Акустические импульсы в слоистых средах - структурные особенности распространения и применение в диагностике материалов, страница 4

На рис. 11 приведен вид падающего иотражённого пучков. Как можно заметить, ширина отражённого пучказначительно увеличилась, а левая и правая части находятся в противофазе.Ввиду малого поглощения в системе должна выполняться теорема обинвариантности при обращении во времени, т.е. если направить широкийакустический пучок обратно на границу «жидкость-твёрдое тело», то врезультате его отражения должен получаться узкий пучок. Это было провереночисленно и экспериментально.На рис. 12 приведены результаты моделирования распространенияакустических волн в условиях, схожих с экспериментальными.

Моделированиепроводилось методом конечных разностей. В начальный момент происходилопадение на границу (25÷50 мкс), после чего отражённый пучок приобретал тот2025 мкс70 мкс35 мкс100 мкс140 мкс50 мксРис. 12. Результаты расчётов, которые демонстрируют основные моменты распространенияакустических волн в жидкости и алюминиевых пластинах. Рисунки приведены в палитре от синего(волн сжатия) до красного (волн растяжения)же вид, что и на рис. 11.

Зеркальное отражение пучка (70, 100 мкс) приводит кего падению обратно на нижнюю пластину. После отражения от неёпроисходит сжатие пучка (140 мкс).Теневая картина, которая наблюдалась в эксперименте, в различныемоменты времени приведена на рис. 13. На ней видно, как падающий широкийпучок «втекает» в границу без появления зеркального отражения (б).218 мкс62 мкс99 мкса)б)Рис. 13. Теневые картины распределения акустического поля в различные моменты времени.Расположение источника и отражателей совпадает с рис. 11 и рис.

12. Источник излучает цугдлительностью 5 периодов на частоте 700 кГц, который падает на нижний отражатель под угломРэлея. Второе зеркало (справа сверху) выставлено по фронту отражённой волны. Стрелкамипоказано направление распространения волны. Случай а) – теневая картина для промежутковвремени 8 и 62 мкс, прерывистой линией показана ширина пучка при зеркальном отражении. На б)изображена теневая картина при 99 мкс. На ней можно наблюдать часть нарастающей волны вжидкости8 мкс130 мксРис. 14.

Поле отражённого пучка при задержке130 мкс для излучаемого цуга из 5 периодов1 МГц. Область со сжатым пучком выделенабелым прямоугольникомНа рис. 14 приведена теневая картина при задержке 130 мкс. Ширинапучка уменьшилась приблизительно в 3 раза и стала сравнимой спервоначальной.Результаты четвёртой главы опубликованы в статьях [14,15].Основные результаты работы1. Впервые экспериментально наблюдался акустический аналог квантовомеханического эффекта осцилляций Блоха в виде периодическоймодуляции огибающей акустического импульса, прошедшего черезслоистую структуру. Исследуемая структура состояла из набора22плоскопараллельных стеклянных пластин в жидкости, расстояние междукоторыми определяло частоту модуляции.2. Предложен алгоритм вычисления волновых сопротивлений элементовплоскослоистойструктурыпоперепадампервообразнойсигнала,полученного при отражении от структуры короткого монополярногооптико-акустического импульса.

Алгоритм эффективен даже при наличиивысокочастотногопоглощения.Наегоосновеэкспериментальнореализован метод обнаружения расслоения в многослойной структуре.3. Разработан и сконструирован фокусирующий оптико-акустическийпреобразователь для профилометрии и акустической виброметрии. Такойпреобразователь позволяет измерять профиль поверхности образца сточностью до 7 мкм в диапазоне частот от 0.5 до 500 Гц.4. Создана экспериментальная установка для наблюдения особенностейотражения ультразвукового пучка от границы «жидкость-твёрдое тело»припаденииподугломРэлея.Впервыеэкспериментальнозарегистрировано наличие сдвига фаз 180º между участками отражённогопучка, разделёнными «нулевой» полосой.5.

Впервые экспериментально реализован режим многократного (в 3 раза)сужения акустического пучка с несимметричным профилем приотражении под углом Рэлея от границы раздела «жидкость-твёрдое тело».Показано, что на начальном этапе взаимодействия с границей падающийпучок не испытывает отражения, т.е. имеет вид «втекающей» волны, всяэнергия которой трансформируется в поверхностную волну.Список опубликованных работ1.Карабутов А.А. (мл.), Косевич Ю.А., Сапожников О.А. Осцилляции Блохаакустического поля в слоистой структуре // Акуст. ж.

