Затухание амплитуды

Синхронизатор представляет собой автоколебательную импульсную систему. Его обычно выполняют по схеме мультивибратора. Частоту генерируемых синхронизатором запускающих импульсов выбирают в зависимости от задач контроля в пределах 50... 8000 Гц. В некоторых дефектоскопах ее регулируют. Так как частота синхронизатора определяет период следования зондирующих посылок, то с точки зрения увеличения скорости контроля (а следовательно, него производительности) ее желательно выбирать возможно большей. Однако она ограничивается затуханием ультразвука и толщиной ОК, поскольку необходимо, чтобы импульс, излученный в ОК, полностью затух до поступления следующей посылки.

Протектор 3 ПЭП должен обладать высокой износоустойчивостью, обеспечить высокую чувствительность преобразователя и стабильность акустического контакта его с изделием. Протектор, изготовленный из металла или керамики, хорошо удовлетворяет лишь Первым двум из указанных условий, а из материала с повышенным затуханием ультразвука — эпоксидной смолы с металлическим (предпочтительно бериллиевым) наполнителем или из пластика (полиуретана) — повышает стабильность акустического контакта, однако износостойкость такого протектора ниже, чем металлокера-мического. Протектор делают тонким (0,2...0,5 от Я), чтобы ускорить гашение многократных отражений в нем ультразвука.

Призму делают чаще всего из органического стекла (плексигласа). Этот материал достаточно хорошо пропускает ультразвуковые волны, но в то же время быстро гасит их в ловушке. В высокочастотных преобразователях применяют материалы с меньшим Затуханием ультразвука (полистирол), а в низкочастотных — с большим, так как коэффициенг затухания возрастает с частотой.

ТогДа вся излученная энергия возвращается обратно к преобразователю (за исключением потерь на затухание), поэтому Р'/Р0=1. Такой образец, изготовленный из материала с небольшим затуханием ультразвука, представляется удобным для определения максимальной амплитуды сигнала, однако изготовление его технологически довольно сложно.

строгой перпендикулярности осей преобразователя и трубы. Недостатками метода является низкая помехоустойчивость, так как приходится улавливать и усиливать колебания малой амплитуды; невозможность контроля объектов из материалов с большим затуханием ультразвука.

Для материалов с небольшим затуханием ультразвука ширина резонансных пиков на половине их высоты составляет около 1% от частоты. Связанная с этим погрешность измерения не превышает 0,5%. Общая погрешность измерения контактных резонансных толщиномеров с учетом возможного смещения резонансных частот достигает 2...5%.

Контроль теневым методом производят, как правило, на специальных установках. На рис. 3.21 в качестве примера показана схема дефектоскопа для контроля шин. Шину / частично погружают в ванну с жидкостью 2. Цилиндрический излучатель 3 помещают в центре полости шины. Ряд дискретных приемников 4 располагают по окружности снаружи шины. Сигналы от них через усилители подают на регистратор-самописец. Для контроля всей шины ее прокручивают несколько раз вокруг оси 00'. Применяют частоты 100 ... 150 кГц. В качестве иммерсионной жидкости используют воду с добавками спирта для лучшего смачивания. Скорости звука в воде и резине очень близки, поэтому преломления звука на границе шины практически не происходит. Для шин с глубоким рисунком протектора возникает периодическое изменение сквозного сигнала, связанное с повышенным затуханием ультразвука в резине. Для устранения этого явления в иммерсионную жидкость вводят добавки, повышающие затухание ультразвука, например уксусную кислоту.

Максимальная толщина ОК физическими причинами обычно не ограничена, кроме большого затухания ультразвука в некоторых материалах. В конкретных приборах ее определяет минимальная скорость развертки, используемой для преобразователя времени прихода эхосигналов в электрическое напряжение. Обычно максимальную толщину (для материалов с небольшим затуханием ультразвука) ограничивают размером 200... 1000 мм. Большие толщины измеряют импульсными дефектоскопами и механическими средствами.

Дальнейшее повышение частоты до 50... 100 МГц и даже единиц гигагерц позволяет решать такие задачи, как выявление очень мелких дефектов (50... 100 мкм), в том числе микропористости в металлах и керамике, исследование тонкой кристаллической структуры металлов, обнаружение неоднородностей в оптическом стекле с неотшлифованными (непрозрачными) поверхностями, контроль размеров и качества соединения элементов композиционных материалов, тонких многослойных конструкций, поиск дефектов в полупроводниковых элементах, исследование поведения дислокаций в кристаллах. Контролируемые материалы должны обладать малым затуханием ультразвука на соответствующей частоте или приходится контролировать только поверхностные слои объектов

Ультразвуковые интроскопы, разработанные для медицинской диагностики, могут найти применение и для промышленного контроля. Так, прибор УИ-25ЭЦ (табл. 23) можно без переделок применять для контроля изделий из материалов, скорость распространения ультразвука в которых порядка 1500 м/с. Это изделия из материалов типа резин, пластмасс. Максимальный размер визуализируемой области 300 X 300 мм (при с = — 1500 м/с). Наличие временной автоматической регулировки усиления (ВАРУ) до 60 дБ обеспечивает возможность контроля материалов с большим затуханием ультразвука. Прибор

В интроскопе УИ-50 предусмотрена компенсация ослабления сигнала до 3 дБ на 1 см (по воде), что обеспечивает возможность контроля объектов с большим затуханием ультразвука.

