Методы визуализации СВЧ-полей

МИКРОСКОПИЯ АКУСТИЧЕСКАЯ — совокупность методов визуализации микроструктуры и формы малых объектов с помощью УЗ- и гиперзвуковых волн. Она включает в себя также методы измерения локальных характеристик упругих и вязких свойств объекта и их распределений по его поверхности или внутри объёма. М. а. основана на том, что УЗ-волны, прошедшие, отражённые или рассеянные отд. участками объекта, имеют разл. характеристики (амплитуду, фазу и др.) в зависимости от локальных вязкоупругих свойств образца. Эти различия позволяют методами визуализации звуковых полей получать акустич. изображения на экране дисплея. В зависимости от способа преобразования акустич. полей в видимое изображение различают сканирующую лазерную М. а. и сканирующую растровую М. а. [c.148]

Для наблюдения ультразвуковых полей предложено много различных методов визуализации (свыше 20), основанных на использовании физических явлений, связанных с наличием звуковой энергии в данной точке звукового изображения. [c.78]

На рис. 220 показан результат действия интенсивного ультразвука (около 100 вт/см ) на кусок плексигласа. Нагревание этого куска при облучении за секунду привело к его оплавлению при этом фигура оплавления в некоторой мере повторяет характер ультразвукового поля. По приведенной фотографии можно, таким образом, судить о степени неоднородности ультразвукового пучка. Оплавление плексигласа представляет собой один из методов визуализации интенсивного ультразвукового поля. [c.363]

Рис. 13.10. Визуализация звука методом темного поля.

Для каждого поля скорости v можно построить семейство линий тока, и если семейство линий тока построено, то в каждой точке с точностью до направления по ним будет известно направление вектора скорости v. На практике часто бывает весьма необходимым знать линии тока. Их моншо определять экспериментально. Это связано с разработкой методов визуализации течений. Например, для экспериментального определения линий тока проводят фотографирование с малой выдержкой течений жидкостей с подмешанными в них взвешенными части [c.40]

М. Е. Архангельский, В. Я. Афанасьев. Исследование фото-диффузионного метода визуализации ультразвуковых полей. — Акуст. ж., [c.576]

На рис. 5.5 приведены фотографии поля, рассеянного упругой оболочкой, полученные на установке для визуализации звуковых полей методом Теплера. Для опыта бьши взяты два стальных заполненных воздухом цилиндра с наружным диаметром 50 мм. Один из них имел толщину стенки 0,5, а другой — 2 мм. На цилиндрические оболочки падала плоская звуковая волна. Максимальная амплитуда поля в области геометрической тени для цилиндра с толщиной стенок 0,5 мм достигалась на частоте /= 540 кГц ка = 50), что соответствует значению волновой толщины кк = 1. Визуализация поля для обоих цилиндров проведена на одной и той же частоте. [c.231]

В последнее время ультразвук находит все более широкое применение в естествознании, технике, медицине. Поэтому я предпослал книге главу об основных законах акустики, имеющую своей целью познакомить читателя, не знакомого с этим разделом физики, с важнейшими величинами, характеризующими звуковое поле, с законами отражения и преломления звука, с прохождением звука через границы раздела, с интерференцией и поглощением звука. В остальном. построение книги осталось без изменений. Значительно расширены разделы, касающиеся магнитострикционных и пьезоэлектрических излучателей в числе прочих описаны излучатели, использующие новые пьезоэлектрические материалы—керамику титаната бария и кристаллы дигидрофосфата аммония (АВР). В третьей главе добавлен раздел, посвященный методам визуализации ультразвуковых колебаний, в первом параграфе четвертой главы—раздел о скорости звука в расплавах. Второй параграф четвертой главы расширен за счет разделов, посвященных [c.7]

