Мегаобучалка Главная | О нас | Обратная связь


Влияние толщины слоя на прохождение акустических волн



2015-12-13 735 Обсуждений (0)
Влияние толщины слоя на прохождение акустических волн 0.00 из 5.00 0 оценок




Известно, что при разделении сред тонким слоем возможно получение неодинаковых по величине коэффициентов отражения в зависимости от соотношения значений импедансов трех сред. Рассмотрим два случая.

1. Симметричный случай ( или ).

Коэффициент отражения максимален при выполнении условия .

Коэффициент отражения минимален при выполнении условия .

2. Несимметричный случай ( или ).

Коэффициент отражения максимален ( ) при выполнении условия . Коэффициент отражения минимален ( ) при выполнении условия .

Из приведенных соотношений видно, что четвертьволновый слой улучшает условия прохождения акустических волн через границу в несимметричном случае, а полуволновый – в симметричном. Таким образом, путем подбора материалов контактирующих промежуточных сред можно добиться эффекта просветления границ раздела, то есть добиться выполнения условий и . Особенно важно обеспечить реализацию этого эффекта при подборе материала и расчете толщины конструктивных элементов преобразователя.

Физической причиной осцилляции коэффициентов и при изменении толщины промежуточного слоя служит интерференция волн в тонком слое. Для иллюстрации рассмотрим преобразователь как комбинацию слоев (рис. 3.15).

 

Рис. 3.15. Схема, поясняющая изменение фазы для сквозной волны (1) и волны (2), испытавшей двукратное отражение. I, II, III – среды с различными акустическими свойствами

На рис. 3.15. среда – пьезопластина (импеданс ), среда – протектор (импеданс ), среда – контактная жидкость (импеданс ). Для данной схемы реализуется несимметричный случай, т. е. .

Пусть толщина протектора равна четверти длины волны . Изменение фазы для прошедшей волны с учетом толщины слоя протектора:

. (3.58)

Изменение фазы однократно отраженной волны:

. (3.59)

При отражении от нижней границы вследствие существенного различия импедансов сред произойдет изменение фазы на величину . При отражении от верхней границы фаза останется прежней. При прохождении волны в среду III произойдет изменение фазы на . Общее изменение фазы для двукратно отраженной волны составляет:

. (3.60)

Таким образом, на нижней границе фазы прошедшей волны и волны, испытавшей двукратное отражение, совпадают. Вследствие этого происходит увеличение суммарной амплитуды волн, а значение коэффициента прозрачности для границы сред, разделенных тонким слоем, становится максимальным. В случае полуволнового слоя имеет место обратная ситуация: суммарная амплитуда на нижней границе уменьшается, а коэффициент прозрачности принимает минимальное значение.

Для случая очень тонкого слоя ( ) в симметричном случае ( ) справедливо соотношение . Тогда коэффициент отражения по интенсивности может быть определен по формуле:

. (3.61)

Эту модель можно использовать для описания эффектов отражения от различных дефектов типа трещин. Рассмотрим некоторые из них:

- малая трещина, заполненная воздухом ( мм), тогда для частоты 2,5МГц и ;

- трещина толщиной - ;

- граница сталь – воздух (модель бесконечно широкой трещины), , .

Таким образом, видно, что коэффициент отражения будет близок к единице, если в зазоре между преобразователем и поверхностью объекта контроля отсутствует контактная жидкость. Если же этот зазор заполнен жидкостью, то в этом случае коэффициент отражения существенно уменьшается. Аналогичная ситуация имеет место также для заполненных дефектов и дефектов типа трещин с малым раскрытием, выявляемость которых гораздо ниже в сравнении с полыми дефектами того же размера.

3.12. Контрольные вопросы



2015-12-13 735 Обсуждений (0)
Влияние толщины слоя на прохождение акустических волн 0.00 из 5.00 0 оценок









Обсуждение в статье: Влияние толщины слоя на прохождение акустических волн

Обсуждений еще не было, будьте первым... ↓↓↓

Отправить сообщение

Популярное:
Как вы ведете себя при стрессе?: Вы можете самостоятельно управлять стрессом! Каждый из нас имеет право и возможность уменьшить его воздействие на нас...
Почему двоичная система счисления так распространена?: Каждая цифра должна быть как-то представлена на физическом носителе...
Как построить свою речь (словесное оформление): При подготовке публичного выступления перед оратором возникает вопрос, как лучше словесно оформить свою...
Как распознать напряжение: Говоря о мышечном напряжении, мы в первую очередь имеем в виду мускулы, прикрепленные к костям ...



©2015-2020 megaobuchalka.ru Все материалы представленные на сайте исключительно с целью ознакомления читателями и не преследуют коммерческих целей или нарушение авторских прав. (735)

Почему 1285321 студент выбрали МегаОбучалку...

Система поиска информации

Мобильная версия сайта

Удобная навигация

Нет шокирующей рекламы



(0.009 сек.)