Распространения излучения

Простейшая структурная схема персептив-ной модели (персептрона): 5-элементы -рецепторы (рецепторный слой нейронов); /4-элементы - слой преобразующих нейронов; /?-элементы - реагирующие нейроны. Стрелками показаны направления распространения импульсов по нервным связям

Для уменьшения погрешностей, обусловленных влиянием температуры на время распространения импульсов УЗК в призмах раздельно-совмещенных преобразователей, их изготовляют из материалов с малыми температурными коэффициентами скорости звука (например, плавленого кварца). При работе в широком диапазоне температур применяют системы компенсации изменения времени прохождения волн в призме.

Однако конструкторы обычно применяют композиционные материалы для того, чтобы они воспринимали силы или распределенные нагрузки. В случае, когда эти силы образуются в результате удара или импульсного воздействия, они распространяются по конструкции в виде волн напряжений. Если напряженное состояние конструкции при статическом или квази-статическом (колебания) нагружении может быть предсказано с помощью достаточно хорошо разработанных методов, то анализ распространения импульсов напряжений в сложных конструкциях даже для однородных материалов представляет значительные трудности. Анизотропия и свойственная композиционным материалам неоднородность еще более усложняют эту проблему.

Очевидно, первой работой, в которой распространение ультразвукового импульса было использовано для определения модуля упругости композита, было исследование Эбота и Браутмана [1 ] *1. С помощью метода сквозного прозвучивания они исследовали импульсы растяжения и сжатия в тонкостенном стержне для случаев армирования вдоль и поперек оси стержня. В этом случае продольный и поперечный модули Юнга Е^ и Ет связаны с соответствующими скоростями распространения импульсов VL и VT следующим образом:

Простота применения и точность метода Фурье была отмечена и другими авторами, изучавшими распространения волн в монолитных полимерных материалах. Например, Кнаусс [60] проанализировал нестационарные колебания аморфных полимеров в вязкоупругой переходной зоне из стеклообразного в кау-чукоподобное состояние. Мао и Радер [65] использовали этот метод для исследования распространения импульсов напряжений в стержнях из полиметилметакрилата, обладающего малым тангенсом угла потерь. Однако пока в литературе не встречаются результаты исследования методом Фурье влияния микроструктуры на стационарные волновые процессы в композитах. Для изучения этого вопроса можно было бы прямо применить описанные в предшествующем пункте приближенные методы; по-видимому, в них можно было бы учесть различные представления вязкоупругих характеристик компонентов композиционных материалов. Хотя при использовании численного решения график функции изменения импульса напряжений от времени может иметь большую кривизну, вязкоупругое затухание обычно устраняет этот недостаток, за исключением окрестности точки приложения нагрузки. Применение так называемого метода быстрого преобразования Фурье [79] так же могло бы существенно упростить исследование.

Здесь li — длины участков трубопроводов гидросистемы, Уф — объем фильтра 7, У2 — объем гасителя 2, Уа — объем жидкости в аккумуляторе 6, с — скорость распространения импульсов колебаний давления в стальном трубопроводе, с — скорость распространения импульсов колебаний давления в шланге 3.

где Atf* — время запаздывания по пути распространения импульсов. При конечных размерах статорного аппарата и в предположении, что импульсы давления распространяются по прямым лучам [1], время Atf* может быть определено из выражения

На рис. 31 приведена принципиальная схема импульсного ультразвукового дефектоскопа. Высокочастотный генератор, образуя кратковременные импульсы переменного напряжения высокой частоты, передает их на пьезоэлектрический вибратор, который преобразует эти колебания в упругие колебания той же частоты. При соприкосновении вибратора (щупа) с деталью импульсы упругих колебаний поступают в металл и распространяются в нем в виде слегка расходящегося пучка. Если на пути распространения импульсов упругих колебаний встречается дефект, то часть

Приборы для обнаружения дефектов и контроля физико-механических свойств методом прохождения являются измерителями времени распространения импульсов продольных, головных, поперечных или поверхностных волн, а также скорости этих волн. Приборы имеют цифровой отсчет с погрешностью измерений не более 1 %. Некоторые из них снабжены осциллографическими индикаторами для наблюдения формы принятого сигнала, измерения его амплитуды, длительности первой полуволны, времени затухания и т. д. Большинство этих приборов имеет выносные преобразователи, что позволяет вести контроль с переменной базой от нескольких сантиметров до единиц метров. Аппаратура имеет универсальное или автономное питание, ее масса 0,5 ... 8 кг.

Приборы для контроля прочности методом прохождения являются измерителями времени распространения импульсов продольных или поперечных волн, а также скорости этих волн [425, с. 78/458; 174; 188; 338]. Обычно применяемый диапазон частот - от 50 до 200 кГц. Приборы имеют цифровой отсчет и погрешность измерений не более 1 %. Некоторые из них снабжены осциллографическим индикатором, позволяющим наблюдать форму принятого сигнала, измерять его амплитуду, длительность первой полуволны, время затухания и т.д. Большинство этих приборов имеет выносные преобразователи, что позволяет вести контроль с переменной базой от нескольких сантиметров до единиц метров. Аппаратура имеет универсальное или автономное питание и массу 0,5 ... 8 кг.

Прибор УК 1401 успешно используют, например, для контроля несущей способности стоек железобетонных опор контактной сети железных дорог [173]. При этом определяют время распространения импульсов УЗ-волн в вертикальном и горизонтальном направлениях. Измерения проводят в местах, где стойка опоры наиболее нагружена, например со стороны пути. Методика контроля опор различных типов и критерии оценки их состояния изложены в разработанном ВНИИЖТ документе [316].

