Ближняя и дальняя зоны излучателей УЗ.

Данная формула показывает направленность УЗ-пучка в так называемой дальней зоне или зоне Фраунгофера.

В ближней зоне, называемой зоной Френеля, амплитуда поля изменяется как вдоль оси, так и по сечению пучка, а УЗ-волна при этом распространяется почти без расхождения.

Протяжённость ближней зоны r₀ для цилиндрического излучателя:

Вопрос №10.

Отражение УЗ волн от несплошностей.

Это свойство УЗ-волн служит основой для их использования в эхо-импульсном методе дефктоскопии материалов. При падении волы на поверхность раздела двух сред в общем случае часть энергии проходит во вторую среду, а часть отражается в первую. Если УЗ-волна перпендикулярнв к границе двух сред, то проходящая и отражённая волны будут такого же типа, что и падающая. Коэффициент отражения R как отношение интенсивностей отражённой и падающей волн зависит от соотношения удельных акустических сопротивления Z₁=r₁C₁ и Z₂=r₂C₂ первой и второй сред:

Из формулы видно, что R не зависит от направления УЗК (УЗ-колебания) через границу раздела сред Z₁ и Z₂.

Коэффициент прохождения волны D=1-R. Чем больше разница в акустических сопротивлениях, тем больше интенсивность отражённой волны.

Вопрос №11.

Затухание УЗ. Ревербация.

Одной из основных характеристик ультразвука является его затухание. Затухание ультразвука – это уменьшение амплитуды и, следовательно, интенсивности звуковой волны по мере ее распространения. Затухание ультразвука происходит из-за ряда причин. Основными из них являются:

• убывание амплитуды волны с расстоянием от источника, обусловленное формой и волновыми размерами источника;
• рассеяние ультразвука на неоднородностях среды, в результате чего уменьшается поток энергии в первоначальном направлении распространения;
• поглощение ультразвука, т.е. необратимый переход энергии звуковой волны в другие формы, в частности в тепло.

В однородныхсредах (пластмасса.. стекло) затухание определяется главным образом поглощением УЗ.

В металлах рассеяние преобладает над поглощением. Коэффициент рассеяния в металлах зависит от соотношения средней величины зёрен и длины УЗ-волны. Увеличение размера зёрен приводит к росту затухания.

При распростаранении УЗ-волн в металлах возможна ревербация – постепенное затухание колебаний, обусловленное повторными отражениями. Ревербация может быть объёмной (из-за многократного отражения колебаний от поверхностей, ограничивающих контролируемо иделие) и структурной (из-за многократного отражения и рассеяния колебаний границами зёрен металла).

Вопрос №12.

Трансформация УЗ волн.

Рассмотренные выше процессы отражения УЗ-волн относились к нормальному их па­дению на границу раздела сред. При контроле сварных швов применяют, как правило, наклонные преобразова­тели с вводом УЗК под некоторым углом к вертикали. В общем случае при падении продольной волны наклон­но под углом b к границе двух твердых сред происходит трансформация (расщепление) этой волны (рис. 2.6, а).

Возникают две преломленные волны (продольная С’ _l и поперечная С’ _t) и две отраженные С l и С t. Углы преломления и отражения зависят от скоростей соответствующих волн в данных средах. Эту зависимость называют законом Снеллиуса. Записанный только для преломления волн этот закон имеет вид:

При увеличении угла падения b, который соответст­вует углу плексигласовой призмы в наклонных преобра­зователях, углы ввода УЗК в металл a l и a t также ме­няются и вся диаграмма как бы поворачивается против часовой стрелки вокруг точки 0 (рис. 2.6, б, в). При этом сначала возможно исчезновение в прозвучиваемом ме­талле луча С’ _l, а потом — луча С’ _t. Углы b, соответствующие исчезновению продольной, а затем поперечной волн в металле, называют соответственно первым и вторым критическими углами.

Вопрос №13.