76367

Акустические методы НК

Лекция

Физика

Природа и свойства ультразвуковых колебаний. Распространение упругих колебаний в сплошной среде представляет собой волнообразный процесс. Диапазоны упругих колебаний в материальных средах Физическая природа упругих колебаний одинакова во всем диапазоне частот. Свойства упругих колебаний...

Русский

2015-01-30

277.5 KB

0 чел.

Лекция 8  Акустические методы НК

   План лекции. Общие понятия: упругие материалы, линейные, однородные, изотропные и анизатропные среды. Продольные, поперечные (сдвиговые) волны и их физические характеристики: скорость, частота, длина, волновое число. Ультразвуковой диапазон волн, акустическое сопротивление контролируемых сред.

 Природа и свойства ультразвуковых колебаний.  Если в сплошной среде – газах, жидкостях или твердых телах частицы среды окажутся выведенными из положения равновесия, то упругие силы, действующие на них со стороны других частиц, будут возвращать их в положение равновесия. При этом частицы будет совершать колебательное движение. Распространение упругих колебаний в сплошной среде представляет собой волнообразный процесс.
        Колебания с частотой от единиц Гц до 20 Гц называются 
инфразвуковыми, при частоте от 20 Гц до 16…20 кГц колебания создают слышимые звуки. Ультразвуковые колебания  соответствуют частотам от 16…20 кГц до 108 Гц, а колебания с частотой более 108 Гц получили название гиперзвуков. На рис.8.1 показана логарифмическая шкала частот, выполненная на основе выражения lg2f = 1, 2, 3 …, n, где 1, 2, 3 …, n – номера октав.

Рисунок 8.1 - Диапазоны упругих колебаний в материальных средах

         Физическая природа упругих колебаний одинакова во всем диапазоне частот. Свойства упругих колебаний .
             
Форма волны - это форма волнового фронта, т.е. совокупности точек, обладающих одинаковой фазой.  Звуковые волны подразделяются по типу волн: они могут быть продольными, поперечными, изгибными, крутильными – в зависимости от условий возбуждения и распространения.

       В жидкостях и газах распространяются только продольные волны, в твердых телах могут возникать также поперечные и другие из перечисленных типов волн. В продольной волне направление колебаний частиц совпадает с направлением распространения волны (Рис. 8.2, а), скорость продольной волны

где –Е – модуль Юнга;      ρ – плотность среды.

поперечная волна распространяется перпендикулярно направлению колебаний частиц (Рис.8.2, б), скорость поперечной волны

где –G – модуль сдвига;      ρ – плотность среды.

                

                                            а)                                                                  б)

Рисунок 8.2 – Движение частиц при распространении волны. -

а) - движение частиц среды при распространении продольной волны;

б) - движение частиц среды при распространении поперечной волны.

Продольными называются волны когда направление колебаний, частиц среды совпадают с направлением акустических волн и в среде возникают упругие деформации сжатия.

           Любая волна, как колебание, распространяющееся во времени и в пространстве, может быть охарактеризована частотойдлиной волны и амплитудой (Рис. 8.3).  При этом длина волны λ связана с частотой f через скорость распространения волны в данном материале c: 

                                                             λ = c/f.

      Частота – это количество колебаний, совершаемых системой в единицу времени; длина волны  – это расстояние, которое проходит волна за время равное периоду колебаний T (T = 1/f ), т. е. за время, затраченное на одно колебание; амплитуда колебаний – это максимальное отклонение колебательной системы от положения равновесия.
      

Рисунок 8.3 - Характеристики колебательного процесса

    
   
Длина волны λ — это расстояние, которое проходит волна, пока частица среды совершает одно колебательное движение. Расстояние между соседними максимумами или минимумами возмущения считают длиной волны.
   
Амплитуда колебаний А - представляет собой максимальное смещение частицы из положения равновесия во время ее колебательного движения, вызванного возбуждением частиц среды.
  
Частота колебаний f — это число колебаний, совершаемых частицей среды за одну секунду. Для звуковых волн, генерируемых средой, характерен непрерывный ряд или диапазон частот. Самая низкая частота волны называется основной или собственной, а остальные являются гармониками или обертонами. Частота второй гармоники в два раза превышает собственную частоту системы. Аналогично частота третьей гармоники превышает ее в три раза и т.д.
    
Период колебаний Т - это время, необходимое частице для совершения одного колебатель-ного движения. По определению время, за которое волна производит f колебаний, равно 1 секунде.
      
Колебание – это возвратно-поступательное движение из одного крайнего положения в другое и обратно через положение равновесия.
     
Фаза колебаний φ — это отношение смещения колеблющейся частицы в данный момент времени к его амплитудному значению. Если точки колебательного процесса находятся в одной фазе (их разность фаз составляет 2π), то расстояние между этими двумя точками равно одной длине волны λ.
     
Скорость распространения колебаний С — это расстояние, пройденное волной за одну сек.

Особенности ультразвуковых колебаний.

1. Обычно границей начала ультразвукового диапазона частот принято считать 16...20 кГц. На практике используются УЗ колебания по верхней границе  с частотой до 25 мГц.  Колебания таких высоких частот могут распространяться только в кристаллах.

2. УЗ колебания может распространяться в любых материальных средах (в прозрачных и непрозрачных средах, проводниках и диэлектриках и т.п.), что позволяет использовать их для исследования и воздействия на полимеры, металлы, жидкости, газы и др.

