К Скорость распространения и поглощения ультразвуковых волн

Поскольку скорость распространения и поглощения ультразвуковых волн в твердых и жидких телах в сильной степени зависит от физических свойств этих тел и их состояния, то имеется возможность, кроме обычных нарушений сплошности, видеть в металлах объемное распределение легирующих добавок, зоны различной термической обработки, полосы усталости металлов и пр. [c.285]

СКОРОСТЬ РАСПРОСТРАНЕНИЯ И ПОГЛОЩЕНИЕ УЛЬТРАЗВУКОВЫХ ВОЛН [c.300]

СКОРОСТЬ РАСПРОСТРАНЕНИЯ и ПОГЛОЩЕНИЯ УЛЬТРАЗВУКОВЫХ волн 303 [c.303]

СКОРОСТЬ РАСПРОСТРАНЕНИЯ И ПОГЛОЩЕНИЯ УЛЬТРАЗВУКОВЫХ ВОЛН 307 [c.307]

В заключение следует отметить, что рассмотренная теория упругого последействия Соколова — Скрябина совпадает в общих чертах с релаксационными теориями поглощения ультразвуковых волн в газах и жидкостях, приводит к аналогичным зависимостям скорости распространения и декремента поглощения от частоты [см. соответствующие графики в работах Кудрявцева (1952), Михайлова (1949), Френкеля (1945)1. [c.240]

Основные физические закономерности, свойственные звуку, полностью применимы и для ультразвуковых волн. Наряду с этим малая длина ультразвуковых волн обусловливает и некоторые особые явления, несвойственные волнам звукового диапазона. Направленность излучения звука зависит от соотношения между размерами излучателя и длиной волны (см. 62). Чем меньше длина волны по сравнению с размерами излучателя, тем больше направленность излучения звука. С уменьшением длины волны, кроме того уменьшается также и роль дифракции в процессе распространения волн (см. 57). Поэтому ультразвуковые волны, имеющие сравнительно малую длину волны, могут быть получены в виде узких направленных пучков. В воздухе ультразвуковые волны весьма сильно затухают. Вода по своим акустическим свойствам резко отличается от воздуха. Акустическое сопротивление воды почти в 3500 раз больше, чем воздуха. Следовательно, при одинаковом звуковом давлении скорость колебания частиц воздуха в 3500 раз больше, чем частиц воды. Кинематическая вязкость воды значительно меньше, чем воздуха. Поэтому ультразвуковые волны в воде поглощаются примерно в 1000 раз слабее, чем в воздухе. Этим и объясняется то, что направленные пучки ультразвуковых волн находят широкое применение в гидроакустике для целей сигнализации и гидролокации под водой. Отметим, что использовать для этой же цели электромагнитные волны невозможно, так как их поглощение в воде очень велико. Таким образом, ультразвуковые волны являются, по-существу, единственным видом волнового процесса, который может распространяться с относительно малым поглощением в водной среде. [c.243]

При распространении ультразвуковой волны каждая частица среды совершает колебательное движение около положения равновесия со скоростью и, что сопровождается периодическим измене- шем плотности и давления в окрестности частицы. При этом, как мы видели, в плоской волне давление и скорость совпадают по фазе это значит, что силы давления совершают положительную работу. В отсутствие поглощения эта работа не может перейти в тепло, а должна оставаться в форме энергии колебательного движения частиц упругой среды, т. е. звуковой энергии. Таким образом, в процессе излучения ультразвука колеблющимся источником его энергия передается прилегающей среде в форме звуковой энергии, которая распространяется в среде со скоростью звука, заполняя все большее пространство, называемое ультразвуковым полем. Энергия каждого элемента объема в этом поле представляет собой сумму кинетической энергии колеблющихся частиц и потенциальной энергии упругой деформации. Кинетическая энергия частицы с объемом 1 0 и плотностью Ро равна [c.50]

Определяя скорость распространения ультразвуковых волн и пх затухание, можно определять интересующие нас свойства среды. Так, например, в однородной среде скорость распространения звука зависит как от плотности этой среды, так и от ее упругости. Самые незначительные примеси, например следы углекислоты пли водяных паров в воздухе, могут заметно изменить величину скорости распространения звуковых волн. Величина поглощения ультразвука при его распространении также зависит от свойств среды и, кроме того, от частоты колебаний. Эти свойства ультразвука позволяют с успехом применять его для контроля состояния и определения структуры различных сложных сред, не разрушая их п не нарушая их структуры, а возможность получения тонких, остронаправленных ультразвуковых пучков позволяет проводить этот контроль в строго определенном направлении. [c.59]

При распространении ультразвуковых волн в присутствии магнитного поля при изменении Н осциллирует не только скорость (см. п. 4.3.2), но и поглощение звука. В идеальных условиях (низкая температура, малое рассеяние электронов и малое размытие [c.202]

