Понятие об акустических колебаниях и волнах, отражение и преломление. Преобразователи ультразвуковой толщинометрии. Физические эффекты для получения акустических колебаний. Фон применимости ультразвуковой толщинометрии. Подготовка к измерению толщины.
Аннотация к работе
ФЕДЕРАЛЬНОЕ АГЕНТСТВО ПО ОБРАЗОВАНИЮ Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образованияУчебное пособие подготовлено на основе программы для технических университетов, осуществляющих подготовку специалистов второй образовательной ступени (специалист, магистр-специалист) в сфере неразрушающего контроля и технической диагностики по дисциплине "Физические методы контроля и диагностики". Основная его цель - дать базовые знания будущим специалистам по неразрушающему контролю (НК), технической диагностике (ТД) и управлению качеством (УК) по теоретическим основам ультразвуковой толщинометрии, ознакомить с технологией ее проведения. Ультразвуковая толщинометрия имеет в настоящее время большое значение для получения информации о размерах объекта контроля - измерении толщины стенок труб, сосудов, резервуаров, корпусов морских и речных судов и других изделий, доступ к которым имеется только с одной стороны, а также принятии заключений об остаточном ресурсе эксплуатации изделий и управляющих решений по обеспечению качества продукции. Автор надеется, что настоящее учебное пособие окажется полезным не только для студентов, изучающих акустические методы неразрушающего контроля, но также для преподавателей ВУЗОВ, сотрудников научноисследовательских и заводских лабораторий, специалистов в сфере неразрушающего контроля и лиц других специальностей Наиболее часто используемые приборы - ультразвуковые толщиномеры, которые измеряют время прохождения ультразвукового импульса от излучателя до противоположной поверхности объекта контроля и обратно к преобразователю.В зависимости от направления колебаний частиц по отношению к направлению распространения волны различают: продольные, поперечные, поверхностные и нормальные волны (волны в пластинах). В продольной волне частицы колеблются вдоль направления распространения волны. Продольные и поперечные волны могут распространяться в чистом виде только в неограниченной среде (? или ?/2) или в теле, размеры которого в направлениях, не совпадающих с направлением распространения волны, значительно превышают длину последней Амплитуда колебание по мере удаления от поверхности вглубь убывает по экспоненте, поэтому волна локализована в тонком поверхностном слое толщиной в одну - полторы длины волны и следует изгибам поверхности рис. При распространении волны в плоских телах с постоянной толщиной (листах, тонких пластинках, проволоке) могут возникать нормальные волны или Волны Лэмба.Ослабление амплитуды плоской гармонической волны в результате взаимодействия ее со средой происходит по закону e-d x , где х - путь в среде, а d - коэффициент затухания. Величина, обратная коэффициенту затухания, показывает, на каком пути амплитуда волны уменьшается в е раз, где е - число Непера, поэтому размерность коэффициента затухания м-1 В литературе иногда эту единицу записывают непер/м (Нп/м), однако ГОСТОМ такая единица не предусмотрена. При поглощении звуковая энергия переходит в тепловую, а при рассеянии энергия остается звуковой, но уходит из направленно распространяющейся волны. Рассеяние происходит изза наличия в среде неоднородностей (с отличным от среды волновым сопротивлением), размеры которых соизмеримы с длиной волны. Такими неоднородностями могут быть, например, капли воды в газе, взвешенные частицы или пузырьки воздуха в воде. газах и жидкостях, не засоренных инородными частицами, рассеяние отсутствует и затухание определяется поглощением.Падающая на границу двух сред акустическая волна частично проходит через границу, а частично отражается от нее. При этом может происходить трансформация типов волн. Этот закон следует из равенства фазовых скоростей вдоль границы для всех волн. При увеличении угла падения b углы a и g будут увеличиваться и при некотором значении bkp1 (первый критический угол) преломленные продольные волны будут распространяться по поверхности, не проникая вглубь среды, а преломленная поперечная волна будет уходить вглубь среды, что видно из рис. Это положение важно для дефектоскопии, поскольку при введении акустических в объект контроля через какую-либо промежуточную среду волна обычно проходит через границу в двух направлениях; оно сохраняется для границ любых сред.Предположим, что существует волна, бегущая вдоль границы твердого тела и состоящая из линейной комбинации продольной и поперечной волн (рис. Одним из решений волнового уравнения для поля U вблизи границы твердого тела является также волна, представляющая собой линейную комбинацию поверхностной и объемной волн. Эти волны распространяются со скоростью ют с глубиной на расстоянии спада l "K-2 ? К , C "Ct , (1.35) где Kt - волновое число t - волны; K эм - коэффициент электромеханической связи, характеризующей "силу" пьезоэффекта. Кроме волн, существующих на границе твердого тела с вакуумом, существуют волны на границе двух сред. К ним относятся волны с вертикальной поляризацией, распространяющейся вдоль границы твердого тела с жидкостью или волны Стоунли.
План
Содержание
Предисловие
Глава 1. Акустические волны и их распространение
1.1 Понятие об акустических колебаниях и волнах
1.2 Акустические свойства сред
1.3 Отражение и преломление акустических волн
1.4 Другие типы волн
Глава 2. Преобразователи ультразвуковой толщинометрии
2.1 Физические эффекты для получения акустических колебаний
2.2 Основные уравнения прямого и обратного пьезоэффекта
2.3 Акустическое поле преобразователя
2.4 Преобразователи для ультразвуковой толщинометрии