Поле преобразователя произвольной формы
Будем считать длительность акустических импульсов настолько большой, что колебания во время импульса можно считать непрерывными. В то же время длительность импульса достаточно коротка для того, чтобы прием и излучение колебаний происходили в разные промежутки времени. В этом случае поле излучения может быть представлено как результат действия множества точечных излучателей на поверхности пьезопластины произвольной формы (рис. 2.1). На данной схеме пьезопластина прижата к горизонтальной поверхности объекта контроля. Поверхность излучающей пьезопластины представлена как совокупность точечных источников ультразвука. Поле элементарного источника А, имеющего сферический фронт, запишется в виде выражения , (2.2) где P – акустическое давление; а – радиус источника (очень мал); r – плотность среды; r – радиус фронта. Пусть dSA – элемент пластины (источника), тогда его можно выразить через площадь излучающей полусферы dSA = 2p а2 . (2.3) Рис. 2.1. Схема для расчета поля излучения преобразователя произвольной формы: А – элементарный источник; В – произвольная точка среды; SА – площадь источника; – радиус-вектор; φB – угол между осью Oz’ и радиус-вектором; r – радиус фронта;qАВ – угол между rАВ и нормалью к поверхности пьезопластины; rАВ – расстояние от точки А преобразователя до точки В элементарного отражателя в объекте контроля
Акустическое давление в точке В: , (2.4) где p0 – давление в точке А (на границе полусферы); IAB – распределение поля давления; c(qАВ) – множитель, характеризующий направленность излучения элементарного источника: - при излучении в жидкости в отсутствие сдвига c(qАВ)=cos(qАВ); - при излучении в твердую среду c(qАВ)»1при qАВ£60°; - c(qАВ)=0 при qАВ>60°. В этом случае амплитуда оказывается малой; - для прямых преобразователей считают, что c= 0. Формула справедлива в случае rАВ >>l, т. е. в случае рассмотрения ультразвукового поля в дальней зоне. Уравнение не учитывает ни формы, ни длительности акустического импульса. Поле приема – это зависимость амплитуды от координаты точки, в которой расположен приемник. Пусть излучение точечного источника В принимается точечным приемником А (рис. 2.1): , , (2.5) где P' – среднее давление , (2.6) c' – характеризует чувствительность точечного приемника А, которая зависит от направления падающей волны. c' » 1вблизи акустической оси преобразователя. Из сравнения (2.4) и (2.5) видно, что подынтегральные выражения в уравнениях поля излучения и поля приема совпадают с точностью до множителей c и c', следовательно, поле излучения и поле приема пропорциональны. То есть P'А~PB . Можно обозначить поле излучения-приема в общем виде , (2.7) где I – подынтегральное выражение для совмещенного преобразователя; – коэффициент пропорциональности, учитывающий отношение площади излучателя к площади преобразователя; P0 – амплитуда давления в режиме излучения. Если SA=SB , то можно говорить об одном поле – поле излучения-приема. Для расчета акустического поля преобразователей различной формы (типа) необходимо прежде всего проанализировать функцию I.
Популярное: Организация как механизм и форма жизни коллектива: Организация не сможет достичь поставленных целей без соответствующей внутренней... Почему люди поддаются рекламе?: Только не надо искать ответы в качестве или количестве рекламы... Генезис конфликтологии как науки в древней Греции: Для уяснения предыстории конфликтологии существенное значение имеет обращение к античной... ©2015-2024 megaobuchalka.ru Все материалы представленные на сайте исключительно с целью ознакомления читателями и не преследуют коммерческих целей или нарушение авторских прав. (720)
|
Почему 1285321 студент выбрали МегаОбучалку... Система поиска информации Мобильная версия сайта Удобная навигация Нет шокирующей рекламы |