Эксперименты в ванне с водой, представляющей в нашем случае как бы однородное жидкое полупространство, проводилось для исследования коэффициента расхождения ультразвуковых волн, возбужденных пьезоэлектрическим датчиком, сравнимым по размерам с излучаемыми длинами волн, на малых и больших базах. Вместе с тем исследованы в модельных условиях скорость распространения ультразвука в воде, вид импульса, сохранение его формы ИТ. д., что необходимо для последующих работ. При этом коэффициент поглощения а для воды полагался равным нулю, что, как известно (Михайлов, 1949), для применяемых частот достаточно близко к действительному в чистой, хорошо дегазированной воде. [c.85]

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]

Обработка результатов ультразвукового моделирования, проводимо с целью изучения физики распространения упругих волн в сложно построенных средах, включает анализ волновой картины и определение скоростей волн и их поглощения аналогично тому, как это делается пр проведении натурных наблюдений. [c.154]

Так как ультразвуковая энергия распространяется с помощью механических колебаний и, следовательно, ее взаимодействие с материалами принципиально отличается от взаимодействия с материалами ионизирующего излучения, использование ее в неразрушающем контроле материалов представляет особый интерес. Основными параметрами, определяющими распространение ультразвуковой энергии, являются акустический импеданс, скорость звука и коэффициент поглощения среды. Отношение акустического давления к скорости частиц называется удельным акустическим импедансом. Акустический импеданс, умноженный на скорость звука в среде, называется характеристическим импедансом. Этот параметр сильно влияет на отражение и распространение звуковых волн. [c.102]

Эта специфика прежде всего выражается в реальной и широко используемой возможности генерирования плоских или квазипло-ских волн, в особом значении импульсного режима излучения, в воздействии мощного ультразвука на среду и ее реакции на это воздействие, в сильном поглощении ультразвуковых волн в газах и возможности распространения сдвиговых волн в жидкостях, в отчетливом проявлении нелинейных акустических эффектов в жидкостях и твердых телах, постоянных сил в ультразвуковом поле и т. д. Соответственно на первое место в ультраакустике выходят вопросы распространения плоских волн, их поглощения, отражения, преломления, прохождения через слои, фокусирования, рассеяния, анализ нелинейных эффектов, пондеромоторных сил в поле плоских волн, дифракционных и интерференционных эффектов в поле реальных излучателей ультразвуковых пучков вместе с анализом отклонений характеристик ультразвукового поля в ограниченных пучках по сравнению с полем идеальных плоских волн, распространения различных типов ультразвуковых волн в безграничных и ограниченных твердых телах, в том числе — в кристаллах и пр. В насго-яи ей книге сделана попытка дать всем этим вопросам достаточно полное освещение в сочетании с другими аспектами распространения ультразвуковых волн. В книге приводятся также э сперимеп-тальные данные по скорости и поглощению ультразвука в л<идко-стях и газах, а также по скорости звука в изотропных твердых телах и кристаллах. Наряду с классическим материалом в ней использованы данные из оригинальных источников, на которые сделаны соответствующие ссылки. [c.5]

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]

И скорость распространения ультразвуковых волн, и их поглощение существенно зависят от свойств среды, в которой они распространяются. А так как эти величины сравнительно легко поддаются экспериментальному определению, то, измеряя их, можно судить о свойствах и состоянии среды. На рис. 32 показана простейшая схема установки для быстрого измерения скорости распространения и поглощения ультразвука. В сосуде, в котором находится или через который протекает интересующее нас вещество, расположены друг против друга излучатель и приемник ультразвуковых волн. Если каким-либо способом измерить промежуток временит , который требуется ультразвуковому импульсу для прохождения отизлучателя до приемника, то, зная расстояние/)междуними,легкоопределить скорость звука с = О/х. С увеличением скорости ультразвука в исследуемой среде прошедший через нее импульс придет быстрее, при уменьшении скорости он несколько [c.59]

Развитие акустики в значительной мере было стимулировано запросами военной техники. Задача определения положения и скорости самолета и вертолета (звуковая локация в воздухе), подводной лодки, связь под водой (гидроакустика) - все эти проблемы требовали более глубокого изучения механизма генерации и поглощения звука, распространения звуковых и ультразвуковых волн в сложных условиях. Проблемы генерации звука стали предметом обширных исследований и в овязи с общей теорией колебаний и волн, охватыващей воедино механические, электрические и электромеханические колебательные и волновые процессы. [c.7]

