Е. А. Богданов Основы технической
Трансформация ультразвуковых волн
жүктеу/скачать 6.94 Mb.
|
| 9.3. Трансформация ультразвуковых волн
Трансформация (расщепление и изменение типа) ультразвуковых волн происходит при прохождении ими границы раздела двух сред под некоторым углом. При падении волны на границу раздела сред в общем случае часть энергии проходит во вторую среду, а часть отражается в первую. При нормальном падении (перпендикулярном поверхности раздела) расщепления и изменения типа волны не происходит и та часть энергии, которая проходит во вторую среду, распространяется в ней в том же направлении. Коэффициент отражения R, характеризующий интенсивность отраженной волны, зависит от акустического сопротивления первой z1 и второй z2 сред и определяется по формуле Коэффициент отражения R не зависит от угла падения волны и растет с увеличением разницы акустических сопротивлений сред. Явление отражения ультразвуковой волны от границы перехода в среду с малым акустическим сопротивлением широко используется в ультразвуковой дефектоскопии. Например, при переходе ультразвуковой волны из стали в воздух интенсивность отраженной волны составляет более 90 %. Аналогичный эффект возникает при обнаружении внутри металла областей (объемов) с малым акустическим сопротивлением: газовых пузырей, пустот, инородных включений и других несплошностей. Для получения заметного отражения достаточно, чтобы размеры несплошности были соизмеримы с длиной волны. При меньших размерах волна огибает несплошность без существенного отражения. Переход ультразвуковой волной границы раздела двух сред под некоторым углом сопровождается как отражением и преломлением, так и трансформацией: расщеплением падающей волны и появлением иных типов волн. Так, при падении из первой среды продольной волны Сl1 на границу раздела сред под некоторым углом в общем случае могут возникнуть еще четыре волны. Схема их образования приведена на рис. 9.2, где Сl1 — падающая и отраженная продольная волна; Сt1 — отраженная поперечная (трансформированная) волна; Сl2 — преломленная продольная волна; Сt2 — преломленная поперечная волна. Все углы отсчитываются от перпендикуляра к границе в точку раздела волн. Углы прохождения волн во второй среде (углы преломления) определяются ее акустическим сопротивлением, С увеличением угла падения B"„ углы преломления аа и аа увеличиваются. Углы падения, отражения и преломления связаны со скоростью распространения этих волн соотношением (законом Снелиуса) При увеличении до 90° продольная волна во второй среде исчезает. Значение угла падения в этом случае называют первым критическим углом кр1 (рис. 9.3). Значение угла падения, при котором во второй среде исчезает и поперечная волна ( = 90°), называют вторым критическим углом кр1. Рис.9.2. Схема отражения, преломления и Рис. 9.3. Схема образования первого критического угла трансформации продольных волн жүктеу/скачать 6.94 Mb. Достарыңызбен бөлісу:
|