При проведении статистической имитации на ЭВМ моделируется случайный эксперимент, по его результатам находится оценка математического ожидания Я(Л), а затем из формулы (6.25) определяется приближенное значение cp,-j. Соответствующий алгоритм включает в качестве повторяющегося единичного акта генерацию координат случайной точки на поверхности St и значений углов 0 и т), а также проверку для получившегося направления распространения излучения факта попадания луча на поверхность Sj. Эта проверка похожа на проводимый при расчетах <рц по формулам (6.11), (6.13) анализ наличия затененности у элементарных площадок. После проведения N актов испускания излучения оценка математического ожидания Е рассчитывается по формуле

потоки P/f1/1 по соотношениям (6.43), где в качестве е;- выступает полусферический интегральный коэффициент черноты, и далее рассчитывают результирующие потоки. Важно отметить, что учет направленных свойств обычно не приводит к значительному усложнению программы, поскольку при расчете реальных систем наиболее громоздкая ее часть связана с анализом перемещения порции излучения между поверхностями. Это позволяет при исследовании различных вариантов приближений для направленных свойств изменять в программах только сравнительно небольшие модули, реализующие генерацию случайных направлений распространения излучения.

где /v (s, Q, т) — спектральная интенсивность для направления распространения излучения Q; s — путь, отсчитываемый по направлению Q; pv (s) — спектральный коэффициент ослабления; ОУ (s) — спектральный коэффициент рассеяния; /V(, (Т) — спектральная интенсивность излучения черного тела, xv (s) — спект-

Излучение обладает как волновыми, так и корпускулярными свойствами, которые не проявляются одновременно. Волновыми свойствами объясняется процесс распространения излучения в пространстве, корпускулярными — явления испускания, поглощения и отражения. Эти свойства описываются уравнениями электродинамики и квантовой механики. Излучение характеризуется длиной волны А,в или частотой v. Большая часть твердых и жидких тел (за исключением полированных металлов) излучает энергию во всем диапазоне длин волн. С энергетической точки зрения наиболее важная роль в лучистом теплообмене при умеренных температурах принадлежит инфракрасному излучению. Оно имеет одинаковую природу с другими видами излучения и соответствует диапазону длин волн 0,8-10~6 < Хв < < 0,8-КГ3 м.

Интенсивность излучения определяется энергией излучения, попадающего в единицу времени на единицу площади, расположенной перпендикулярно к направлению распространения излучения. Уравнение ослабления интенсивности излучений при прохождении вещества было рассмотрено выше. Исходя из определения понятия интенсивности, можно сделать вывод о том, что энергия излучения определяет его проникающую способность, выявляе-мость дефектов и длительность просвечивания. Уравнение интенсивности (2) описывает закон ослабления узкого, параллельного и моноэнергетического пучка лучей. При дефектоскопии сварных соединений, литья и других изделий используют широкие пучки. В этом случае на пленку (детектор) попадают не только те кванты, направление движения которых совпадает с начальным, но и кванты, испытавшие многократное рассеяние в контролируемом изделии.

свет является одним из видов электромагнитного излучения. К концу XIX в. Лорентц разработал электронную теорию взаимодействия электромагнитных волн и вещества, которая позволила объяснить процессы испускания, поглощения и распространения электромагнитных волн в материальной среде. Таким образом казалось, что физическая природа и законы распространения излучения были окончательно установлены на основе волновой теории.

Дело обстоит гораздо сложнее, когда излучение распространяется в материальной среде. С точки зрения электронной теории взаимодействие излучения и вещества заключается в воздействии электромагнитной волны на электрические заряды, входящие в состав атомов вещества. Это воздействие сводится к возбуждению колебаний электронов в такт с колебаниями проходящей через среду электромагнитной волны, в результате чего возбужденные колебания зарядов приводят к испусканию вторичных электромагнитных волн. Для отдельного изолированного атома излучение вторичных волн той же частоты, что и падающая волна, описывается коси-нусоидалышй диаграммой испускания по различным направлениям [Л. 15]. Вторичные волны, испускаемые соседними атомами, оказываются когерентными и интерферируют друг с другом. В результате такой интерференции излучение среды в стороны почти полностью нивелируется, а взаимная интерференция 'первичной и вторичных волн, приводит к возникновению результирующей волны, которая распространяется в первоначальном направлении, но с фазовой скоростью, меньшей, чем скорость излучения в вакууме. Таким образом, следствием взаимодействия излучения с атомами и молекулами вещества является прежде всего уменьшение скорости распространения излучения в реальной среде по сравнению с вакуумом. Если при этом скорость распространения излучения в среде сч меняется с частотой, то будет происходить так называемая дисперсия электромагнитных волн в данной среде.

нению с вакуумом) скорости распространения излучения в среде, поглощению и (при определенных условиях) рассеянию излучения частицами среды. Количественная оценка каждого из этих процессов, зависящих от физических свойств и микроскопического состояния данной среды, производится на основе введения феноменологических закономерностей и параметров, характеризующих оптические свойства среды.

Изменение скорости распространения излучения в данной среде описывается формулой

где лу — абсолютный спектральный показатель преломления среды для частоты v; с и cv — соответственно скорости распространения излучения частоты v в вакууме и в рассматриваемой среде.

определить искомую скорость распространения излучения в данной среде.