Потери энергии в акустической волне

ПОТЕРИ ЭНЕРГИИ В АКУСТИЧЕСКОЙ ВОЛНЕ [c.36]

Головные ( ползучие ) волны (см. раздел 2.5) являются продольными волнами, возбуждаемыми параллельно поверхности. Они распространяются прямолинейно, всегда отщепляясь от поперечных волн под углом 33° (в стали раздел 2,5, рис. 2.17). В отличие от поверхностных волн головные волны не следуют контуру поверхности изделия. Они также не затухают и не отражаются под влиянием шероховатостей поверхности или остатков среды акустического контакта. Однако ввиду непрерывной потери энергии в поперечные волны они распространяются только на расстояние в несколько сантиметров. [c.360]

До сих пор предполагалось, что водная среда не поглощает энергию звука, т. е. общая акустическая интенсивность в пределах любой замкнутой поверхности, включающей источник звука, остается постоянной независимо от расстояния до источника звука. В действительности в каждом элементе объема, который подвергся сжатию и расширению при прохождении через него акустической волны, часть энергии теряется в виде тепла. Легко показать, что если потери энергии в каждом единичном объеме составляют постоянную долю энергии, заключенной в этом объеме, то потери поглощения будут экспоненциальной функцией расстояния. Для однородной среды с поглощением иц- [c.120]

В предыдущих двух главах рассматривались волны и колебания конструкций, состоящих из распределенных масс и податливостей (жесткостей), без учета демпфирования — важного параметра, характеризующего затухание волн и колебаний. Этот параметр обусловлен внутренним и внешним трением, излучением и другими причинами, вызывающими убывание акустической энергии в рассматриваемой конструкции. Во многих случаях эффекты потерь пренебрежимо малы, по в некоторых случаях пренебрежение ими ведет к большим ошибкам в расчетах. Так, амплитуда вынужденных колебаний на резонансной частоте существенно зависит от потерь (см. рис. 3.14). Так же сильно зависят от потерь и отклики произвольной колебательной системы на кратковременные нагрузки. Вследствие демпфирования часть энергии колеблющейся конструкции превращается в тепло и предоставленные самим себе колебания затухают со временем. Аналогичная картина наблюдается и при распространении волны в среде. Из-за внутренних потерь часть энергии волны идет на нагревание среды и амплитуда волнового движения уменьшается с расстоянием по мере распространения волны. [c.207]

Когда ультразвуковые волны достигают границы раздела или места обрыва волокна, часть их отражается. Суммарная отраженная энергия зависит от удельного акустического сопротивления Z, характерного для данного материала, в котором распространяется ультразвуковая волна со скоростью V, и от плотности материала р. Энергия акустического сигнала, проходящего через образец, уменьшается в результате поглощения в самом материале и отражения на дефектах. Детектирование (локация) дефектов проводится путем оценки различия в пути, а следовательно, и в потере энергии отраженных и (или) прошедших ультразвуковых волн. [c.469]

Часть III посвящена фокусирующим ультразвуковым излучателям. Как известно, этот тип излучателей позволяет получать очень высокие интенсивности на некотором удалении от излучающей поверхности, предотвращая тем самым потери энергии на поглощение и на образование кавитации у поверхности излучателя. Наряду с теорией фокусирования сферических и цилиндрических ультразвуковых волн даются методы расчета фокусирующих излучателей и приводятся описания сверхмощных фокусирующих концентраторов, разработанных в Акустическом институте. [c.5]

Для толстых слоев облицовки из пористого материала коэффициент поглощения получается достаточно большой из-за ряда факторов. Так как акустическое сопротивление таких материалов обычно близко к сопротивлению воздуха, то звуковые волны почти не отражаются от них (7.21). Звуковые волны, входя в поглощающий материал, будут испытывать большие потери энергии из-за вязкости материала, трения в порах, поэтому значительно ослабленными они будут достигать твердой стены, находящейся за ним. Скорость колебаний в узле, т. е. у стены, будет мало отличаться от скорости колебаний в пучности, и потери на этом участке хода звуковых волн будут также велики, как и в пучности. При обратном ходе звуковой волны будет также происходить поглощение энергии звуковых волн. Практически звуковая волна вернется в помещение значительно ослабленной, т. е. коэффициент поглощения будет большим. При этом на определенной частоте поглощение может быть очень большим (см. табл. 7.1). [c.185]

