а только отражается в виде эха. Кому приходилось нырять в воду, тот хорошо знает, что под водой почти не слышно разноголосого шума, царящего на пляже, но зато хорошо прослушиваются звуки от источников, находящихся в воде. [c.34]

Книга посвящена акустическим методам и средствам неразрушающего контроля и охватывает задачи дефектоскопии, контроля физико-механических свойств материалов, измерения размеров объектов контроля. Для обоснованного изложения методов и средств контроля в книге рассмотрены физические основы излучения, приема, распространения, отражения, преломления и дифракции акустических волн. Главное внимание уделено физике процессов, не применяется сложный математический аппарат. Основное внимание уделено методу отражения, получившему наиболее широкое распространение в практике неразрушающего контроля. Более кратко изложены методы прохождения, свободных и вынужденных колебаний, акустической эмиссии. Рассмотрено использование методов контроля металлов и сплавов (литья, поковок, проката, сварных соединений), неметаллов и многослойных конструкций. Для двух последних отмечается возможность использования специфических низкочастотных методов. [c.3]

Когда водны внутри пластины подходят к границе раздела, для их отражения и преломления справедливы известные законы—-формула (2.1) согласно правилу изменение фазы на противоположную при отражении от акустически более мягкого материала. Далее эти волны накладываются одна на другую без помех. [c.161]

При распространении УЗК встречают на своем пути ) а-стки с различным акустическим сопротивлением z = С-р (произведение плотности на скорость звука). При прохождении продольной волны С из одной среды I в другую II под углом р на границе имеют место сложные явления — отражение, трансформация (расщепление), преломление (рис. 6.20). При этом образуются отраженная продольная и поперечная волна и преломленная продольная и поперечная волна. [c.170]

Влияние П. на волновые процессы. У П. наблюдается особое поведение волн разной природы, происходит преломление и отражение волн, возникают поверхностные волны (упругие, капиллярные, электромагнитные), амплитуда к-рых убывает при удалении от П., а скорость направлена вдо.чь П. (см. Поверхностные акустические волны, Волны на поверхности жидкости). Поверхностные акустич. волны нашли практич, применение в акустоэлектронике. [c.654]

ФОКУСИРОВКА ЗВУКА — трансформация плоских или расходящихся сферич, или цилиндрич. акустич, волн в сходящиеся. Так л е, как для оптических и радиоволн, Ф. 3. осуществляется методами отражения (см. Зеркало акустическое) или преломления (см. Линзы акустические). Естественная Ф. з. наблю- [c.326]

Работа ударной трубы (177). Задача о поршне (179). Отражение ударной волны от жесткой стенки (181). Преломление ударной волны (183). Взаимодействие ударных волн (184). Взаимодействие ударной и простой волн (187). Акустическое приближение (188). Задача о безударном сжатии (189). [c.5]

В акустическом приближении, когда падающая ударная волна слабая (отношение (рз - р /рО, эти две возможности различаются величиной импеданса (17.16) исходных состояний газов. Если газ 2 является более жестким, чем газ 1, т.е. импеданс /гг > /гь то на (и, р)-диаграмме линия перехода 2-4 пойдет выше линии 1-3. В этом случае после преломления ударная волна усиливается, скорость потока за ней уменьшается, а по левому состоянию газа 3 идет отраженная от границы раздела ударная волна. Если же газ 2 более мягкий, чем газ 1, т. е. импеданс /гг < Ль то после преломления ударная волна ослабевает, скорость потока за ней увеличивается, а по левому состоянию газа 3 распространяется простая г-волна разрежения. Конфигурации на плоскости событий для этих двух случаев аналогичны тем, которые изображены, соответственно, на рис. 17.6 и рис. 17.8. [c.184]

Если один из граничащих кристаллов обладает пьезоэффектом, то наряду с механическими граничными условиями необходимо учитывать граничные условия для электромагнитного поля, заключающиеся в непрерывности касательных компонент напряженности электрического поля и нормальных компонент индукции. Построения рис. 9.5 в этом случае следует дополнить поверхностями рефракции для электромагнитных волн, которые практически стягиваются в точку из-за больших значений фазовых скоростей света. Это означает, что распространяющиеся электромагнитные волны при падении акустических волн на границу раздела возникают только в том случае, когда падение нормально (при отклонении падающей волны от нормали электромагнитные волны становятся неоднородными). Справедлива и обратная ситуация — возникновение преломленных и отраженных акустических волн в случае нормального падения электромагнитной волны. Рассмотренные явления могут быть использованы для прямого возбуждения и детектирования гиперзвука электромагнитными волнами СВЧ-диапазона. Однако эффективность такого преобразования по порядку величины равна D/ 10 т. е. довольно мала [9] ). Более эффективным оказывается возбуждение гиперзвука стоячими электромагнитными волнами, которое обычно осуществляется с помощью СВЧ-резонаторов 18,131, [c.227]

