Потери энергии в акустической волне

I Поглощение обусловлено вязкостью, упругим гистерезисом (т. е. различной супругой зависимостью при расширении и сжатии) и теплопроводностью. Последний механизм поглощения связан с тем, что процесс распространения акустической волны считают адиабатическим. Расширение или сжатие элементарного объема сопровождается изменением температуры, но они настолько кратковременны, что процесс выравнивания температуры можно не учитывать. В действительности теплопроводность существует и способствует потере энергии колебаний. Существуют также другие механизмы поглощения, проявляющиеся при более высоких частотах, чем применяют в АК. [c.33]

Головные ( ползучие ) волны (см. раздел 2.5) являются продольными волнами, возбуждаемыми параллельно поверхности. Они распространяются прямолинейно, всегда отщепляясь от поперечных волн под углом 33° (в стали раздел 2.5, рис. 2.17). Б отличие от поверхностных волн головные волны не следуют контуру поверхности изделия. Они также не затухают и не отражаются под влиянием шероховатостей поверхности или остатков среды акустического контакта. Однако ввиду непрерывной потери энергии в поперечные волны они распространяются только иа расстояние в несколько сантиметров. [c.360]

ПОТЕРИ ЭНЕРГИИ В АКУСТИЧЕСКОЙ ВОЛНЕ [c.36]

В табл. 6 приведены величины потери энергии на отражение при нормальном падении плоских звуковых волн на границу раздела некоторых сред. Из таблицы следует, например, что при падении ультразвуковых волн из стали в воздух отражается 99,96% энергии. Следовательно, явление отражения волн от границы раздела сред следует учитывать при выборе способа введения ультразвука в исследуемые образцы и среды. В связи с этим для лучшего акустического контакта между излучателем ультразвука (щупом) и поверхностью испытуемого образца применяют смазки в виде трансформаторного масла, воды и др. Такие промежуточные пленки масла и других жидких контактных сред несколько ослабляют энергию падающей волны, в то [c.37]

Граничные условия, кроме того, определяют процесс возникновения отраженных волн на границе с участками, содержащими неоднородности (всевозможные устройства и различного рода местные гидравлические сопротивления). Газодинамические функции давления и скорости должны удовлетворять определенным граничным условиям, зависящим от типа неоднородности, в которой происходит излучение (потери) акустической энергии. Для приблин ен-ного учета этих потерь вводят акустический импеданс. [c.157]

Защитное донышко (протектор) служит для предохранения пьезоэлемента от истирания и повреждений при проведении работ. Для обеспечения максимального прохождения УЗК через протектор толщина его должна быть равна четному числу четвертей волн или целому числу полуволн й=п-Х/2, а материал его иметь акустическое сопротивление 2пр=у 1 12, где и — акустические сопротивления пьезоэлемента и контролируемого изделия. Протектор по з возможности изготавливают тонким, чтобы обеспечить ма- 5 лые потери энергии и быстрое гашение многократных отражений звука. В настоящее время протекторы к прямым преобразователям изготавливают из эпоксидной смолы, металлокерамики, бериллия, полиуретана, органического стекла, резины и т. п. [c.173]

Для измерения акустического сигнала можно использовать два устройства микрофон и пьезоэлектрический датчик. Если излучение поглощается газом, то звуковую волну можно регистрировать непосредственно микрофоном. Если же проба — твердое вещество, то самый удобный (хотя и не самый чувствительный) способ заключается в том, что пробу вместе с микрофоном помещают в замкнутое пространство, заполненное газом (обычно воздухом) [2, 3]. Звуковая волна, возникшая в пробе, на пути к микрофону проходит через границу раздела твердое тело — газ, где происходит значительная потеря энергии после прохождения через границу раздела энергию, можно усилить с помощью электронного усилителя. [c.176]