Эта кривая соответствует свободным колебаниям сварочного наконечника и режиму стоячей волны в стержне при сопротивлении нагрузки, равной нулю. Этот режим можно считать аналогом режима излучения акустической энергии магнитострикционного преобразователя в воздух. Если принять, что излучения энергии в воздух нет, что и соответствует действительности, поскольку на границе раздела сталь—воздух существует полное внутреннее отражение, то отрезок А В выражает электрическую мощность, определяемую внутренними потерями системы. [c.112]

Отношение акустического давления к колебательной скорости в упругой волне определяет величину, называемую акустическим импедансом. В общем случае это величина комплексная. Для безграничной среды, потери ультразвуковой энергии в которой пренебрежимо малы, акустический импеданс является действительной величиной и равен характеристическому импедансу материала г [c.165]

При отражении от границы раздела твердое тело—жидкость импульс частично отражается и частично проходит в воду, поэтому при подсчете коэффициента поглощения необходимо учесть возникающие при этом потери энергии потерями же на отражение на границе твердое тело — воздух можно пренебречь, так как акустическое сопротивление воздуха по сравнению с акустическим сопротивлением твердого тела пренебрежимо мало. Точный учет потерь при отражениях достижим благодаря возможности разделения серий при вертикальном перемещении образца. Если — амплитуда импульса с номером 2,. 4 — амплитуда п-го импульса, 0 == Ро о — акустическое сопротивление жидкости и 2 = = рс — акустическое сопротивление образца, то можно показать, что коэффициент затухания продольных волн определяется ( )ормулой [c.474]

В случае плоских волн, которые распространяются в неограниченной среде без потери энергии, акустическое давление и скорость частицы синфазны. В этом случае удельное акустическое сопротивление есть вещественная величина, обозначаемая 1с. При этом [c.15]

Для того чтобы учесть диссипацию при помощи полученных результатов для плоских волн, некоторые из положений теории, развитой в этой главе, нужно несколько видоизменить. Например, внутри компактной области источников и в окрестности этой области диссипация акустической энергии не может оказывать значительное влияние на процессы генерирования п распространения звука к порогу дальнего поля, так как он расположен на расстоянии всего одной-двух длин волн. Однако такое дальнее поле, будь то поле точечного источника или диполя, на каждой длине волны имеет характеристики плоской волны, за исключением множителя г , учитывающего постепенное распределение энергии по площади, увеличивающейся как г, В частности, относительные потери акустической энергии на длине волны должны быть почти такими же, как и для [c.100]

Как было указано выше, мы будем рассматривать только такие частоты, при которых относительные потери акустической энергии (204) за один период или на одной длине волны малы по сравнению с единицей. Тогда любое локальное соотношение между величинами в звуковой волне, подобно самой формуле (51), будет служить хорошим приближением в рассматриваемой теории. [c.103]

Для некоторых двухатомных газов, например для азота, единственной непоступательной модой, оказывающей влияние на затухание, является вращательная, скажем п = с В = измерения относительных потерь акустической энергии на длине волны при атмосферном давлении соответствуют времени запаздывания т , равному примерно 0,9 не или шести средним временам между столкновениями, т. е. требуется в среднем око.то шести столкновений для того, чтобы установилось равновесие вращательной и поступательной энергии молекул азота. Соответствующий вклад от учета запаздывания б добавляет около 40% в б(, + б,., и тогда выражение (204) дает хорошие результаты для отношений частот к давлению, равным примерно 10 МГц/бар и менее. [c.109]