В следующей, пятой главе излагаются принципы и примеры применения ультразвуковой голографии. Автор приводит также некоторые данные по синтезированной апертуре. Следует отметить, что в ультразвуковой голографии первоначально использовались методы, развивающие традиционные способы ультразвуковой дефектоскопии. В главе по существу описываются два таких метода. В первом методе использовалась ультразвуковая аналогия оптической голографии, а во втором — электронное сканирование поля ультразвуковой голограммы источником или приемником, а затем применялся какой-либо электронный метод восстановления, например с использованием ЭВМ. Эти методы основаны на известных способах визуализации ультразвуковых полей, а новым в них является только использование опорной волны от вспомогательного источника ультразвука или волны, получаемой путем электронной имитации. Практически это дает ряд преимуществ, позволяя сочетать достоинства методов визуализации ультразвуковых полей и методов голографии. Поэтому изложенный материал представляет значительный интерес для многих специалистов по неразрушающему контролю. [c.10]

Первое сообщение о визуализации распределения интенсивности ультразвукового поля с помощью фотоэмульсии появилось в 1933 г. [1]. Однако, несмотря на большое число работ, посвященных изучению механизма воздействия ультразвукового поля на фотоэмульсию, приемлемого объяснения этому явлению дано не было [2]. Наиболее широко распространенная методика использования этого явления состоит в том, что фотопластинку, предварительно засвеченную обычным светом, помещают в ванну с проявителем так, чтобы она оказалась на пути распространения ультразвука. Рассматриваемый косвенный метод визуализации распределения интенсивности ультразвука основывается на зависимости скорости проявления фотопластинки от степени воздействия ультразвука. Увеличение скорости проявления происходит вследствие действия механических сил на [c.89]

При так называемом химическом методе визуализации используется химическая реакция выделения иода из раствора иодистого калия, происходящая под действием ультразвука. Для использования этого эффекта также применяется фотоэмульсия. Преимущество химического метода заключается в том, что следы иода в растворе крахмала отчетливо видны глазом, поэтому этот метод не требует дополнительной обработки для визуализации ультразвукового поля [3]. Чувствительность этого метода такая же, как и предыдущего. [c.90]

Фотографические и химические методы по сравнению с другими методами визуализации ультразвуковых полей имеют более низкую чувствительность и неудобны в применении. Поэтому в настоящее время они представляют только исторический интерес и на практике широко применяться не могут. [c.90]

Другой метод визуализации ультразвуковых полей [9] заключается в освещении светом поверхности жидкости, деформированной ультразвуковым изображением, и последующей фиксации световых изменений, вызванных вариациями плотности или преломлением внутри проводящей ультразвук среды. Деформация поверхности жидкости широко применяется для исследования поля ультразвуковых преобразователей [10]. [c.92]

Метод визуализации ультразвуковых полей, схематически показанный на фиг. 3.3, называет- [c.92]

V. МЕТОДЫ ВИЗУАЛИЗАЦИИ СВЧ-ПОЛЕй [c.447]

Для Представления информации в наглядной форме, удобной для распознавания дефектов и определения их размеров, целесообразно использовать методы визуализации СВЧ-полей, как в рентгеновском контроле и ультразвуковой дефектоскопии. Рассмотрим возможные методы визуализации СВЧ-полей. [c.447]

Другой метод визуализации СВЧ-полей связан с использованием тепловых эффектов, но детектором служит фотографическая пластинка. Вначале она подвергается равномерному освещению, что при нормальном проявлении пластины привело бы к ее умеренному почернению. Затем на пластину, защищенную от света, наносится тонкий слой проявителя, после чего ее помещают в СВЧ-поле. Скорость проявления пленки зависит от температуры, поэтому отдельные участки, подвергающиеся более интенсивному облучению, проявляются быстрее. Если остановить проявление, прежде чем оно закончится, то области, находившиеся в более интенсивном СВЧ-поле, будут казаться темнее остальных. [c.448]

Традиционной областью применения метода аналогий является его обучающий аспект, основанный на соответствующей визуализации того или иного явления. Иными словами, если явление слишком сложное или его невозможно представить визуально (как представить себе электромагнитное поле), используют метод аналогий. Так, для визуализации электромагнитного поля используют линии, в которых напряженность поля одинакова. Далее будут представлены некоторые примеры использования метода аналогий. [c.11]

Основные положения. Теневые методы дефектоскопии относят к способам акустического контроля, основанным на определении свойств проверяемого объекта по изменению одного из параметров упругой волны, прошедшей через контролируемый участок изделия. Упругую волну излучают непрерывно или в виде импульсов. В качестве регистрируемого параметра используют амплитуду упругой волны, прошедшей через контролируемое изделие, реже — фазу или время прохождения. В качестве индикаторов регистрируемого параметра обычно используют радиоизмерительные устройства, иногда — средства визуализации акустических полей. [c.249]

Визуализация акустических полей. При одновременном озвучивании значительного объема изделия с применением методов отражения или прохождения для обнаружения дефектов на поверхности изделия возникает акустическое поле. В 50-е годы господствовало представление, что достаточно сделать видимым распределение амплитуд этого поля, чтобы получить довольно точное представление о расположении дефектов в изделии. В действительности дифракционные явления при взаимодействии волн с дефектами, а также сложная структура поля преобразователя существенно усложняет задачу расшифровки результатов контроля. [c.392]

В диапазоне высоких УЗ-частот для получения и регистрации акустич. голограмм используются разнообразные методы визуализации звуковых полей, а их восстановление в подавляющем большинстве случаев осуществляется оптич. способами. Наиб, раснростране-иие в Г. а. получили методы, основанные на повгдеро-моторных эффектах,— деформации поверхности раздела двух сред, изменения ориентации частиц в звуковом поле и т. д. Наиб, часто используется метод поверхностного рельефа, основанный па способности жидкости деформироваться под воздействием радиац- давления [c.513]

Существенный рост техники воспроизведения магнитной записи наступил в 1961 г., после того как в СССР было разработано индикаторное устройство, позволяющее визуализировать рельеф магнитной записи на экране электронно-лучевой трубки с послесвечением [88]. Развитием этой идеи является магнитотелевкзион-ная система индикации [89]. Эффективные индикаторные устройства можно создать, если осуществить оптические методы визуализации рельефа записи поля дефекта магнитными жидкостями [90] и применить двухслойные магнитные ленты [91], позволяющие регистрировать объемную инфор.мацию о поле дефекта. [c.22]

Второй метод визуализации дислокаций в технически важных материалах заключается в травлении дислокаций, окруженных атмосферой чужеродных атомов, понижающих напряженность возмущающего поля в зоне дислокации и, следовательно, разницу энергии упругой деформации в этой зоне по сравнению с идеальной кристаллической рещеткой. Можно создать условия для растворения накопленных посторонних атомов. При достаточной концентрации посторонних атомов у линий дислокаций начинает образовываться новая фаза, которая может быть растворена тра-вителем. [c.79]

Распределение мощности по сечению для потоков Р < ОДВт можно оценивать с помощью пироэпекфических телевизионных камер, фотодиодных матричных преобразователей, тепловизоров. Этот метод применяют с использованием ответвителей пучка с дополнительными ослабляющими устройствами (попющающие фильтры). Применяют также мишени из металла для визуализации поля излучения импульсных лазеров косвенным методом по температурному полю мишени. [c.62]

Теневые и интерференционные методы обладают такими достоинствами, как бескон-такгность, информативность (многоканальная регистрация, высокая локальность и чувствительность), наглядностью (при визуализации полей температур), безьшерционность, что делает их незаменимыми для использования бысгропротекающих нестационарных процессов в прозрачных жидкостях и газах. [c.94]

Особенностью представления кинетической энергии в форме (4.29) является ее независимость от переменной д. Она позволяет сразу проинтегрировать задачу Эйлера — движение свободного волчка, для которого и = О (см. 1 гл. 2). Соответствующим циклическим интегралом является G = onst, представляющий собой величину кинетического момента = М . Это обстоятельство делает переменные Андуайе-Депри полезными для геометрической интерпретации и анализа возмущенной ситуации. Фазовый портрет случая Эйлера на цилиндрической развертке сферы представлен на рис. 5. При наложении возмущения, например, поля тяжести, на фазовом портрете появляются хаотические движения вблизи сепаратрис, соединяющих неустойчивые равномерные вращения (рис. 6). Остановимся на методах визуализации фазового потока более подробно. [c.55]

Визуализация звуковых полей. Задача визуализации акустических полей часто возникает при исследовании закономерностей излучения, дифракции и нелинейных взаимодействий звуковых волн, а также в различных практических приложениях — медицинской диагностике, неразрушающем контроле, подводном звуко-видении, сейсморазведке и т. д. К простейшим способам визуализации относится так называемый шлирен-метод, или метод темного поля (см., например, [8]), использующий раман-натовскую дифракцию света на звуке (рис. 13.10). В такой системе в отсутствие звукового поля экран остается темным, а при распространении звука появляются светлые детали, соответствующие дифракционным максимумам. Расстояния от ультразвукового пучка до линзы и от линзы до экрана обычно выбираются равными удвоенному фокусному расстоянию линзы. При этом на экране получается перевернутое неувеличенное изображение проекции звукового поля, [c.355]

В качестве примера приведем визуализацию шлирен-методом звукового поля в системе, состоящей из жидкости (воды) и прямоугольного стеклянного стержня, в котором возбуждался ограниченный пучок поперечных ультразвуковых волн [33, 34]. В качестве излучателя применялась пьезокварцевая пластинка К-срезвс (частота 2,9 МГц) использовались как непрерывный, так и импульсный режимы. Из приведенных в [33, 34] фотографий следует, что в воде визуализируется звуковое поле, представляющее собой совокупность лучей , уходящих от стержня. На рис. 13.11 схематически показана получающаяся при этом картина в случае [c.355]

В методах первой группы для получения картины распределения звукового давления используются различные технич. приёмы. Самый распространённый — сканирование исследуемого поля миниатюрным приёмником звукового давления. Электрич. сигнал с такого приёмника после необходимого усиления преобразуется в световой, наир, с помощью электрич. лампочки или путём модуляции яркости луча электроннолучевой трубки. Способ сканирования одиночным приёмником может быть использован в том случае, когда исследуемое акустич. поле представляет собой стоячую волну или сумму стоячих волн. Для визуализации поля бегущей волны необходимо иметь набор (мозаику) приёмников, быстро переключаемых с помощью электронного устройства. Можно искусственно создавать поле стоячих волн, обеспечивая интерферерщию исследуемого поля с нек-рой опорной акустич. волной или электрич. сигналом той же частоты. Этот приём, составляющий основу методов акустич. голографии, широко используется для В. 3. п. [c.58]

Сравпительные характеристики различных методов визуализации звуковых полей [c.61]

Что касается использования лазеров в исследовательской работе, то оно практически неограниченно. Лазер становится важнейшим прибором научной лаборатории. Приведем для примера выписки из оглавления монографии Л. А. Душина и О. С. Павлиненко Исследование плазмы с помощью лазеров (М., Атомиздат , 1968) лазерная интерферометрия плазмы, визуализация поля, методы теневой фотографии, исследование магнитоактивной плазмы по вращению плоскости поляризации света, исследование плазмы по рассеянию лазерного луча и т. д. Список, несомненно, внушителен. [c.106]

Вывод основных уравнений. В 1941 г. С. Н. Ржевкиным и С. И. Кречмером при помощи метода визуализации звуковых полей было открыто незеркальное отражение звука ограниченными пластинами [141]. При этом было показано, что при отражении звука от неограниченной пластины в ряде случаев возникает звуковой луч, направление которого противоположно направлению падающей волны. Дальнейшее развитие теория этого вопроса получила в работах [122] и [45], причем в последней работе подробно исследованы эффекты, связанные как с изгибными, так и с симметричными колебаниями пластины. [c.264]