Там, где внутренняя поверхность больших зданий отделывается твердыми материалами, такими как кафель, высококачественная штукатурка, камень и стекло, имеется длительная реверберация. Это обусловлено тем, что акустические волны, сталкиваясь с поверхностями, не поглощающими звуков, отражаются от поверхности к поверхности в течение нескольких секунд перед тем, как постепенно ослабеть до неслышимости. В таком помещении обычная речь и быстрые музыкальные пассажи слышны нечетко из-за смешения исходных и отраженных звуковых волн. Для исправления ситуации период реверберации должен быть сокращен — это достигается использованием звукопоглощающих поверхностей. Идеальны для этой цели пористые материалы. Звуковые волны, соударяясь с ними, проникают внутрь, вызывая вибрацию воздуха в порах материала. Звук ослабляется потерями на трение, акустическая энергия превращается в тепловую. [c.461]

Следует заметить, что в этом случае не имеет значения, связан ли механизм потерь с вязкостью среды или с химической реакцией, релаксацией или обусловлен неоднородностью среды (пузырьки газа, кавитационная область), важна лишь необратимость потерь энергии и импульса акустической волны. [c.14]

При распространении акустических волн в воде приходится считаться с потерями энергии не только на пути от датчика до дна и на самом дне (благодаря неполному отражению), но, разумеется, и на обратном пути. Следовательно, поглощение и рассеяние звука в самой водной среде в данном случае играют важнейшую роль волнам приходится фактически проходить двойной путь в воде. [c.799]

Знание длины волны имеет особое значение при рассмотрении излучения звука и уменьшения уровня шума. Когда звуковая волна распространяется в неограниченной среде без потери энергии, то вещественная величина акустического импеданса (1.50) равно рс. Величина рс называется удельным акустическим сопротивлением среды (для воздуха при температуре 20 °С оно равно 41 г/см -с). Если звуковая волна сталкивается с поверхностью какого-либо тела, то часть ее энергии поглощается поверхностью, часть может передаваться через поверхность, а остальная часть энергии отражается. Во многих классических случаях передача и поглощение звука классифицируется как общее поглощение . Отношение общей энергии, поглощенной некоторым материалом, к пришедшей энергии называется звуковым коэффициентом поглощения. Этот коэффициент зависит от природы материала, частоты и т.д. Низкие частоты, излучаемые источником, слабо поглощаются атмосферой и могут распространяться на большие расстояния, тогда как высокие частоты сравнительно хорошо поглощаются атмосферой и при увеличении расстояния довольно быстро затухают. [c.164]

Ленин Ср к теплоёмкости при постоянном объёме Су. Полученное выражение, как уже отмечалось, справедливо при условии отсутствия потерь акустической энергии. Если волна распространяется в вязкой среде и, следовательно, имеется поглощение акустической энергии, фазовая скорость звука выражается иначе [2]. В этом случае [c.11]

Коэффициент затухания 8 характеризует ослабление волны вследствие необратимых потерь при ее распространении в среде (см. разд. 1.1.1). Коэффициент затухания складывается из коэффициента поглощения и коэффициента рассеяния. 6 = 5п + 5р. При поглощении акустическая энергия переходит в тепловую в результате действия теплопроводности (отвод энергии от элементарного объема, испытывающего расширение и сжатие), упругого гистерезиса (зависимость напряжение -деформация описывается разными кривыми при расширении и сжатии) и вязкости (в жидкости). При рассеянии энергия остается акустической, но уходит из направ-ленно-распространяющейся волны. Поскольку [c.32]

На эффективность ультразвуковой очистки оказывает влияние вязкость моющей среды. Влияние это двояко. С одной стороны, повышение вязкости приводит к увеличению потерь ультразвуковой энергии на вязкое трение. Вязкость влияет на акустические потоки, в особенности в пограничном слое твердое тело — жидкость уменьшается скорость течения в пограничном слое, изменяется его толщина. С другой стороны, более вязкая жидкость уменьшает максимальный радиус пузырька, сдвигает фазу захлопывания, сокращает время захлопывания, увеличивает силу ударной волны при захлопывании. Необходимо учитывать также, что с увеличением вязкости возрастает активная нагрузка на преобразователь, что может привести к изменению вводимой в объем акустической мощности. [c.21]

