Ослабление УЗК волн

Ослабление УЗ волны - уменьшение амплитуды волны с расстоянием (Рис.6.1)

Причины:

1) Вследствие расхождения УЗК энергии А(r)

Рис.6.1 Уменьшение амплитуды волны с расстоянием

На расхождение влияет преобразователь.

2) Через воду УЗК волна (звук) идёт дальше, чем в воздухе. Отсюда следует, что среда влияет на затухание УЗ волны.

Закон затухания (закон экспоненты или закон плоской волны)

А (r) = А0е^-б^r

(6.1)

δ - коэффициент затухания [1/м]. Для различных δ график функции на (Рис.6.2)

Рис.6.2 Зависимость амплитуды от расстояния для различных δ

δ – величина обратная расстоянию, на которое амплитуда плоской волны уменьшается в e раз.

δ =

(6.2)

От чего зависит б = б_погл (тепло) + б_рас-е (акустическая)

- газы и жидкости неорганические, нет неоднородности (б_погл)

- аморфные твёрдые тела (пластмасса, оргстекло) нет рассеивания (б_погл)

- Meталы с поликристаллической структурой (б_рас и б_погл)

Поглощение:

a) Вязкость (б_вяз) - η

b) Теплопроводность б_т

c) Частота – чем выше частота, тем больше поглощение в любой среде:

для жидкости и газа → б ~ f ²

для твердых тел → б ~ f

Рассеивание:

Происходит на неоднородностях на границах зерен.

a) Соотношение зерна и длины волны (частоты)

- d >> λ (область геометрической акустики)

- 0,3·λ < d < λ (соизмеримая с λ)

Теория дифракционного рассеяния:

бр ~ f ^2·d^2зерна

(6.3)

- d << λ в 10 раз (область релеевского рассеяния)

бр ~ f ^4·d^3зерна

(6.4)

Область преимущественных исследований.

λ_t < λ_l – поперечная волна затухает сильнее ввиду меньшей длины волны.

b) Анизотропия – различие свойств материалов

Ряд анизотропии материалов

Низкая анизотропия	Средняя анизотропия	Высокая анизотропия
Вольфрам, магний	Алюминий, железо	Медь, свинец, латунь, аустенитная сталь

Частотно независимые коэффициенты поглощения:

δ = α n·f + α p·f^4

(6.5)

α_n (вода) = 0,85·10^-14 с²/м - нет поглощения

f	100 кГц	1 МГц	10 МГц
δ, 1/м re (м)	0,85 * 10^-4 12 км	0,85 * 10^-2 120 м	0,85 1,2 м

α_n (воздух) = 1,24·10^-11 с²/м

f	100 кГц	1 МГц	10 МГц
δ, 1/м re (м)	0,12 8 м	12 8 см	8·10^-4 м ~1 мм

Пример: Твёрдые тела (сталь углеродистая).

δ_е = 0,12 * f + 20 * f ⁴ * b₃³ (Д₃ << λ)

Алюминий

δ_t = 0,085 * f + 0,031 * d ³ * f ⁴

r_e (сталь) = 8,3 м f = 1 Мгц

r_e (алюминий) = 11,7 м

Дата добавления: 2015-09-05