Если перейти от жидкого контакта (случай г2) к твердому контакту (случай г1), то штриховая кривая на рис. 2.12 покажет, что и значения звукового давления преломленной поперечной волны и отраженной продольной волны уменьшаются, а соответствующие значения для отраженной поперечной волны растут. Сильная зависимость коэффициента отражения продольных волн в плексигласе от условий акустического контакта позволяет на практике контролировать качество контакта [953]. Для сравнения здесь поэтому показано и отражение продольной волны на свободной границе плексигласа (кривая в). [c.45]

Преломление и фокусировка звуковых волн. Свойства отражения и преломления звуковых волн позволяют производить фокусировку звука при цомощи акустических ли нз и зеркал (рис. 3-8) [Л. 3]. [c.84]

Все углы отсчитываются от перпендикуляра к границе в точку раздела волн. Углы прохождения волн во второй среде (углы преломления) определяются ее акустическим сопротивлением. С увеличением угла падения p/ углы преломления и а,2 увеличиваются. Углы падения, отражения и преломления связаны со скоростью распространения этих волн соотношением (законом Снелиуса) [c.146]

В 4 гл. II уже отмечалось сходство между эффектом Рамзауэра в квантовомеханической теории рассеяния (резкое уменьшение сечения рассеяния при определенных значениях энергии) и туннелированием акустоэлектрической волны через вакуумный зазор между ньезоэлектриками. В действительности аналогия между рассеянием электронов и отражением и преломлением волн более глубока. Границу раздела сред можно рассматривать как скачок одномерного потенциала в плоскости а = 0. Если среды имеют акустический контакт плп обе являются пьезоэлектриками, то скачок имеет конечную величину, так как распространение волн возможно в обеих средах. На границе раздела пьезоэлектрик— вакуум скачок является бесконечным для упругих волн, которые не распространяются в вакууме, и конечным по отношению к электрическому полю, проникающему в вакуум. [c.127]

Отражение и преломление звука. Представим себе плоскую волну, падающую на поверхность раздела двух сред с удельными акустическими сопротивлениями = Р1С1 и 2 = пусть поверхность раздела совпадает с плоскостью3/2 I через 0 обозначим угол хадения [c.76]

Рассеяние - мультиполярные изменения направления распространения ультразвуковых волн, обусловленные внутренней неоднородностью среды и являющиеся результатом многочисленных отражений и преломлений. Заметим, что возникновение значимого рассеяния ультразвука происходит в случаях, когда длина волны становится сопоставимой с размерами неровностей (отражателей), или при выраженной акустической неоднородности среды (рис. 3.9). В любом случае при рассеянии имеется компонент ультразвуковых волн, направленный в сторону излучателя, который отражает обратное рассеяние [4, 7]. Следует также заметить, что при формировании раз- [c.48]

Одночастичная функция Грина несет на себе всю информацию о регулярно неоднородной среде. В частности, она отвечает за рефракцию сейсмических и акустических волн на медленных по сравнению с длиной излучаемой волны изменениях параметров среды и за их отражение и преломление на резких изменениях модулей упругости и плотности среды (например, обусловленных их слоистой структурой) по сравнению с характерной длиной волны. Интересующая нас в этой главе основная задача - сейсмическая локация бокового обзора при правильной постановке эксперимента позволяет избавиться от отраженных и преломленных волн, поэтому мы их не будем учитывать (хотя их учет не вызывает принципиальных затруднений). Рефракция волн полностью описывается квазиклассическим приближением для функций Грина (или приближением геометрической акустики - лучевым приближением). Это приближение достаточно полно описывает сейсмическое поле в регулярной среде с учетом его продолжения за каустику с помощью канонического оператора Маслова [93, 94]. Мы, однако, для простоты ограничимся здесь случаем разложенной квазиклассики , когда фаза квазиклассиче-ской функции Грина может быть представлена в виде криволинейного интеграла [c.101]