Во многих ситуациях снаряды-дефектоскопы успешно обнаруживают изменение геометрии ТП и потерю металла из-за коррозии. Однако нет экономически эффективных дефектоскопов-снарядов для обнаружения трещиноподобных дефектов в осевом направлении, таких, как коррозионное растрескивание и трещины в сварных швах. Для выявления и оценки КР трубопровода используются три типа ультразвуковых преобразователя пьезоэлектрический, электромагнитный акустический и преобразователь, связанный с лазером. Наиболее широко используется пьезоэлектрический преобразователь. Обычно для того, чтобы направить ультразвук в тело трубы, между преобразователем и стенкой трубы, помещают жидкий соединитель, связующее вещество. Эта жидкость помогает передавать ультразвуковые волны туда и обратно. В ТП, транспортирующих жидкости, вся ультразвуковая система погружается в жидкую среду. В газопроводах ультразвуковую систему помещают в капсулу жидкости внутри трубы или преобразователи устанавливают внутри заполненного жидкостью колеса или шины, через которые ультразвуковая система соединяется со стенкой трубы. Применение колеса или шины более предпочтительно для ТП, потому что в этом случае ТП не загрязняется жидкостью. Использование электромагнитного акустического преобразователя также позволяет избежать введения жидкости в ТП. В этой системе используется электромагнит или постоянный магнит для создания магнитного поля в стальной трубе. Затем близко к внутренней поверхности трубы помещается высокочастотный преобразователь и на него подается энергия. На поверхности трубы возникают токи Фуко, они взаимодействуют с магнитным полем, создавая ультразвуковые волны. Целесообразность применений третьего преобразователя находится еще в стадии экспериментальных исследований. Этот метод предусматривает использование пульсирующего лазерного луча для создания [c.282]

Уравнение распространения продольных колебаний плоской волны в случае отсутствия потерь акустической энергии имеет вид [c.10]

Не надо думать, что выще перечислены все процессы, вызывающие потери акустической энергии. В качестве одного из не учтённых выше источников поглощения звука можно указать на рассеяние акустической энергии случайными флуктуациями плотности газа, в котором распространяется волна. [c.15]

Поглощение звука в поликристаллических средах возрастает с возрастанием степени неоднородности. Особенно велико поглощение звука в металлах с крупнозернистой структурой [17]. Поглощение звука в этом случае обусловливается в значительной мере температурными флуктуациями, возникающими при распространении ультразвуковой волны на гранях отдельных кристалликов. Подобные флуктуации температуры вызывают появление тепловых потоков, увеличивающих потери акустической энергии. Термоупругие свойства тела зависят от размеров кристалликов и их ориентации, и, поскольку эти свойства определяют также и потери акустической энергии Д , можно написать [c.254]

Изображение на спектроэхограмме несет информацию о величине натяга. Спектроэхограмма для свободного датчика представляет собой суммарную ампли-тодно-частотную характеристику пьезоэлектрического преобразователя и волновода, причем при увеличении энергии ультразвуковых посылок характер спектрограммы слабо меняется. Резонансные свойства колебательной системы "кольцо-шейка оси" вносят существенные изменения в характер спектрограммы. Наблюдается увеличение числа резонансных частот и резонансов при больших натягах. Амплитуда пиков частот увеличивается, а ширина полосы становится более узкой. Появляются отдельные пики резонансов в небольшой области частот. Этот факт можно объяснить неравномерностью выборки размера зазора вследствие конусности и эллипсности контактирующих поверхностей узла "кольцо-шейка", а также потерями энергии акустической волны в дефектах сопрягаемых деталей. Способ высокопроизводителен, чувствителен не только к величине натяга, но также к дефектам деталей и структуре материалов. [c.684]