В.А. Тумановым и Е.Н. Калачевым. Данные, нанесенные светлыми ромбиками, соответствуют моделям звуковых сопел с симметричными контурами перехода в вертикальной и горизонтальной плоскостях от круглого к прямоугольному сечению, аналогично схеме работы [151], показанной на рис. 4.3 для темных треугольников. Данные, нанесенные светлыми прямоугольниками, соответствуют несимметричному контуру переходного участка в вертикальной плоскости переход от круга к прямоугольному критическому сечению осугцествляется за счет сужения только нижнего контура при прямолинейном верхнем контуре боковые стенки переходного участка канала расширяются симметрично под углом , как показано на рис. 4.3. Экспериментальные данные, отмеченные светлыми значками, получены в широком диапазоне изменения основных геометрических параметров переходного участка канала степени сужения от входного (круглого) сечения к критическому сечению плоского сопла /F = 0,2-0,6, углов расширения боковых стенок = 18-30°, отношения ширины к высоте критического сечения вх/ кр 1-25. Следует отметить, что даже при самом неблагоприятном с точки зрения отрыва потока на стенках переходного участка — F /F = 0,6 и = 30°, что соответствует наибольшим значениям скорости потока и угла расширения канала для исследованных вариантов, — результаты визуализации поля течения методом саже-масляного покрытия и измерения статического давления по длине переходных участков показали отсутствие отрывов потока на стенках. [c.193]

Картина 3. п. в общед случае зависит не только от акустич. мощности и хар-ки направленности излучателя — источника звука, но и от положения в св-в границ среды и поверхностей раздела разл. упругих сред, если такие поверхности имеются. В неогра- ниченной однородной среде 3. п. одиночного источника явл. полем бегущей волны. Для измерения 3. п. применяют микрофоны, гидрофоны и др. приёмники звука их размеры желательно иметь малыми по сравнению с длиной волны и с характерными размерами неоднородностей поля. При изучении 3. п. применяются также разл. методы визуализации звуковых полей. Изучение 3. п. разл. излучателей производят в заглушённых камерах. [c.199]

Тепловые методы визуализации основаны на использовании тепла, выделяющегося при поглощении ультразвука. Один широко применяемый вариант этого метода использует явление термогашения фосфоресценции. Флуоресцентный фосфор, предварительно возбужденный, подвергается действию ультразвукового поля, при этом в местах воздействия ультразвука вследствие нагрева свечение ослабляется. Используя стойкий фосфор, можно получить изображение ультразвукового поля. [c.90]

Система визуализации [6] основана на прямом определении, величины выделяемой ультразвуковым полем тепловой энергии при помощи таких термочувствительных элементов, как термопары или термисторы. Чувствительность этого метода также составляет 0,1 вт1см . Описанные ниже методы визуализации ультразвуковых изображений обладают значительно более высокой чувствительностью. [c.90]

Иными словами, если явление слишком сложное или его невозможно представить визуально, используют метод анагю1 Ий. Так для визуализации электрического и магнитного полей, которые невозможно увидеть непосредственно, используют геометрическую аналогию - поле изображают в виде набора линий с одинаковой напряженностью поля. [c.36]

Эффекты акустооптич, взаимодействия используются как при физ. исследованиях, так и в технике. Дифракция света на УЗ даёт возможность измерять локальные характеристики У 3-полей. По угловым зависимостям дифрагированного света определяются ди-аграмма направленности и спектральный состав акустич. излучения. Анализ эффективности дифракции в разл. точках образца позволяет восстановить картину пространственного распределения интенсивности звука, В частности, на основе акустооптич. эффектов осуществляется визуализация звуковых полей. С помощью брэгговской дифракции удаётся получить информацию о спектральном, угловом и пространственном распределении акустич, фояонов в ДВ-области фононного спектра. Этот метод представляет ценность для изучения неравновесных акустич. фононов, иапр. в условиях фононной (акустоэлектрической) неустойчивости в полупроводниках, обусловленной усилением [c.46]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...