Измерение скорости ультразвука и его поглощения

Измерение скорости ультразвука и его поглощения. Мы [c.185]

Рис. 115. Установка для измерения скорости ультразвука и его поглощения импульсным методом. Слева — генератор импульсов и излучатель, справа — приёмник, усилитель и электронный осциллограф.

Кроме кратко описанного импульсного метода измерения скорости ультразвука и его поглощения, для этих же целей весьма большое значение имеют интерференционные методы. [c.189]

Рис. 118. Установка для измерения скорости ультразвука и его поглощения импульсным методом.

Кроме кратко описанного импульсного метода измерения скорости ультразвука и его поглощения, для этих же целей весьма большое значение имеют интерференционные методы. Об одном из таких методов (интерферометр с бегущей волной) мы уже говорили в предыдущей главе. Другой метод, предложенный американским физиком Пирсом и основанный на интерференции прямой и отраженной волн, играющий большую роль в современных исследованиях в области ультразвука, состоит в следующем. [c.190]

Точные измерения скорости ультразвука в газах привели к открытию чрезвычайно интересного явления. Было обнаружено, что в многоатомных газах, молекулы которых состоят из нескольких атомов, при достаточно высоких ультразвуковых частотах скорость ультразвука претерпевает изменения, т. е, для таких газов имеет место дисперсия ультразвука. Кроме того, одновременно с изменением скорости ультразвука увеличивается его поглощение. Правда, это изменение скорости, вообще говоря, невелико, но всё же оно значительно больше, чем ошибки измерений. Так, например, было найдено, что для углекислого газа (СО2), молекулы которого состоят из трёх атомов, скорость звука до частоты в 10 гц постоянна и равна 258,9 м/сек, что совпадает со значением, вычисленным по формуле Лапласа. С увеличением частоты эта скорость возрастает примерно на 12 м/сек и при частоте в 10 снова становится постоянной и равной 271 м/сек. Поглощение ультразвука на частоте 277 кгц оказывается приблизительно в 20 раз больше, чем это следует из классической теории поглощения, учитывающей потери энергии благодаря вязкости СО2 и его теплопроводности. На частотах более 10 гц величина поглощения снова совпадает со значением, которое даёт классическая теория. Как объяснить это явление [c.193]

На рис. 115 приведена схема установки, посредством которой так называемым импульсным методом можно произвести измерение скорости распространения ультразвука в воздухе и определить его поглощение. От генератора электрических колебаний получаются острые импульсы напряжения, частота повторения которых составляет несколько десятков герц, например 50 гц. Время между этими импульсами составляет, таким образом, или = 0,02 = 20 жек, [c.186]

Для измерения скорости и поглощения ультразвука в твёрдых телах использование интерферометра с бегущей волной встречает большие трудности мы не можем перемещать в твёрдом теле ультразвуковой приёмник, что легко осуществимо в газах и в жидкостях. Кроме того, так как в куске металла благодаря его конечным размерам и малому затуханию ультразвуковых волн всегда будут образовываться стоячие волны, подчас невозможно провести измерение скорости интерференционным методом и при фиксированном расстоянии между излучателем и приёмником ультразвука (изменяя частоту). [c.385]

УЗ-вые волны затухают значительно быстрее, чем волны более низкочастотного диапазона, т. к. коэфф. классического поглощения звука (на единицу расстояния) пропорционален квадрату частоты. В низкочастотной области коэфф. релаксационного поглощения также растёт пропорционально квадрату частоты, однако при повышении частоты этот рост замедляется и коэфф. поглощения стремится к постоянной величине. Область, где наблюдается такое изменение хода коэфф. поглощения, наз. релаксационной, а средняя её частота — частотой релаксации. Величина, обратная частоте релаксации,— время релаксации — характеризует процесс перераспределения энергии внутри вещества. Помимо характерного хода коэфф. поглощения УЗ, в релаксационной области наблюдается рост скорости звука с частотой — дисперсия, обусловленная физич. процессами в веществе и отличающаяся от дисперсии скорости звука, характерной для любых частот и связанной с геометрич. условиями распространения волны. Дисперсия УЗ в релаксационных областях обычно не превышает нескольких процентов. В многоатомных газах релаксация связана с обменом энергии между поступательными и внутренними степенями свободы, и характерные частоты лежат в среднем и даже низкочастотном диапазонах. В жидкостях к основным релаксационным процессам относятся, напр., внутримолекулярные превращения, структурная и химич. релаксации соответствующие частоты лежат чаще всего в области частот 10 —10 Гц. В твёрдых телах имеются релаксационные процессы различной природы, обусловленные, напр., взаимодействием ультразвука с электронами проводимости, со спиновой системой (см. Спин-фононное взаимодействие), С колебаниями кристаллической решётки. Влияние этих процессов проявляется в частотной зависимости поглощения УЗ. Резонансные явления типа акустического парамагнитного резонанса (область частот 10 —11 Гц) и акустического ядерного магнитного резонанса (10 —10 Гц) дают соответствующие пики поглощения. Резонансный характер может иметь также и дислокационное поглощение в кристаллах. Все эти особенности поглощения УЗ в твёрдых телах обусловлены взаимодействием УЗ-вых и гиперзвуковых волн с внутренними возбуждениями в твёрдых телах. Возникновение же такого взаимодействия связано с тем, что средние и высокие УЗ-вые частоты становятся сравнимы с характерными частотами процессов в веществе на молекулярном и атомном уровне, а длины волн сравнимы с параметрами внутренней структуры вещества. Последнее обстоятельство объясняет также увеличение рассеяния упругих волн на УЗ-вых частотах, наблюдаемое в микронеоднородных средах, в поликристаллич. телах сечение рассеяния на неоднородностях возрастает, если их размеры становятся порядка длины волны.. Связь характера распространения УЗ и, в частности, его высокочастотной области — гиперзвука — со структурой вещества и элементарными возбуждениями в нём является одной из важнейших особенностей УЗ-вых волн. Она позволяет судить о строении вещества на основании измерений скорости и погло- [c.11]

Ультразвук в применении к подводной сигнализации. Одно из главных применений ультразвук получил в гидроакустике для целей подводной сигнализации и связи, обнаружения подводных препятствий н подводных лодок, измерения глубин моря и т. д. Обычно используется импульсный метод. При этом измеряется промежуток времени между посылаемым импульсом и импульсом, отраженным.от того или иного объекта, откуда, зная скорость распространения ультразвука в морской воде, определяется расстояние до этого объекта. Поскольку поглощение ультразвука в воде незначительно, наряду с сигналом, отраженным от объекта, могут регистрироваться различные сигналы за счет отражений от дна моря, от его поверхности [10] и от неоднородностей, имеющихся в морской воде (пузырьки, планктон). Эти мешающие отражения могут дать значительную величину помех и затруднить измерения. В отношении дальности определения большую роль играет такл<е температурный градиент в морской воде, дающий рефракцию. [c.29]

Уже первая попытка провести экспериментальную проверку формулы Стокса — Кирхгофа для коэффициента поглощения, сделанная по предложению П. Н. Лебедева его учеником Н. П. Не-клепаевым в 1911 г. [7], показала, что для воздуха в диапазоне частот 120—4000 кГц поглощение звука в два с лишним раза больше, чем это следует из формулы (2.13). В 1925 г. Пирс [8] в США, используя разработанный им точный метод измерения скорости и поглощения ультразвука в газах (известный ультразвуковой интерферометр Пирса), обнаружил в углекислом газе заметную диспер- [c.41]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...