Плети нагружали давлением воды по трубопроводу с силь-фоном для снижения уровня акустических шумов нагружающего насоса. Обе плети были доведены до разрушения. Разрушение первой плети произошло при 150 атм, второй - при 130 атм. Для измерения АЭ использовали следующую аппаратуру. Шестиканальный прибор АС-6А/М разработан в НПФ Диатон для измерений на магистральных трубопроводах на базе облегченного каркаса КАМАК со встроенным блоком питания оригинальной разработки. Система построена по модульному принципу, в основе которого лежит независимый АЭ-канал. Одним из важнейших вопросов регистрации АЭ на реальных объектах является способ расстановки датчиков (антенн). Расстояния между датчиками антенны определяются затуханием упругих волн в объектах контроля, которое, в свою очередь, определяется геометрической формой объекта контроля, дисперсией волн по скоростям, диссипацией энергии за счет внутреннего трения в материале и потерь энергии за счет излучения в пограничную среду. В данном испытании распространение волн исследовалось как на пустой плети, так и на плети, заполненной водой в системе АС-6А/М были установлены частотные фильтры на диапазон 10-200 кГц. Для регистрации уп-152 [c.152]

Причина возникновения всего многообразия акустических течений одна — необратимые потери в среде энергии и импульса акустической волны. Действительно, если пересечь акустическую волну воображаемой плоскостью, то со стороны падающей волны плотность энергии больще, чем в таком же объеме за плоскостью— со стороны ирощедщей волны. В связи с этим на плоскость будет действовать сила, стремящаяся переместить се Б сторону от источника акустических колебаний. Эта сила, равная градиенту плотности энергии, направленная в сторону раС пространения волны, и вызывает движение среды. [c.13]

Так что потеря энергии на открытом конце весьма мала. Поэтому открытые трубы с периметром поперечного сечения, значительно меньшим длины волны, почти столь же хорошо накапливают энергию, как и закрытые трубы. Реактивная часть 1- представляет собой инерционную нагрузку, эквивалентную массе газа врцГ/Зл. Эффект инерции учитывается увеличением длины трубы на величину 8г/3тг = 0,85г, когда она снабжена фланцем, и на 2г/я = 0,63г - без фланца. При реализации колебаний с очень низкими частотами в узких трубах 2 О и граничное условие можно записать р = О, Происходит полное отражение приходящих к открытому концу волн. В этом сечении будет находиться узел акустического давления и пучности скорости. Если окружающая среда имеет столь малую плотность, что вытекающие из трубы газы быстро рассасываются, то можно предположить, что условие р = О выполняется более строго. [c.26]

Однако существенным отличием акустических фокусирующих систем от оптических является соотнощение между длиной ВОЛНЫ и размерами системы. В акустике ввиду сравнительно больщих длин волн в больщей стененн проявляются дифракционные явления и поэтому фокусировка получается более размытой. К недостаткам звуковых линз, кроме различного типа аберраций, следует отнести их неполную прозрачность ввиду различия между акустическими сопротивлениями материала линзы и среды. Кроме того, для линз отмечается больнюе рассеяние и поглощение ультразвуковых волн в материале линзы на высоких частотах. С точки зрения наименьшей потери ультразвуковой энергии при фокусировке предпочтение следует отдать вогнутым зеркалам, однако они неудобны тем, что изображение в этом случае получается со стороны источника ультразвука. Наиболее эффективными фокусирующими системами следует считать пьезоизлучатели вогнутой формы. [c.59]

Рассмотрим некоторый слой в цилиндрическом излучателе который находится на расстоянии г от центра излучателя имеет толщину г с1г, и определим изменение акустического давления в этом слое, обусловленное фокусировкой волны внутри излучателя. Пользуясь формулой (3.4), мы можем напи сать уравнение (3.5), где А — функция Бесселя первого порядка Для учета кавитационных потерь будем считать, что рассматри ваемый нами слой плоскгп" , так как его кривизна, обусловлп вающая концентрацию энергии, уже учтена в выражении (3.5) [c.62]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология