yandex rtb 1
ГоловнаЗворотній зв'язок
yande share
Главная->Різні конспекти лекцій->Содержание->1. ФІЗИЧНІ ОСНОВИ УЛЬТРАЗВУКОВОЇ ДЕФЕКТОСКОПІЇ

Ультразвукові дифекти

1. ФІЗИЧНІ ОСНОВИ УЛЬТРАЗВУКОВОЇ ДЕФЕКТОСКОПІЇ

1.1. Природа і властивості ультразвукових коливань

1.1.1. Ультразвукові хвилі, їх типи та параметри

1. Довжина хвилі  - довжина хвилі, тобто це відстань, яку проходить хвиля, поки частинка середовища здійснює один коливальний рух.

2. Амплітуда - максимальним відхиленням від положення рівноваги в час її коливального руху, викликаного збудженням частинок середовища.

3. Частотою -  - число коливань в одиницю часу, вимірюється в Гц. Для звукових хвиль, що генеруються середовищем, характерний безперервний ряд або діапазон частот. Найнижча частота хвилі називається основною або власною, а останні є гармоніками або обертонами. Частота другої гармоніки в два рази перевищує основну.

4. Період - період, тобто час потрібний частинки для здійснення одного коливального руху.

5. Коливання - зворотно-поступальний рух з одного крайнього положення в інше і назад через положення рівноваги.

6. Фаза - відношення зсуву коливальної частинки в даний момент часу до його амплетуди значень. Різниця фаз =.

7. Швидкість - швидкість  хвилі це відстань пройдена хвилею за одну секунду.  Отже за один період проходить відстань , .

8. Середовище розповсюдження. У природі існують хвилі двох типів: механічні і електромагнітні (ЕМ). Механічні хвилі можуть бути поперечні і подовжні.

Види хвиль і їх параметри. Тверді, рідкі і газоподібні речовини характеризуються пружністю об'єму, а тверда речовина має ще і пружність форми, пов'язану з наявністю здвигової пружності. Тому тверде тіло прагне зберегти не тільки свій об'єм, але і форму, на відміну від рідких і газоподібних речовин, які зберігають тільки об'єм.

Хвилі першого типу називаються хвилями стиснення або подовжніми хвилями, коливання в них відбуваються уздовж напряму розповсюдження хвилі.

Хвилі можуть мати різну форму хвилевої поверхні, на якій коливання мають однакову фазу. Така поверхня називається фронтом хвилі. Фронт хвилі може бути плоским, сферичним, циліндровим, мати складнішу форму.

Пружні хвилі можуть бути збуджені в газоподібних, рідких і твердих середовищах. При цьому, завдяки наявності в пружному середовищі пружних міжмолекулярних сил, коливальний рух збуджених частинок визначається коливаннями сусідніх частинок.

Залежно від напряму коливання частинок в хвилі по відношенню до напряму розповсюдження УЗ в твердому тілі можуть виникати різні типи хвиль. Якщо коливання частинок середовища відбуваються у напрямі розповсюдження хвилі, то такі хвилі називають поздовжніми.

Головні хвилі - це поздовжні хвилі уздовж поверхні. Вони розповсюджуються пучком, що розходиться від перетворювача. Вони нечутливі до поверхневих дефектів і не реагують на нерівності поверхні, але добре виявляють дефекти на глибині 2 – 8мм. Для їх випромінювання і прийому застосовують спеціальні роздільно – суміщені (РС) перетворювачі. Ці хвилі застосовують для контролю зварних швів на дефекти під валиком посилення, виявлення дефектів під наплавленням, різьбленням.

У твердих тілах, що володіють здвиговою пружністю, можуть розповсюджуватися поперечні хвилі. У випадках поперечних хвиль частинки здійснюють коливання не у напрямі розповсюдження хвилі, а перпендикулярно до нього. Частинки середовища в цьому випадку під дією зовнішніх сил, що періодично (синусоїдально) вимірюються за часом, здійснюють гармонійні коливання. Така хвиля розповсюджується, наприклад, уздовж струни, а зсув точок струни відбувається в напрямі, перпендикулярному струні.

Розглядаючи процес розповсюдження поперечної хвилі в різні моменти часу, можна відмітити, що гребені і западини на однаковій відстані один від одного проходять через зразок. Відстань між двома наступними один за одним западинами (мінімумами) або гребенями (максимумами) хвиль є довжиною поперечної хвилі . Швидкість, з якою гребені і западини переміщаються через зразок – це швидкість звуку  поперечної хвилі. Оскільки гази і нев’язкі рідини не передають сили зрушення, поперечні хвилі в цих середовищах не розповсюджуються.

У реальних тілах, розміри яких завжди обмежені, можуть розповсюджуватися також поверхневі хвилі (хвилі Релея), затухаючі на глибині 1,5…2,0 .

Вони розсіваються на нерівностях поверхні і добре виявляють дефекти, на самій поверхні, але чутливість швидко убуває з глибиною залягання дефектів. Дефекти на глибині більшої довжини хвилі не виявляються. Ці хвилі іноді застосовують для контролю виробів на поверхневі дефекти замість магнітного або капілярного методів. Якщо натиснути на поверхню перед відбивачем ультразвуку пальцем, змоченим в маслі, амплітуда эхо-сигнала релєївськой хвилі зменшиться – так визначають місце, де розташований дефект.

У пластині може також розповсюджуватися чиста поперечна хвиля з напрямом коливань частинок, паралельним її поверхні. При розповсюдженні хвиль Лемба завжди має місце компоненту зсуву коливань частинок, направлена перпендикулярно до поверхні.

Існує два основні типи хвиль Лемба: симетричні або розтягування-стиснення; асиметричні.

Хвилі з непарними n називають симетричними, оскільки рух частинок в них симетрично щодо осі пластини. Хвилі з парними n називають асиметричними.

 

3