Искажение формы ультразвуковой волны

ИСКАЖЕНИЕ ФОРМЫ УЛЬТРАЗВУКОВОЙ ВОЛНЫ 375 [c.375]

ИСКАЖЕНИЕ ФОРМЫ УЛЬТРАЗВУКОВОЙ ВОЛНЫ 377 [c.377]

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

Таким образом, кроме искажения формы ультразвуковой волны, вызванного нелинейностью уравнения движения и уравнения состояния имеется еще один вид искажения — искажение, возникающее из-за кавитации. Такой вид искажения должен приводить к добавочному затуханию ультразвуковой волны, однако этот вопрос еще не исследован. Заметим, что в тех случаях, когда необходимо не допустить возникновения кавитации при распространении в жидкости интенсивных ультразвуковых волн (например, при различных измерениях), можно приложить к жидкости (если это конструктивно возможно) противодавление. Оно должно быть, естественно, больше, чем избыточное давление в ультразвуковой волне. [c.406]

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]

При интенсивностях, начиная с нескольких ватт на квадратный сантиметр, оказывается возможным непосредственно наблюдать форму распространяющейся ультразвуковой волны и проследить за ее искажением при увеличении расстояния между излучателем и приемником. [c.384]

Заметим, что, кроме искажения формы волны, имеются и другие причины, которые приводят к повышению поглощения ультразвука с увеличением его интенсивности. К этим причинам относятся потери энергии на образование и поддержание акустического течения. Кроме того, возникновение ультразвуковой кавитации (см. ниже) Также про- [c.398]

Точное решение для плоской синусоидальной волны конечной амплитуды, распространяющейся в газах и жидкостях без учета диссипации, было получено Риманом более 100 лет назад. Однако экспериментальное обнаружение искажения формы волны и измерения амплитуды второй гармоники (ее зависимость от расстояния, нелинейного параметра, начальной интенсивности, частоты и др.) были сделаны сравнительно недавно. Л. Л. Мясников [13] экспериментально исследовал явление искажения в трубе, заполненной газом, создавая в ней интенсивные звуковые плоские синусоидальные волны. В жидкостях первые эксперименты для плоских синусоидальных волн достаточно большой интенсивности были проведены на ультразвуковых частотах в работах [14, 15]. Было обнаружено искажение формы синусоидальной у излучателя звуковой волны по мере ее распространения и превращение ее (при определенных интенсивностях) в слабую периодическую пилообразную ударную волну, а также возникающее при этом нелинейное поглощение. Было показано, что нелинейные свойства жидкости играют существенную роль при распространении даже не слишком интенсивного звука вопреки распространенному представлению о несущественности [c.72]

Мы обсудили, как проявляется диссипация в экспериментах по искажению звуковых волн и по нелинейному поглощению. Рассмотрим теперь кратко теорию распространения волны конечной амплитуды в среде с диссипацией. В такой среде процессы зависят уже от двух безразмерных чисел — Маха и Рейнольдса. Нелинейные эффекты для плоской волны обычно проявляются при числе Рейнольдса, не слишком малом, таком, чтобы диссипация не могла помешать развитию нелинейности, определяемой числом Маха. Особенно существенны искажение формы плоских синусоидальных волн и генерация гармоник в маловязких жидкостях на ультразвуковых частотах при Re>l. При распространении плоской волны в жидкости, обладающей диссипативными свойствами, процесс укручения будет происходить иначе, чем в среде, где диссипация отсутствует. При искажении волны, благодаря квадратичной зависимости поглощения от частоты, более высокие гармоники затухают сильнее и процесс искажения тормозится потерями. Ясно, что поглощение в такой волне должно быть значительно больше, чем для волны малой амплитуды. [c.76]

