Нормальное падение УЗ волн на границу раздела сред. Коэффициенты отражения и прозрачности. Затухание ультразвука

<56 7 8 9 10 11 >

При нормальном падении ультразвуковой волны на границу раздела двух сред часть энергии волны отражается от поверхности раздела, а другая часть проходит сквозь нее. Распределение энергии отраженной и прошедшей волн зависят от механических характеристик граничащих материалов: скоростей волны и плотностей сред.

Сталь Сталь Медь

Воздух Вода Сталь

Интенсивность отраженной волны I_отр определяется коэффициентом отражения R: R=I_отр/I_пад, или I_отр=R I_пад , где I_пад– интенсивность падающей волны. Коэффициент отражения зависит от характеристик сред:

R=(r₁С₁–r₂С₂/ r₁С₁+r₂С₂)².

Аналогично, интенсивность прошедшей волны I_проштоже является долей интенсивности падающей волны и величину этой доли можно определить с помощью коэффициента D – коэффициента прозрачности (прохождения).

D =I_прош/I_падили I_прош= D I_пад . При этом R+ D=1или R+ D=100% .

Как видно из формулы, чем больше разница между акустическими сопротивлениями сред, тем больше коэффициент отражения R и меньше, соответственно, коэффициент прозрачности D.

Например, граница сталь-воздух имеет большую разницу удельных акустических сопротивлений и, как следствие, коэффициент отражения R практически равен 1 (отражается 100% энергии волны), а коэффициент прозрачности соответственно будет равен нулю: D » 0. Поэтому при падении ультразвуковой волны из стали или другого материала на границу с воздухом волна не сможет пройти сквозь нее, а будет полностью отражаться. Для прохождения ультразвуковых колебаний из пьезопреобразователя в контролируемое изделие и обратно необходимо между ними обязательно вводить жидкостную прослойку, которая вытесняет воздух и т. о. исчезает граница воздух-материал.

С другой стороны, свойство ультразвуковых волн отражаться от границ сред с различными акустическими характеристиками используется для обнаружения дефектов типа нарушение сплошности: поры, трещины, заполненные газом (R = 1) или шлаковые и другие включения (0 < R < 1). Таким образом, пора, заполненная воздухом, будет давать больший эхо-сигнал, чем пора, заполненная шлаком.

По мере распространения волны, даже в строго определенном направлении без какого-либо расхождения, интенсивность ее падает. Уменьшение интенсивности волны называется затуханиемультразвука и характеризуют коэффициентом затухания d .

Затухание ультразвуковых колебаний обусловлено двумя физическими процессами: поглощением и рассеянием. Поэтому коэффициент затухания можно записать: d = d_погл. + d_расс .

При поглощении механическая энергия колебаний частиц переходит в тепловую.

Рассеяние ультразвука может быть вызвано наличием в материале зерен различных компонентов (например, феррит, графит), различной ориентацией кристаллических зерен, а также наличием пор или инородных включений.

<56 7 8 9 10 11 >

Дата добавления: 2019-12-09; просмотров: 529;