В этой главе рассмотрено влияние границ раздела между слоями жидкости с различными характеристиками на распространение плоской акустической волны. В общем случае часть энергии плоской волны отражается от границы раздела, а часть проходит через нее. При этом возможно изменение направления движения фронта волны, называемое рефракцией. Особое влияние на распространение акустической энергии на большие расстояния оказывают потери, происходящие при отражении от поверхности и дна океана. В качестве введения в проблему определения особенностей распространения траекторий акустических лучей в океане рассматривается рефракция, возникающая в случае, если скорость звука является линейной функцией глубины. Целью этого анализа является построение акустических лучевых картин, определяющих изменение интенсивности акустического поля при изменении глубины и расстояния. [c.90]

В противоположность этому процесс отражения звука от дна, даже если оно ровное, чрезвычайно сложен. Различие в импедансе между водой и грунтом существенно меньше, чем между водой и воздухом. При падении на дно часть акустической энергии проникает в грунт, а часть отражается. Проникшая в грунт энергия проходит через слои с различной плотностью и частично отражается на каждой из границ раздела. Акустическая волна, отраженная от внутренних границ грунта, возвращается в воду и интерферирует с той частью энергии, которая непосредственно отражается от границы вода — грунт. Как упоминалось в п. 4.3, результирующий коэффициент отражения от дна со слоистой структурой включает потери по амплитуде и изменение фазы относительно падающей волны. Слоистая структура донных осадков — причина зависимости комплексного коэффициента отражения от частоты и угла падения. Состав грунтов в различных районах океана чрезвычайно разнообразен. Однако для наших целей удобно пользоваться упрощенной классификацией службы гидрографии ВМС США. В основном грунт содержит частицы й < 0,062 мм [c.117]

Назначение рупора. Малый к. п. д. диффузорного громкоговорителя объясняется потерями на активном сопротивлении звуковой катушки и быстрым рассеиванием звуковой энергии в пространстве. Если применением рупора возрастающего сечения ограничить распространение фронта волны, к. п. д. громкоговорителя увеличится до 15 или даже 20%. Для равномерного распределения звуковой энергии по всей площади зрительного зала в высокочастотных громкоговорителях используют акустические линзы или секционированные рупоры, причем оси отдельных секций рупора сдвигаются в пространстве на некоторый угол (рис. 17). Акустические линзы, применяемые в области звуковых частот, конструктивно выполняются в виде решеток, конусов или перфорированных преград, обеспечивающих равномерное рассеивание звуковой энергии в пространстве. [c.23]

Не надо думать, что выше перечислены все процессы, вызывающие потери акустической энергии. В качестве одного из не учтённых выше источников поглощения звука можно указать на рассеяние акустической энергии случайными флуктуациями плотности газа, в котором распространяется волна. [c.15]

Таким образом, одна причина повышения к.п.д. излучателя с косым скачком, по сравнению с к.п.д. генератора Гартмана, по-видимому, заключается в повышении кинетической энергии за скачком и некотором уменьшении потерь в самом скачке. Кроме того, возникновение колеблющегося косого скачка (при размерах области генерации, сравнимых с длиной излучаемой волны) может привести к увеличению нормальной составляющей скорости на поверхности струи и, следовательно, к повышению отдачи акустической энергии за ее пределы. Поэтому замена прямого скачка косым, вероятно, может улучшить условия излучения в окружающую среду. [c.62]

Отношение акустического давления к колебательной скорости в упругой волне называется акустическим импедансом. В обш,ем случае это параметр комплесный. Для безграничной среды, потери ультразвуковой энергии в которой пренебрежимо малы, удельный механический импеданс является действительной величиной, равной характеристическому импедансу материала Z [c.192]

Обратимся снова к рис. 109. В зоне 2 к газу подводится теп по, п можно сказать, что при определенных условиях в этой зоне генерируется акустическая энергия, котплая затем переносится волнами направо и налево от 2. Обозначим через А/ изменение потока этой энергии при прохождении области 2. Очевидно, что при наличии потерь энергии W условия устойчивости и неустойчивости сведутся к тому. ТО в первом случае (устойчивость должно быть А/ < W, во втором случае (неустойчивость) А/> W. [c.488]

Зыражение (3.125) относится к идеальному случаю — случаю преобразователя. работающего без потерь энергии при деформации пьезоэлектрика. В действительности, такие потери всегда имеются и, кроме того, механическая энергия теряется из-за оттока ее в систему подвески стержня и, наконец, па излучение в виде акустических волн в окружающую среду. Поэтому ток не достигает бесконечно больших значений. В эквивалентных схемах это соответствует наличию небольшого сопротивления в плече, изображающем эквивалент длинной линии. Такая исправленная картина дана на рис. 3.18. Появляется, конечно, дополнительно активная составляющая тока. пьезопреобразователя-двигателя с [c.85]

Плети нагружали давлением воды по трубопроводу с силь-фоном для снижения уровня акустических шумов нагружающего насоса. Обе плети были доведены до разрушения. Разрушение первой плети произошло при 150 атм, второй - при 130 атм. Для измерения АЭ использовали следующую аппаратуру. Шестиканальный прибор АС-6А/М разработан в НПФ Диатон для измерений на магистральных трубопроводах на базе облегченного каркаса КАМАК со встроенным блоком питания оригинальной разработки. Система построена по модульному принципу, в основе которого лежит независимый АЭ-канал. Одним из важнейших вопросов регистрации АЭ на реальных объектах является способ расстановки датчиков (антенн). Расстояния между датчиками антенны определяются затуханием упругих волн в объектах контроля, которое, в свою очередь, определяется геометрической формой объекта контроля, дисперсией волн по скоростям, диссипацией энергии за счет внутреннего трения в материале и потерь энергии за счет излучения в пограничную среду. В данном испытании распространение волн исследовалось как на пустой плети, так и на плети, заполненной водой в системе АС-6А/М были установлены частотные фильтры на диапазон 10-200 кГц. Для регистрации уп-152 [c.152]

Теневой метод или метод сквозного просвечивания основан на посьшке в контролируемое изделие упругих колебаний и регистрации изменения их интенсивности после однократного прохождения через металл (рис.6.7). Упругие колебания вводят в изделие излучающей искательной головкой с одной его стороны, а принимают приемной головкой, расположенной с другой стороны. При отсутствии нарушений сплошности материала приемная головка регистрирует прохождение упругих волн через изделие (рис.6.7о). Интенсивность их будет меньше интенсивности введенных волн за счет потери энергии УЗК. Если на пути упругих волн имеется дефект, то в зависимости от площади сечения пучка лучей, площади отражающей поверхности дефекта и его местоположения по толщине изделия показания индикатора меняются, т.к. за дефектом образуется акустическая тень. Импульс 7 на экране прибора при этом уменьшается или исчезает, т.к. он соответствует интенсивности прошедших УЗК (рис.6.76, в). [c.286]

Мы закончим эту главу изучением механизмов, которыми до сих пор пренебрегали и которые способствуют диссипации акустической энергии в тепло, а также остановимся па тех модификациях линейной теории, к которым приводит учет этих механизмов. Рассмотрим прежде всего плоские бегущие волны. Для обычных жидкостей мы найдем, что, хотя в случае таких волн, соответствующих слыптимым или даже ультразвуковым частотам, достигающим нескольких мегагерц, потери энергии на каждой длине волны за счет диссипации очень малы на расстояниях, много больших длины волны, они приводят к экспоненциальному уменьшению амплитуды, называемому затуханием. [c.100]

ПЛОСКОЙ волны, причем уменьшение амплитуды с расстоянием будет описываться произведением двух членов экспоненциальным членом, учитываюш им потери энергии так же, как в плоской волне, и множителем который позволяет учесть распределение энергии по площади, увеличивающейся как Аналогично любые волны, рассматриваемые в геометрическо акустике, при распространении вдоль трубок лучей обладают свойствами плоских волн на каждой длине волны, т. е. изменение их амплитуд описывается про113ведением той же самой экспоненциальной функции от расстояния и геометрического множителя, который учитывает распределение акустической энергии но меняющейся площади поперечного сечения трубки лучей. [c.101]

Для многих жидкостей справедлива линейная зависимость (204) относительных потерь акустической энергии на длине волны от частоты со (во всяком случае, когда эти потери остаются малыми, как здесь предполагалось, но не настолько, чтобы их невозможно было измерить ). Для таких жидкостей измеренный наклон кривой этой зависимости определяет величину б, так чтО можно предполагать, что формула (200) служит хорошей аппроксимацией в рассматриваемом интервале частот. Такой способ определения б может оказаться практически более полезным, чем любая теория, учитываюш,ая вклады в б от эффектов вязкости, теплопроводности и запаздывания при установлении термодинамического равновесия, в частности потому, что эффекты запаздывания не легко оценить количественно посредством иных измерений. Тем не менее мы изложим теорию в обш,их чертах для частного случая совершенного газа в основном для того, чтобы показать, каким образом можно отделить эффекты вязкости и теплопроводности от эффектов запаздывания, и понять, почему для некоторых газов диссипация энергии на длине волны нмеет более сложную зависимость от со с резонансными никами . [c.105]

В случае неблагоприятных воздействий на организм, когда вырабатываются когерентные сигналы (см. 2.2), положение изменяется. По-видимому, именно под действием этих сигналов, когда их величина превышает некоторое пороговое значение, на краях спиралей, на границе с перехватами Ранвье образуются большие септированные контакты [53] (рис. 4.12). В области этих контактов образуются спиральные каналы, заполненные цитоплазмой, через которые акустическая волна может быть согласована с нервом и через ближайший септированный контакт возбудить следующий участок миелиновой спирали. В ходе такого последовательного возбуждения может регулироваться и канал, по которому будет происходить передача энергии. Существенно, что, как только восстанавливается нормальное состояние клеток (т. е. когда необходимость в управляющих сигналах исчезает), восстанавливается исходное состояние нерва [53]. Конечно, эта картина нуждается в детализации и проверке. Но если принять, что она в основных чертах отражает истинную картину развития процесса, то этот механизм будет содействовать еще более экономному расходованию энергии когерентных сигналов, выработка которой в организме связана с большими энергетическими затратами экономия, определяемая ничтожной амплитудой генерируемых колебаний в периоды, когда процессы в клетках протекают нормально, дополняется экономией за счет устранения потерь при передаче энергии передача энергии в период, когда процессы в клетках протекают нормально, вообще отсутствует. [c.115]

Сжимаемость среды вносит затухание в колебания пузырька. в результате высвечивания пузырьком акустических волн. Если бы других потерь энергии колебаний не было, то добротность Нузырька в воде у поверхности была бы равна Q = Мка = 71 свободные колебания пузырька затухали бы в е раз после Q/я = = 23 колебаний. При увеличении глубины добротность пузырька данного радиуса уменьшается в отношении 1 ]/1 + Я/10 например, при одном и том же радиусе добротность пузырька на глубине 30 м вдвое меньше, чем у поверхности. У всплывающего пузырька, содержащего неизменное количество газа, при изменении глубины изменяется и радиус, и давление. Б результате собственная частота пузырька при всплытии с глубины Я до по-, верхности уменьшается в отношении 1 (1 + Я/10) /., а добротность растет в отношении (1 + Я/10) /2 1. [c.292]