3.  Мощность ультразвуковых колебаний, распространяемых в средах, пропорциональна квадрату частоты, и поэтому, в отличие от мощности звуковых колебаний - очень велика. Мощность ультразвуковых колебаний может достигать сотен киловатт, а интенсивность (энергия, распространяемая через единицу площади в единицу времени) - 1...1000 Вт/см2. При таких интенсивностях ультразвукового воздействия внутри материальных тел может распространяться очень большая энергия механических колебаний. В ходе распространения волны (в колебательном процессе) возникают перепады звукового давления, превышающие десятки мПа. Кроме того, это давление меняет свой знак, переходя в разряжение с частотой большей 20 тысяч раз в секунду.
      Возможность ввода огромных энергий позволяет повышать эффективность множества различных технологических процессов, создавать новые материалы, получать новые вещества, решать многие вопросы технологического контроля и измерений. Эти свойства положены в основу применения УЗ контроля.

4.  Важнейшей акустической характеристикой среды является упругое волновое сопротивление – акустический импеданс, Z:

                                                    

5. Скорость распространения звуковой волны в различных средах, табл. 8.1   

Таблица 8.1. – Скорость звука в различных средах

6. Для звуковых волн выполняются законы отражения и преломления, распространения аналогичные законам отражения и преломления света

   

PAGE  4


 

А также другие работы, которые могут Вас заинтересовать

25865. Характеристика методов финансового анализа деятельности банков 24.5 KB
  Роль финансового анализа в управлении деятельностью коммерческих банков повышение надежности и качества управления. Объектами финансового анализа в банке прежде всего могут быть показатели финансовых результатов результативности и финансового состояния в банке; показатели эффективности системы финансового управления; эффективности банковских услуг операций и т. К методам финансового анализа деятельности банка относят: структурный анализ отчетности позволяющий определить удельные веса относительные показатели; метод группировки...
25867. Экономическая сущность ликвидности баланса коммерческого банка 26.5 KB
  Различают следующие понятия ликвидности: рынка достаточное количество денежных средств у участников рынка для обеспечения его нормального функционирования; банка способность своевременно погашать свои обязательства; баланса соответствие соотношения отдельных статей баланса установленным нормативам; активов скорость и наличие возможностей трансформации их отдельных видов в денежные средства.Ликвидность банкапредполагает уде ежеднев.устойчивость банка.
25868. Анализ выполнения экономических нормативов деятельности КБ 22.5 KB
  Для обеспечения устойчивости банковской системы Центральный банк РФ устанавливает ряд экономических нормативов т. Посредством экономических нормативов регулируется вопервых абсолютный и относительный уровень собственного капитала кредитной организации вовторых ликвидность баланса; втретьих диверсификация активных и пассивных операций кредитной организации; вчетвертых создание каждой кредитной организацией централизованных резервов для обеспечения финансовой устойчивости банковской системы в целом. Для соблюдения указанных...
25869. Анализ движения и структуры кредитов, выданных банком 21 KB
  Содержание анализа кредх операций: крты группся по срокам объемам по видам клиентов анализся состав клиентов сроки сопостовлся с предыдущим годом. Далее опредся объем ссудных операций в общей сумме операций норматив 08 если меньше то ситуация отрицная.
25870. Анализ динамики дебиторской и кредиторской задолженности банка по видам и срокам возникновения 23 KB
  Дебиторской задолженности традиционно рассматривается в двух аспектах: в соответствии со сроками ее погашения: 1.краткосрочная платежи по которой ожидаются в течение 12 месяцев после отчетной даты; в соответствии с причинами возникновения задолженности : 1. Анализ кредиторской задолженности начинается с оценки структуры и динамики источников заемных средств: 1.
25871. Анализ динамики объема и структуры доходов банка 21.5 KB
  Общий доход делится на процентные и непроцентные доходы. Процентные доходы: доходы по ссудным операциям в рублях и валюте. Непроцентные доходы: дивиденды по бумагам и инвестициям доходы от участия в совместной деятельности комиссионные штрафы присужденные судом плата за оказание услуг. Факторы доходов: процентные доходы повышение непроцентных доходов увеличение активов приносящих доход.
25872. Анализ динамики объема и структуры расходов банка 23 KB
  Основными направлениями анализа расходов являются: оценка уровня всех и отдельных видов расходов и их динамики; структурный анализ расходов; оценка общего уровня расходов. Для оценки закономерности изменения отдельных видов расходов используется относительный показатель: все или отдельные виды расходов за период активы На основе его динамики можно судить о росте или снижении определенных расходов правомерности этих изменений. Структурный анализ расходов производится с целью выявления основных видов расходов динамика которых и причины...
25873. Анализ динамики процентных ставок по пассивным и активным операциям банка 43.5 KB
  Пассивные операции банка связаны с привлечением ресурсов. Ресурсная база формируется за счет таких привлеченных ресурсов как вклады депозиты до востребования и срочные депозиты юридических и физических лиц межбанковские кредиты депозитные сертификаты векселя. Поэтому при оценке процентной политики коммерческого банка анализируется стоимость всех ресурсов и депозитных операций.изучение динамики в том числе номинальной средней цены ресурсов коммерческого банка; 2.