2013. Т. 59, № 2.С. 158-169.232.Карабутов А.А. (мл.), Косевич Ю.А., Сапожников О.А. Осцилляции Блохаакустических полей в слоистой структуре // Сборник трудов XXII сессииРоссийского акустического общества и Сессии Научного совета РАН поакустике. Т. 1. - М.: ГЕОС.

2010. С 8-11.3.Karabutov A.A. (Jr.), Karabutov A.A., Sapozhnikov O.A. Determination of theelastic properties of layered materials using laser excitation of ultrasound //Phys. Wave Phen. 2010. V. 18, № 4. P. 297-302.4.Karabutov A.A., Savateeva E.V., Zharinov A.N., Karabutov A.A. (Jr.).Contact laser ultrasonic evaluation of construction materials // Proceedings of«NDT in PROGRESS» V, Brno University of Technology. P. 371-378.5.Karabutov A.A. (Jr.), Karabutov A.A., Sapozhnikov O.A. Laser ultrasonicinvestigation of laminate disbonding // 2nd International Symposium on LaserUltrasonics - Science, Technology and Applications, Journal of Physics:Conference Series. 2011.

V. 278. P. 012010-1-4.6.Карабутов А.А. (мл.), Карабутов А.А., Сапожников О.А. Исследованиеупругих характеристик слоистых структур // Сборник трудов XXII сессииРоссийского акустического общества и Сессии Научного совета РАН поакустике. Т. 2. - М.: ГЕОС. 2010. С. 5-7.7.Карабутов А.А. (мл.), Карабутов А.А., Сапожников О.А. Определениеупругих характеристик у первых слоёв плоскослоистого композитногоматериала // Труды XII Всероссийской школы-семинара «Волновыеявления в неоднородных средах». 2010. [Электронный ресурс]. М.:Физический факультет МГУ имени. М.В. Ломоносова. Секция 1. C. 22-27.8.Карабутов А.А. (мл.), Карабутов А.А., Сапожников О.А.

Обнаружениерасслоений в слоистых материалах лазерно-ультразвуковым методом вэхо-импульсном режиме // Контроль. Диагностика. 2011. Т. 151, № 1.С. 50-56.249.Карабутов А.А. Фокусированный лазерно-ультразвуковой дефектоскоп //Труды форума «Всемирного года физики в Московском университете».Москва. 2005. С. 8-9.10. Карабутов А.А., Подымова Н.Б. Фокусированный оптоакустическийпреобразователь. // Сборник трудов XIX сессии РАО. М.: ГЕОС. 2007. Т.

1.С. 135-138.11. Карабутов А.А. Профилометрия с помощью лазерно-ультразвуковогопреобразователя // Материалы докладов международной конференциистудентов, аспирантов и молодых ученых «Ломоносов-2006». М.: МГУ.Т. 1. С. 32-33.12. Карабутов А.А., Подымова Н.Б. Лазерно-ультразвуковая дефектоскопиякомпозитных материалов. // Труды X Всероссийской школы-семинара«Волновые явления в неоднородных средах». 2006. [Электронный ресурс].М.: Физический факультет МГУ имени. М.В.

Ломоносова. Секция 7.С. 40-42.13. Карабутов А.А. (мл.), Сапожников О.А., Карабутов А.А. Исследованиевозможности использования фокусированного лазерно-ультразвуковогопреобразователя для акустической виброметрии // Сборник трудов XXVсессия РАО. М.: ГЕОС. 2012. Т. 2. С. 119-122.14. Sapozhnikov O.A., Karabutov A.A. (Jr.), Mozhaev V.G. Experimentalevidence for a growing surface wave and acoustic beam narrowing uponreflection from fluid-solid interfaces // Proceedings of the 2007 IEEEInternational Ultrasonics Symposium (New York, USA). P.

391-394.15. КарабутовА.А.,СапожниковО.А.,МожаевВ.Г.Использованиеинвариантности к обращению знака времени в некоторых акустическихсистемах. //Сборник трудов XIX сессии РАО. М.: ГЕОС. 2007. Т. 1.С. 246-249.25.