Как было упомянуто выше, теория Гассмана базируется на предположении, что относительное движение жидкости и скелета имеет пренебрежимо малое влияние на распространение сейсмических волн во флюндонасыщенных породах. Это предположение можно разумно обосновать для низких частот, но, к сожалению, в теории нет указаний на то, какие частоты можно с достаточной уверенностью рассматривать как низкие. Более того, легко понять, что относительное движение флюида и скелета должно вызвать потерю энергии благодаря вязкости флюида, а теория Гассмана не дает никаких средств оценки соответствующего затухания волн. Теория Гассмана без сомнения применима к сейсмологии и, возможно, к сейсморазведке, но по-видимому, не применима в кило-гериовом диапазоне акустического каротажа и почти наверняка в мегагерцовом диапазоне при лабораторных измерениях. [c.69]

При этом в околоскважинной зоне, в которой помещают источник упругих колебаний, возникают за счет импульсно-ударного или виброволнового воздействия в основном прямые эффекты. В удаленных же зонах пласта, где распространяются сформированные акустические волны, ввиду их незначительной энергетики достигаются инициированно-аномальные эффекты, которые в комплексе с прямыми обеспечивают эффективность воздействия. С целью уменьшения потерь энергии при прохождении упругих колебаний через обсадную колонну и ПЗП используют, как правило, импульсные источники колебаний с широким спектром частот. Пласт в этом случае, по мнению авторов [92], возбуждается на собственных частотах, как бы выбирая их из всего спектра. [c.39]

Поглощение обусловлено вязкостью, упругим гистерезисом (т. е. различной упругой зависимостью при расширении и сжатии) и теплопроводностью. Последний механизм поглощения связан с тем, что процесс распространения акустической волны считают адиабатическим. Расширение или сжатие элементарного объема сопровождается изменением температуры, но они настолько кратковре-меины, что процесс выравнивания температуры можно не учитывать. В действительности теплопроводность существует и способствует потере энергии колебаний. Существуют также другие механизмы поглощения, проявляющиеся при более высоких частотах, чем применяют в АК. [c.33]

Для абсолютных измерений нужно использовать уменьшение амплитуды эхо-импульеа в серии многократных отражений, от задней стенки. Кроме собственно затухания в материале сюда входят 1) потеря энергии волны на акустический контакт-с искателем и 2) падение амплитуды вследствие раскрытия -звукового луча. [c.642]

Особняком стоит группа абсорбентов под общим названием резонан сных поглотителей . Под действием падающей звуковой волны такой аб сорбент, выполненный в виде щита или панели, приходит в колебание Сопровождающая колебания потеря энергии составляет физическую причин звукопоглощения. Некоторые виды резонирующих устройств были известн задолго до того, как развилась техника специального акустического обо рудования студий и зал [I]. В студийной акустике резонансные поглоти тели получают все более многообразное применение. [c.202]

С точки зрения практического применения наиболее важным является исследование условий передачи энергии, когда генератор колебаний излучает из скважинной жидкости. Случай акустического высокочастотного возбуждения, когда передача энергии в пласт происходит при распространении упругих волн в скважинной жидкости и прохождении их через систему обсадки скважины достаточно хорощо исследован. Например, В.Н. Крутиным [20] были исследованы энергетические соотнощения при излучении упругих волн из скважинной жидкости осесимметричным источником. Выявлялись связи энергетических характеристик поля с импедансом системы и временем его ревебрации. Исследовался характер влияния частоты и распределения амплитуд на поверхности излучателя на передачу энергии в горный массив. В частности, для гармонического распределения амплитуды смещения источника с фиксированной пространственной частотой получены выражения для удельного импеданса горного массива нагружающего скважину, и определены частоты радиальных резонансов кольцевого слоя жидкости между корпусом излучателя и колонной, а также частоты антирезонансов. На резонансных частотах передача энергии в массив происходит наиболее эффективно, при этом для обычных размеров (диаметров) скважины частоты первых резонансов имеют значения не ниже 10 кГц. Поэтому при применении высокочастотных генераторов имеются существенные ограничения по глубине распространения упругих колебаний в пористую среду пласта, которые связаны и с очень сильным поглощением высокочастотных волн, и с ограничением мощности подобных генераторов из-за больших электрических потерь в питающем скважинном кабеле. [c.271]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...