ПОИСК Статьи Рисунки Таблицы Акустические свойства сред из "Неразрушающий контроль Т3" Такие физико-механические свойства материала, как плотность, упругость, структурное строение, определяют постоянные, характеризующие распространение в среде упругих волн, т.е. акустические свойства среды. Здесь рассматриваются изотропные среды, свойства которых одинаковы во всех направлениях. К акустическим свойствам сред относятся скорость распространения волны, коэффициент затухания и удельное волновое сопротивление (характеристический акустический импеданс). В твердом теле эти величины определяют для продольных и поперечных волн (табл. 1.3). [c.29] Удельное волновое сопротивление среды в литературе (в том числе иностранной) часто не вполне правильно называют акустическим импедансом (сопротивлением), причем существуют два различных определения последнего. [c.31] В воздушной акустике акустический импеданс определен как отношение звукового давления к объемной колебательной скорости [317] и имеет размерность Па-с/м . В таком понимании этот термин в нашей книге не применяется. [c.31] Акустическим импедансом называют также отношение звукового давления к колебательной скорости в наиболее общем случае, когда в системе существуют как бегущие, так и стоячие волны (в том числе резонансы). При этом акустический импеданс зависит не только от волнового сопротивления среды, но и от размеров и формы колеблющейся системы. Этой величиной здесь будем пользоваться, но необходимо отличать ее от волнового сопротивления. Очевидно, что акустический импеданс имеет ту же размерность, что и удельное волновое сопротивление среды. Отметим, что в иностранной литературе акустический импеданс и волновое сопротивление среды выражают в рэлеях (КауЬ). Это в России пока не принято. [c.31] В отличие от механического импеданса (см. разд. 1.4) акустический импеданс и волновое сопротивление среды являются удельными (отнесенными к единице площади) величинами. В дальнейшем, там, где не возникает опасность иного толкования, будем пользоваться термином волновое сопротивление среды , или просто волновое сопротивление . [c.31] Значения 6 приведены в табл. 1.4. В ней также дан температурный коэффициент. [c.32] Для твердых материалов температурный коэффициент затухания обычно положителен. Для углеродистой стали он равен 0,04 дБ/град. Коэффициент поглощения, как правило, пропорционален частоте. Коэффициент рассеяния равен нулю для аморфных тел (стекла, однородной пластмассы). Для поликристаллических веществ, в частности металлов, рассеяние увеличивается с ростом упругой анизотропии, которая проявляется в изменении скорости звука по разным направлениям в кристалле. [c.32] Распространяющаяся в твердом теле волна встречает на своем пути различно ориентированные кристаллы (точнее, кристаллиты, или зерна, - кристаллы с правильной решеткой, но неправильной внешней формой). Скорость звука в соседних кристаллах может быть разной, в результате чего возникает локальное отражение волны. [c.32] Рассмотрим особенности затухания УЗ-волн в железе и его сплаве с углеродом -стали [192]. Железо имеет несколько кристаллических модификаций, в том числе низкотемпературную альфа-железо с объемно-центрированной кубической кристаллической решеткой и высокотемпературную гамма-железо с гранецентриро-ванной кубической решеткой. Гамма-железо в сплаве с углеродом называют аустенитом. Как следует из приведенного выше перечня, последняя модификация имеет большее затухание. [c.33] Аллотропическое превращение одного типа железа в другой происходит при температуре 1000 °С. Введением легирующих элементов высокотемпературную модификацию (аустенитную сталь) можно сохранить при комнатной температуре. Так получают коррозионно-стойкую сталь. Она не обладает ферромагнитными свойствами. [c.33] Для обычной углеродистой стали на основе альфа-железа измельчение зерен происходит также при термообработке типа закалки или нормализации. Металл нагреванием переводят в состояние аусте-нита, а затем быстро охлаждают. Чем быстрее охлаждение, тем мельче кристаллиты (зерна) в образовавшемся альфа-железе. В гамма-железе таким образом измельчить зерна нельзя, этого можно добиться только путем обработки давлением. [c.33] В углеродистой стали в зернах, оставшихся после зерен аустенита первичных зернах), образуются более мелкие вторичные зерна (обычно в форме пластин) альфа-железа и цементита (химического соединения железа с углеродом). На коэффициент затухания влияют размеры как первичных, так и вторичных зерен. [c.33] Скорость продольных волн. [c.34] При невозможности выполнить эту рекомендацию следует принять меры к стабилизации акустического контакта, использовать способ измерения прибором с блоком измерения времени, применять преобразователь без протектора. Если измерение выполняется по двум эхосигна-лам, отпадает необходимость в образце с известным временем пробега как базы для настройки прибора с блоком измерения времени. В этом случае за г принимается разность времен пробега до двух отражателей. [c.34] При соблюдении указанных рекомендаций погрешность может быть снижена с 2. .. 5 до 0,5. .. 1 % при толщине ОК 50 мм. [c.34] Пример 1.3. Измерить скорость продольных волн в пластмассе с помощью толщиномера. Оценить погрешность измерения. [c.34] Здесь учтено, что погрешность от вариации значения скорости звука в стали определяется не точностью измерения ее лазерным или другим способом, а точностью настройки толщиномера на эту скорость. Погрешность можно уменьшить увеличением толщины образца пластмассы. [c.35] Скорость поперечных вот. При наличии прямых преобразователей поперечных волн можно применять способ измерения, описанный в предыдущем случае, но такие преобразователи в комплект дефектоскопа обычно не входят. Рекомендуемый здесь способ рассчитан на использование наклонных ПЭП и дефектоскопа без блока измерения времени. [c.35] Погрешность измерения прибором без блока измерения времени 3. .. 5 %, а с таким блоком 1. .. 2 %. Для повышения точности измерений до 0,5. .. 1 % нужно выполнять рекомендации а , г (см, выше). Чтобы выполнить п. б , желательно иметь два отражателя, которые дают эхо-сигналы при одном постоянном положении преобразователя. При таком положении их амплитуды могут не достигать максим)Пйа, но следует возможно более точно измерить штангенциркулем расстояния от точки ввода преобразователя до отражателей г и Г2, а затем определить их разность г = гг - Г]. [c.36] Пример 1.4. Измерить скорость поперечных волн в образце из неизвестного материала толщиной А = 30 мм. Дефектоскоп имеет блок измерения времени. [c.36] Вернуться к основной статье