Представление о форме сложной волны может быть получено путем исследования первых трех или четырех компонент полного ряда Фурье, который, как упоминалось выше, состоит, вообще говоря, из бесконечного числа членов. Естественно, что учет большего числа членов дает лучшее приближение при описании данной формы волны. Анализ сложных волн можно производить графически или при помощи специальных приборов (гармонических анализаторов). Анализ коротких волновых импульсов, которые применяются в импульсных системах, является довольно сложным делом, поскольку такие волны содержат очень большое число гармоник. Теоретический анализ в этом случае производится редко, но физическое представление о существовании большого числа компонент крайне важно для понимания действия ультразвуковых волн. Фактически почти любая волна является сложной, на практике редко встречаются строго правильные синусоидальные волны они искажаются либо благодаря свойствам среды, в которой эти волны распространяются, либо вследствие искажений формы колебаний при работе генератора. В частности, электромеханические преобразователи не дают столь правильных синусоидальных волн, какие дают возбуждающие их электрические генераторы, поскольку всегда происходит искажение в зависимости от закрепления кристалла или какого-либо другого излучателя ультразвука, от способа егО возбуждения и т, д. [c.37]

Основное отличие ультразвукового спектрального от обычного многочастотного метода состоит в том, что в изделие излучают ультразвуковые колебания в широкой полосе частот, без искажения принимают отраженные от дефекта эхо-сигналы и анализируют спектр этих сигналов. Поскольку спектр зависит от формы и ориентации дефекта к направлению озвучивания и от соотношения размера дефекта к длине волны, то, исследуя огибающую спектра, можно в значительной степени повысить получаемую информацию о дефекте. [c.197]

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]

Мощность ультразвука, полученная от искусственных источников, может достигать десятков, сотен ватт или даже киловатт, а интенсивность — десятков и сотен вт/сл1 . В случае средней и большой интенсивностей ультразвука теория распространения упругих колебаний уже не может ба.эироваться иа линейном волновом уравнении, рассмотренном выше. При больших интенсив-ностяхвозникают искажения формы ультразвуковой волны в процессе ее распространения (участки сжатия среды опережают участки разрежения). Радиационное давление и акустические потоки (звуковой ветер) — это так называемые эффекты второго порядка, рассматриваемые в теории нелинейной акустики [56, 57]. [c.287]

Поскольку уравнения гидродинамики в случае диссипативной среды не могут быть решены точно, в настоящее время существует ряд приближенных решений, область применения которых ограничивается определенными значениями акустических чисел Рейнольдса. Практически для достаточно интенсивных звуков в та1сих средах, как воздух, малопоглощающие жидкости (особенно в области низких частот звукового и ультразвукового диапазонов), акустические числа Рейнольдса достаточно велики и нелинейные эффекты, связанные с искажением формы профиля волны, проявляются весьма сильно. Как и в случае недисспиативной среды, в поглощающей среде может быть введен малый параметр, позволяющий линеаризовать нелинейные гидродинамические уравнения. [c.99]

В самое последнее время начались исследования нелинейных эффектов в твердых телах на частотах гиперзвуко-вого диапазона. Ранее уже указывалось, что в твердых телах без затухания комбинационное рассеяние, например, пропорционально кубу частоты, искажение формы профиля волны — квадрату частоты. Поэтому, если есть возможность уменьшить затухание, на гиперзвуковых частотах эти нелинейные эффекты должны быть выражены четче, чем на ультразвуковых частотах. Сравнительно недавно было установлено [38—40], что в таких твердых телах, как кварц, кремний, германий, рубин, корунд, при переходе в область гелиевых температур из-за уменьше- [c.336]

При числах Ве 1 искажение формы волны в релаксирующих средах наблюдалось в [8, 35]. В этих работах исследовался спектральный состав ультразвуковых волн в водных растворах электролитов MnS04, AI2 (804)3 и 0SO4, хорошо следующих теории релаксации с одним временем релаксации. При сот < 1, как это следует и из теории распространения волн конечной амплитуды [c.158]

