ПОИСК Статьи Рисунки Таблицы ЗАТУХАНИЕ УЛЬТРАЗВУКА В ТВЕРДЫХ СРЕДАХ из "Ультразвуковые методы" Распространение ультразвуковой волны в твердой среде можно представить в виде упругой деформации отдельных участков среды. Вследствие внутреннего трения и теплопроводности эта деформация сопровождается потерей колебательной энергии, которая переходит в теплоту. Потери энергии в большей мере проявляются для продольных волн по сравнению с поперечными, так как распространение последних не связано с адиабатическими изменениями объема, при которых проявляются потери, обусловленные наличием теплопроводности. [c.74] В случае неоднородных сред наличие примесей и различия в структурном строении вызывают сильные изменения затухания, значительно превосходящие затухание, вызываемое тепловыми потерями. [c.74] В металлах и сплавах затухание ультразвука сложным образом зависит от кристаллической структуры. Уже на частотах в мегагерцевом диапазоне основная часть затухания ультразвука вызывается потерями энергии за счет рассеяния волны на отдельных кристалликах. [c.74] Частотная зависимость коэффициента затухания а ультразвуковых волн в алюминии со средними размерами зерен кристаллической структуры, равными 0,23 мм. [c.75] На повышенных частотах, когда длина волны становится равной или меньшей среднего диаметра зерна d, выражение (1-47) не удовлетворяет экспериментальным данным. При этом основную роль в затухании ультразвука уже играет не рассеяние на зернах структуры, а диффузное отражение на их границах. Согласно Мэзо-ну и Мак-Скимину в формуле (1-47) второй член должен быть заменен на величину вида 2R d, где R— средний коэффициент отражения. Как видно из рис. 1-25, такая замена качественно объясняет замедление роста коэффициента затухания с частотой в области 8—30 Мгц для зерен 0,23 мм и в области 16—32 Мгц для зерен 0,13 мм. [c.76] Дальнейшие исследования распространения ультразвука в алюминии, проведенные Хироне и Камигаки [Л. 108] и Меркуловым [Л. 109], показали, что при приближении К к d зависимость четвертой степени от частоты переходит в квадратичную. При этом в выражении (1-47) член Bf должен быть заменен на Bdp, где В — постоянная. Ими же отмечается, что величина постоянной В иропорциональна кубу диаметра зерна d при Я 4d. [c.76] Таким о бразом, на более низких частотах увеличение размеров зерен приводит к увеличению затухания, а на более высоких — к уменьшению затухания. Это хорошо иллюстрируется ходом кривых для зерен диаметром 0,13 и 0,23 мм на рис. 1-25. [c.77] Камигаки [Л. 110] исследовал также затухание ультразвука в различных образцах чугуна в диапазоне частот 0,5—25 Мгц. Им отмечено, что экспоненциальная зависимость затухания [см. выражение (1-8)] нарушается, когда длина волны одного порядка с размерами зерен структуры. [c.77] Джеллангс [Л. 111], исследуя затухание в углеродистых сталях, обнаружил, что с увеличением содержания углерода затухание уменьшается и при этом замедляется его рост при повышении частот. [c.77] В стеклах, плавленом кварце и микалексе коэффициент затухания ультразвука линейно растет с частотой. Приводим экспериментальные данные для некоторых стекол и кварца, полученные Мэзоном и Мак-Скимином [Л. 107] для поперечных волн в диапазоне 2—-15 Мгц. [c.77] На частоте 1 Мгц в полиэтилене коэффицент затухания ультразвука в 500 раз больше, чем в алюминии или плавленом кварце. [c.78] Измерения в ряде пластмасс, проведенные Марголиным и Бражниковым [Л. 7], показали, что коэффициент затухания в них колеблется в широких пределах. Качественно удобно оценить те или иные пластмассы по затуханию, если на частоте 1 Мгц принять затухание небольшим при а 0,3 неп/см, средним при 0,3 а 0,6 неп/см и значительным при а 0,6 неп/см. [c.78] Вернуться к основной статье