Первое (в порядке исторического становления) важное прикладное направление в акустике связано с получением при помощи акустических волн информации о свойствах и строении веществ, о происходящих в них процессах. Применяемые в этих случаях методы основаны на измерении скорости распространения и коэффициента поглощения ультразвука на разных частотах (1 о" +10 Гцвгазахи 10 +10 Гцвжид-костях и твердых телах). Такие исследования позволяют получать информацию об упругих и прочностных характеристиках материалов, о степени их чистоты и наличии примесей, о размерах неоднородностей, вызывающих рассеяние и поглощение волн, и т. д. Большая группа методов базируется на эффектах отражения и рассеяния упругих волн на границе между различными средами, что позволяет обнаруживать присутствие инородных тел и их местоположение. Эти методы лежат в основе таких направлений, как гидролокация, неразрушающий контроль изделий и материалов, медицинская диагностика. Применение акустической локации в гидроакустике имеет исключительное значение, поскольку звуковые волны являются единственным видом волн, распространяющихся на большие расстояния в естественной водной среде. Как разновидность дефектоскопии, широко применяемой в промышленности, можно рассматривать ультразвуковую диагностику в медицине. Даже при небольшом различии в плотности биологических тканей происходит отражение ультразвука на их границах. Поэтому ультразвуковая диагностика позволяет выявлять образования, не обнаруживаемые с помощью рентгеновских лучей. В такой диагностике используются частоты ультразвука порядка 10 Гц интенсивность звука при этом не превышает 0,5 мВт/см , что считается вполне безопасным для организма. В настоящее время развитие дефектоскопии привело к созданию акустической томографии. В этом методе с помощью набора приемников ультразвука или одного сканирующего приемника регистрируются упругие волны, рассей- [c.103]

Условие автофазировки можно сформулировать более точно, если представить ультразвуковую волну как поток фононов с энергией h(j) и импульсом hq (где, разумеется, o)/q равно скорости волны s) и потребовать сохранения энергии и импульса при поглощении фонона электроном. Из условия сохранения импульса следует, что параллельная Н составляющая импульса электрона после поглощения фонона должна стать равной h к + q), если направление распространения волны параллельно полю. Если направление распространения волны составляет с направлением поля угол в, то величину 7 следует заменить на 7 os 0 во всех нижеследующих формулах, но результаты остаются качественно подобными при условии, что OS0 не настолько мал, чтобы нарушались неравенства, сформулированные для 0 = 0. Поскольку практически энергия фонона гораздо меньше, чем расстояние по энергии между соседними трубками Ландау (т.е. ы для таких полей, при которых осцилляции еще можно наблюдать), электрон остается на одной и той же трубке Ландау и условие сохранения энергии означает, что [c.204]

В твердых телах до настоящего времени не удавалось обнаружить дисперсию звука. Однако изучение скорости распространения излома стекол позволило Смекалу [1948] установить, что имеющиеся в твердых телах местные нарушения структуры при достаточной однородности среды могут привести к возникновению хорошо выраженных областей дисперсии ультразвуковых волн. Для неорганических стекол эти области соответствуют пока технически недостижимым частотам порядка 10 гц. При достаточной равномерности распределения нарушений структуры большое поглощение, возникающее в случае резонанса, обусловливает непроницаемость среды для волн высокой частоты. Поскольку вблизи участков нарушения структуры упругие напряжения особенно велики, при изломе эти места излучают ультразвуковые волны с частотой порядка 10 гц. Эти ультразвуковые волны обгоняют распространяющийся фронт излома, что обусловливает отклонение нормали фронта и появление борозд [c.345]

Формула (329) была экспериментально проверена Дёрзингом [517]. Она применима только для тех частот, для которых диаметр О трубы мал по сравнению с длиной волны или, другими словами, для частот, много меньших резонансной частоты радиальных колебаний трубы. Поэтому в формулу (329) не входит частота. В ультразвуковой области это условие не выполнено и, как уже упоминалось выше в этом пункте, возможно возникновение радиальных резонансов, оказывающих сильное влияние на распространение звука вдоль трубы. Действительно, при исследовании распространения ультразвука по трубе, заполненной жидкостью, Бойлю, Фроману и Филду [329, 331, 332, 599] удалось экспериментально обнаружить дисперсию звука и селективное поглощение. В качестве примера на фиг. 432 дан график частотной зависимости скорости звука в заполненной керосином стеклянной трубке (внутренний диаметр 3,1 см, толщина стенок 1,4 мм). Из расположения экспериментальных точек видно, что скорость звука уменьшается при приближении к частоте радиального резонанса, затем возрастает скачком и при дальнейшем повышении частоты снова уменьшается, приближаясь к значению скорости в неограниченной среде. Сплошные кривые рассчитаны по теории Филда [592, 594, 597]. [c.393]

Передвигая ультразвуковую ячейку в направлении распространения звуковой волны, можно добиться того, чтобы звуковой импульс, излучаемый кварцем в момент возбуждения люминофора, пересекал световой поток спустя время, равное die, где d—расстояние от кварца до оси светового пучка, а с—скорость звука в ячейке. При использовании воды, которая особенно пригодна в силу малого поглощения звука в ней, смещение ячейки на 1 см соответствует разности времени 6,67-10" сек. Таким образом, ячейка длиной 22 см позволяет измерять промежутки времени от 1 до 150 мксек. Ханле, Кочак и Шар-ман 12963] измерили при помощи такого устройства время послесвечения серии органических веществ, возбуждаемых ультрафиолетовым светом и электронным облучением эти измерения имели [c.412]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...