В научно-исследовательской и производственной практике иногда бывает необходимо регистрировать без искажения ультразвуковые сигналы сложной формы, которые характеризуются более или менее широким частотным спектром. Эта задача может быть решена с помош ью широкополосного миниатюрного приемника ультразвука с акустически жестким чувствительным элементом. Широкополосным приемник должен быть для того, чтобы без искажений передать частотный спектр сигнала, миниатюрным — для того, чтобы исследовать форму сигнала в определенных точках поля, а не в сечении ультразвукового пучка (как это имеет место при использовании широкополосных кварцевых пластинок). Жесткость чувствительного элемента приемника необходима для регистрации без искажений амплитуды давления волны. Приемник ультразвука может считаться широкополосным, если его чувствительность не зависит от частоты и фазовая характеристика линейна в рабочем диапазоне частот, а миниатюрным — если его размеры пренебрежимо малы по сравнению с длиной волны в среде или, в отдельных случаях, с размерами неоднородностей поля. Требование линейности фазовой характеристики широкополосного приемника совершенно необходимо, если нужно сохранить форму принимаемого щирокополосного ультразвукового сигнала, так как [c.331]

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]

Многочисленные эксперименты, используюш,ие высокоскоростную микрокиносъемку [3—6], показывают, что кавитационные полости при расширении их в поле ультразвуковой волны сохраняют четко выраженную сферическую форму. Возможно, что в конечной стадии захлопывания происходит искажение сферической формы кавитационных полостей, более того, возможно, что кавитационная полость при этом иногда дробится на более мелкие части на это впервые указал М. Корнфельд [7]. Но, поскольку основную часть времени суш ествов9НИя в поле ультразвуковой волны кавитационные полости сохраняют сферическую форму, будем считать, что они совершают только пульсации нулевого порядка. Такие полости в дальнейшем будем называть кавитационными пузырьками. [c.131]

Скорости распространения всех этих упругих волн зависят наряду с другими факторами от упругих постоянных и плотности тела, так что динамические значения упругих постоянных можно определить по скорости распространения. Если тело не вполне упруго, часть энергии волны напряжения рассеивается в процессе распространения в среде и, как показано в главе V, величину этого затухания можно поставить в соответствие с внутренним трением, определенным иным путем. Несколько измерений скорости распространения и затухания синусоидальных волн было проведено при низких частотах на образцах в форме полос и нитей, причем определяющей упругой постоянной здесь является модуль Юнга. При высоких частотах импульсы расширения и искажения возбуждались в массивных блоках материала. Преимущества, которыми обладают методы распространения волн по сравнению с другими методами, описанными ранее, состоят, во-первых, в том, что необходимая область частот может быть перекрыта на одном образце, во-вторых, в том, что при измерении внутреннего трения этим методом легче уменьшить внешние потери на опорах, и, наконец, в том, что в нерассеивающей среде метод позволяет достигнуть чрезвычайно высокой степени точности. Бредфилд [14] установил, что упругие постоянные металлов можно измерить с помощью ультразвуковых импульсов с точностью до 1/400000. [c.132]

Это позволяет считать, что на определенном участке искаженная волна стабильно сохраняет свою форму. При еще больших расстояниях амплитуда волны становится уже малой, постепенно снова переходя к синусоидальной форме волны. Отметим, что все, о чем говорилось выше, относилось к плоской волне. В экспериментах, в действительности, начиная с расстояния где — радиус излучающей пластинки, какмызна-ем, ультразвуковой пучок начинает расходиться. Волна постепенно переходит в сферическую. Для расходящейся волны благодаря относительно быстрой потере энергии (волна заполняет все больший объем жидкости) процесс искажения волны происходит в существенно меньшей степени, чем для волны плоской. [c.387]

Смотреть страницы где упоминается термин Искажение формы ультразвуковой волны : [c.380] [c.12] [c.137] [c.80] [c.86] [c.385] [c.76] [c.375] [c.175] [c.384] [c.176] [c.224] [c.270] [c.47] [c.378] [c.174] [c.272] [c.47] [c.223]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...