Углы, при которых исчезают те или иные волны, называют критическими углами. По мере )гвеличения угла падения продольной волны р, начиная с некоторого исчезает продольная преломленнсш волна С/ (а = 90°), и контроль может осуществляться только преломленной поперечной волной. При дальнейшем увеличении р исчезает и поперечная преломленная волна — Q (а, = 90°), что соответствует второму критическому углу Р рз (см. рис. 6.20). Контроль только поперечной преломленной волной для системы оргстек-ло-сталь может происходить при расчетных Р р, в диапазоне 27...56°, что облегчает методику его проведения. Коэффициенты отражения и прохождения ультразвука зависят от соотношения акустических сопротивлений. С уве-личс нием разности акустических сопротивлений двух сред увеличивается коэффициент отражения (обычно дефекты имеют резко отличное акустическое сопротивление среды и поэтому отражают УЗК). [c.171]

Распространение ультразвука подчиняется основным законам, обш им для акустических волн любого диапазона частот, обобш ённо называемых обычнозвуковыми волнами, и описывается в первом приближении волновым уравнением, обш им для всех частот (см. Волны). К основным законам распространения относятся законы отражения звука и преломления звука на границах различных сред, дифракции звука и рассеяния звука при наличии препятствий и неоднородностей в среде и неровностей на границах, законы волноводного распространения в ограниченных участках среды (см. Нормальные волны). Суш ест-венную роль при этом играет соотношение между длиной волны звука X и характерным для условий его распространения геометрич. размером D — размером источника звука или препятствия на пути волны, размером неоднородностей среды, поперечного сечения волновода и т. п. При Z) > А, распространение звука вблизи препятствий происходит в основном по законам геометрич. акусти- [c.9]

Падающая на границу двух полубезграничных сред акустическая волна частично проходит через границу, а частично отражается от нее. При этом может происходить трансформация типов волн. В наиболее общем случае границы двух твердых сред (рис. 1.11) возникают две (продольная и поперечная) отраженные и две преломленные волны. Направления отраженных и прошедших волн определяются из закона синусов (закона Снелиуса) [c.35]

При расположении приемников и источников в одной и той же скважине реализуются акустические технологии наблюдения, которые используются для изучения характеристик пластов в разрезе скважины, технического состояния колонны и цементного кольца, размеров кавернозных полостей в скважине и др. Основными источниками информации об исследуемых объектах являются поперечная и продольная преломленные волны, волна Лэмба-Стоунли и отраженная волна. Для вьщеления этих волн и оценки их параметров разработаны разнообразные скважинные акустические методы. Пример акустического волнового поля, полученного методом широкополосного акустического каротажа - АКШ [7], представлен на рис. 1.3. Основной особенностью структуры акустического волнового поля в скважине, которое наиболее полно представлено в фазокорреляционных диаграммах АКШ, является относительно четкое разделение типов различных волн. Частотный диапазон акустических волн составляет 10-г 100 кГц. [c.14]

Изменение амплитуды, скорости и спектра отраженных волн с удалением источник-приемник определяется многими факторами, среди которых трещиноватость зачастую играет не главную роль при формировании амплитуды и других параметров волны. Известно, что сейсмический сигнал отраженной волны формируется в толще, мощность которой составляет несколько десятков (до сотни) метров. Поэтому правильно говорить не об отражающей границе, а об отражающей толще. Естественно, что эта толща неоднородна и состоит из множества пластов, имеющих различные мощности и скорости, которые могут меняться на удалениях в сотню метров. Чтобы убедиться в последнем, достаточно сравнить по близкорасположенным скважинам диаграммы акустического каротажа, на которых, практически, в любом 50-метровом интервале нельзя найти полную идентичность структур вертикального строения и совпадения значений скорости в одноименных литологостратиграфических комплексах пород. Учитывая латеральную изменчивость структуры и скоростной характеристики отражающей толпщ, а также неопределенность характера изменения амплитуды и спектра отражающего сигнала при разных углах преломления в многослойной отражающей толще при возрастающих удалениях, следует считать, что данное направление исследования трещиноватости и других параметров среды по изменению атрибутов волны в зависимости от удаления источник-приемник требует статистически представительного анализа с независимо пол чен-ной информацией о трещиноватости, например, по данным промысловогеологических исследований, ГИС, бурению, гидродинамическим наблюдениям и др. [c.97]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...