Затухание амплитуды приводит к неспособности осциллирующей системы удерживать частицы в точках минимумов волновой функции. Это в определенной мере объясняет привязку очагов КР к компрессорным станциям, а также к местам поворотов трассы, где возможна генерация дополнительных колебаний. Указанный подход позволяет также объяснить отсутствие жесткой привязки коррозионных трещин к имеющимся в очаговых зонах концентраторам напряжений, а также ряд других особенностей КР, рассмотренных выше.

Существует несколько подходов к выбору расстояния между соседними датчиками при их установке на поверхности контролируемой конструкции. В частности, расстояние выбирают так, чтобы затухание амплитуды упругой волны, обусловленное внутренним трением (затухание в дальней зоне), не превышало 20 с1В.

Это затухание амплитуды скорости полностью соответствует затуханию амплитуды смещения, которое дается формулой (52.10), выведенной при строгом решении уравнений движения. Поэтому проведенный расчет показывает, что энергия осциллятора действительно расходуется на преодоление сил трения.

Пример 52.1. Затухание при сухом трении. Затухание амплитуды колебаний по экспоненциальному закону происходит при силе трения, пропорциональной скорости. При других силах

Эффекты вязкости проявляются при распространении плоской упруго-пластической волны в затухании амплитуды упругого предвестника [77—79]. Наиболее интенсивное затухание амплитуды упругого предвестника ovy наблюдается вблизи поверхности ударного нагружения и связано с проявлением вязкости, характерной для высокоскоростного ..деформирования.

Р. м., применяемые в обтекателях антенн самолетов и ракет, должны удовлетворять сложному комплексу радиотехнич., меха-нич. и аэродинамич. требований. Радиотехнич. св-ва должны обеспечивать максимально возможный коэфф. передачи энергии. Затухание амплитуды при минимальном искажении диаграммы направленности (минимальном градиенте ошибки) порядка 0,05 градиента на градус и менее. По условиям работы, радиотехнич., механич. и аэродинамич. св-ва должны сохраняться при темп-pax порядка 200—450° длительно, а до 1000° кратковременно при значительных размерах обтекателей (0^=200—3000 мм). Важным требованием к Р. м. является стабильность 8 во всем интервале рабочих темп-р (обычно допу-стимоДе<5%). Желательны и малые изменения tg8 с темп-рой (обычно допускают Atg8=100%).

Эти две последние величины в системе с одной степенью усиления означают соответственно затухание амплитуды за полупериод и полупериод затухающих колебаний (предполагается, конечно, что поршень не доходит до упоров).

Поскольку уравнение определяет лишь затухание амплитуды без сдвигов фаз, заменим обозначение Р., буквой \ ; уравнение (13.38) примет вид'

В теории тепловых волн обычно анализируют затухание амплитуды и сдвиг фазы тепловой волны с глубиной, тогда как в ТК имеют дело с поверхностным решением (г = 0), параметром которого является глубина залегания дефекта.

состоит из вещественной и мнимой частей. Вещественная часть Re (m) = п представляет собой показатель преломления, определяемый как отношение скорости распространения света в вакууме к скорости его распространения в данной среде. Мнимая часть Im (т) = г'х характеризует затухание амплитуды электромагнитных колебаний в веществе, обусловленное поглощением. Величина х связана с коэффициентом поглощения с^ зависимостью

Отличительная особенность распространения упругого предвестника заключается в экспериментально зарегистрированном затухании его амплитуды с пройденным волной расстоянием I при неизменных условиях нагружения. Это явление обнаружено для стали Ст.З [32] и стали 20 [34], алюминиевого сплава В95 i[34], алюминиевого сплава Д16 [32], Та [35], А11060 [36], армко-же-леза [37]. Зависимость амплитуды упругой волны от расстояния в стали Ст.З, по данным ;[32]л показана на рис. 6.12. Характер затухания для исследованных материалов один и тот же. На малых расстояниях от поверхности нагружения, осуществляемого как контактным подрывом ВВ, так и ударом пластины по изучаемому веществу, происходит интенсивное затухание амплитуды упругого предвестника. Напротив, на больших расстояниях, пройденных упругой волной, амплитуда затухает существенно медленнее. Начиная с некоторой величины 1о, при заданной нагрузке амплитуда становится постоянной величиной. Для сплава В95 и стали 20 амплитуда напряжений анв ...постоянна на расстоянии IQ > 4.0 см при значении массовой скррости на границе соударения, характеризующей интенсивность плоской волны, от U = 0.05 до U =* = 0.25 км/с для стали 20 и от U — 0.05 до U = 0.4 км/с для сплава В95 [34]. '