ПОИСК Статьи Рисунки Таблицы Акустическое поле преобразователя из "Неразрушающий контроль. Кн.2" Акустическим полем называют область пространства, упругие колебания в точках которого определяются их положением относительно объекта, порождающего это поле излучателя, отражателя, границы раздела сред и т. д. Применительно к преобразователю различают поля излучения, приема и излучения-приема. Лоле излучения I (а, В) преобразователя а определяет амплитуду и фазу колебаний в некоторой точке пространства В. Поле приема I (В, с) определяет амплитуду и фазу колебаний приемного преобразователя с при действии на него точечного ненаправленного сферического излучателя, находящегося в некоторой точке Б пространства. [c.75] Здесь Ро — постоянная амплитуда давления на поверхности излучателя /=со8 (0дв)—направленность поля элементарного источника — площадь преобразователя. Результат интегрирования по этой площади учтен введением маленькой буквы а (вместо А) в функцию поля I а. В). Временной множитель е / опущен. [c.76] Поле излучения в тведдое тело также описывают формулами (1.47) и (1.48), однако Ж ле излучения элементарного источника более сложно (рис. 1.33). Направленность поля продольной волны, как и ранее, ) =соз0лв. Минимум между двумя лепестками поперечной волны соответствует 0 = а . Поперечная и рэлеевская (не показана на рисунке) волны — это источники помех по отношению к продольной волне, для излучения которой предназначен преобразователь. Помехами являются также другие типы волн, возбуждаемые в основном краевыми точками пластины. В параксиальной области при 0 3О°со8 0лв О,87 1, а влияние поперечной волны пренебрежимо мало. [c.76] Подынтегральные выражения в (1.48) и (1.49) совпадают с точностью до множителей % и Х которые приближенно равны друг другу, а при 0 30° с достаточной точностью равны 1. [c.77] Маклорена корня х + а =х + а 1(2х) —а 1(8х ) +. .. с учетом двух членов ряда. [c.78] На рис. 1.34, а штриховая линия — график /1 в случае излучения коротких импульсов. Предполагается, что импульсы имеюг колоколообразную форму, причем за период колебаний амплитуда уменьшается в 5 раз. Как видно из рисунка, в случае излучения коротких импульсов максимумы и минимумы заметно сглаживаются. Такой же эффект дает учет затухания ультразвука и множителя X. определяющего диаграмму направленности элементарных источников. [c.79] Дополнительный параметр — длительность ультразвукового импульса, отнесенная к периоду колебаний. Пример графического представления полей круглого преобразователя в функции от безразмерных параметров дан в приложении. [c.80] Дальняя зона преобразователя — это область акустического поля, где амплитуда монотонно убывает с расстоянием. Поле излучения в дальней зоне также можно представить в виде функции от тех же безразмерных параметров. Однако здесь более удобно представление поля в виде множителя, убывающего с расстоянием и диаграммы направленности, имеющей форму лучей, исходящих из центра преобразователя, для которых амплитуда (и интенсивность) меняется в зависимости от направления. [c.80] Приближенная часть формулы получена разложением корня в ряд с точностью до членов первого порядка малости. Приняты обозначения г =х +у в + в sin у=ув1г sin г= в1г. [c.80] Обратим внимание, что формула для поля вдоль оси Sjkr совпадает с формулой (1.51), поскольку при x a lX синус равен своему аргументу. [c.81] Здесь для среднего значения использовано равенство (1 + + os0)/2 = os (0/2). [c.81] В табл. 1.1 приведены данные по диаграмме направленности Ф для излучателей, наиболее широко применяемых в АК. В ней /о и /i —функции Бесселя нулевого и первого порядков. На рис. 1.35 показаны графики для некоторых диаграмм в виде функции от аргумента. Z в декартовых координатах. [c.81] Точность их оценена в задаче 1.6.1. [c.82] При проектировании преобразователя обычно ставят задачу сжатия его диаграммы направленности в дальней зоне и уменьшения боковых лепестков, сглаживание осцилляций в ближней зоне. [c.82] В пределах лучевой трубки, ограниченной контуром преобразователя в ближней зоне, и основного лепестка диаграммы направленности в дальней зоне сосредоточено более 80% энергии поля излучения. Этим обосновано схематическое представление поля преобразователя, показанное на рис. 1.34, б. [c.83] В приведенных формулах не учтено влияние затухания ультразвука в ОК на структуру акустического поля. Для его учета волновое число к рассматривают как комплексное к -I- /б, где В результате сглаживаются экстремумы в ближней зоне и минимумы между лепестками, вводится множитель е для всех изменений амплитуды поля с расстоянием. [c.83] В наклонных преобразователях между пьезопластиной и ОК помещают призму из материала со скоростью звука меньшей, чем в материале ОК. Призму также называют акустической задержкой, имея в виду то, что благодаря ей прохождение фронта волны задерживается на одинаковые (плоскопараллельные задержки) или разные промежутки времени. В последнем (чащевсего применяемом) варианте призма обеспечивает наклонный ввод различных типов волн в ОК. [c.84] При анализе акустического поля преобразователя с призмой используют следующие термины (рис. 1.36, б). Акустической осью ОМ преобразователя в ОК называют преломленную акустическую ось пьезопластины. Точку преломления О называют точкой выл оЭа. Для призмы и ОК это одна точка, если слой контактной жидкости между ними бесконечно тонкий. Акустическая ось преобразователя может не совпадать с центральным лучом, который также начинается в точке выхода, но соответствует максимуму диаграммы направленности. Угол преломления центрального луча называют уг-лом ввода. Основной плоскостью называют плоскость преломления акустической оси, а дополнительной — перпендикулярную ей плоскость, также проходящую через акустическую ось. [c.84] Здесь Ха—толщина задержки Хв — путь в ОК п = са1св — отношение скоростей звука в задержке и ОК D — коэффициент прозрачности к и X — волновое число и длина волны в ОК и бв — коэффициенты затухания в призме и ОК. [c.85] Вернуться к основной статье