Голямина И.П. - Ультразвук (маленькая энциклопедия) (1040516), страница 101
Текст из файла (страница 101)
Вследствие этого П. с з. с.может быть использован в квазилинейном режиме только прн Р б !' . Ложа Иванов С. Н., С к в о р ц ова Н. Е, Степвыов Б. 1Ч, «Акуст. ж.», 1965, т. 11, е. 3, с. 393 — 99; ЛЧ П 1 1 е П. 1., «1КЙ 1всеплал( Соачгщ. Кее. °, 1961, . В, '№ Е, р. ЗО1 — Оэ; е г о ж е, тае дев) 1епов 1ауег 1сапебвсег, «1ке тгаие. В!1сае, Коувз.ж 1962, ч.
9, № 1, Р. 21 — 27; Б 1 г аигг Ш., «3. АРР1. Раус.», № 7, р. 2166 — 11. Е. Е. Гращ око, ПРИЕМНИКИ И ИНДИКАТОРЫ УЛЬТРАЗВУКА. Индикаторы УЗ (И. у.) позволяют обнаружить акустич. колебания и волны в газообравиых,жидких и твердых средах. Приемники УЗ (П. у.) слуясат, кроме того, для измерении сех или иных параметров колебаний н волн, напр. амплитуды колебательного смещения частиц, колсбатегьмой скорости частиц, ускорении, звукового даоеекик, интеисиеиости звука. П. у. всегда предо~валяют собой специальные устройства, предназначенные для укаэанных выше целей; в качестве И.
у., помимо спо- циальных устройств, могут использоваться явлеыия, возникающие в среде при наличии в ней акустич. волны. Приемимки ультразвука. Наиболее распространенными П. у. являются электроакустические ореобрагоеатеги. К нии относятся в первую очередь пьезоэлектрические преобраэоеатели, магмитострикциоииме преобрагоеатеки, полупроводниковые и о»еговолупроеодникогме преобразователи, аеектростатическис приемники и электродиаамическис приемники. Приемники этого типа преобразуют акустич.
сигнал в электрический; крайне малая инерционность позволяет воспроизводить времеыную форму сигнала и, следовательно, получать сведения о его фазе, частоте и спектре. В зависимости от конструкции приемного элемента, а такясе от функциональных особенностей применяемой с приемником электронной схемы злектроакустические преобрааователи иогут служить приемниками звукового давления, колебательной скорости, ускорвыия, смещения.
Термические о риемиики используются в основном для измерения интенсивности звука; они имеют аначительную инерционность. Благодаря болыпой инерционности усредненные по времени показания дают приемники механнч, типа — Рэлее диск и радиомстр. Первый служит для намерения амплитуды колебательной скорости, второй— для измерения радиационного давления, т. е. плотности внуковой ввергни и интенсивности внука. Звуновое давление и интенсивность звука могут намеряться также равличвыми оптич. методами (напр., по ди4ракции света иа ультразвуке), основанными на иэменении показателя преломления среды под действием акустич.
колебаний, воаиикновенин двойного лучепреломления и других оптич. эффектов в звуковом ноле. П. у., равмеры к-рых много меньше длины волны, т. н, точечные, позволяют получать сложную пространственную структуру акустич. поля. П. у. больпгего размера дают усредненное по поверхности приемного элемента значение измеряемого параметра. Усредненное по воому озвучиваемому объему значение интенсивности УЗ можно получить калориметрич.методом, основанным на преобразовании акустич. энергии в тепловую.
270 ПРИЙМНИКИ И ИНДИКАТОРЫ УЛЬТРАЗВУКА Важнейшей характеристикой приемников УЗ является их ч у в с т в ит е л ь н о с т ь — отношение получаемого на выходе сигнала к иамеряемой величине. Для приемников звукового давлении — электроакустич. преобразователей чувствительность у определяется, как правило, отношением амплитуды электрич, напряжения в режиме холостого хода к амплитуде звукового давления. т!асто эффективность работы системы двух электроакустич, преобразователей, один из к-рых работает в режиме излучения, а другой — в ре'киме приема этого ивлучения, характеривуют т.
н. потерями на двукратное преобразование в децибелах: 20 !й (Ут)рг), где 1; — электрич. напряжение на излучателе, !', — электрич. напрнженяе, развиваемое приемником. Зги потери зависят как от свойств влектромеханнч. Преобравователей, так и от согласования их на олектрич. н механич. сторонах. Д и н а м и ч еский диапазокП.у.,т.е. область значений принимаемого сигнала, в к-рой чувствительность постоянна, ограничивается снизу собственными шумами приемника и внешними шумами и помехами (тепловые флуктуации в прибмиом элементе и в среде, шугпа в эгтектрич. цепях и т. п.), а сверху нелинейностью свойств приемника (напр., нелинейностью магнитострикционного аффекта, нелинейностью, обусловленной конструкцией), приводящей к искажению принимаемого сигнала. Динамич.
диапааон оценивается обычно в децибелах. По виду ч а с т о т и ы х характеристик, т.е. по виду зависииости чувствительности от частоты, приемные преобразователи можно равделить на резонансные и неревонансные. Резонансные П. у. отличаются повышенной чувствительностью, однако рабочая частотная полоса их ограничивается падением чувствительности в У 2 раз по обе стороны от резонансной частоты.
Перезонансные, или широкополосные, приеиные преобразователи работают обычно в области частот, де>кап!ей ниже их первой собственнои частоты; чувствительность их в этой области практически постоянна и падает липгь на самых низких частотах из-за шунтирующего влияния электрич. цепей, Для расширения рабочей полосы час- тот П. у. необходимо максимально возможное увеличение их резонансной частоты, связанное в первую очередь с умеиыпением раэыеров самого приемного элемента. 1Вирокая частотная полоса нужна для неискаженного приема слопгных сигналов, спектр к-рых содержит большое число составляющих (напр., для приема импульсных сигналов). Зависимость чувствительности П, у. от ориентации его в звуковом поле характеризует его направленность.
При исгюльзовании П. у. бывает желательно, чтобы они по возможности ие искажали звукопое поле. Зто условие легко реализуется прп размерах П. у., много в среде. Однако н для относительно болыпих П. у. существуют методы калибровки (т. н. калибровка гпо полю>), позволяющие получать значения характеризующих звуковое поде величин, к-рые были бы в отсутствии возмущений, вносимых приемным элементом.
Б !!, у, могут предъявляться и нек-рые специальные требовании: возможность проводить измерения при очень низких или очень высоких темп-рах и давлениях, в агрессивных средах, в условиях сильных вибраций и т. п. Для уменьшения влияния приемного элемента на акустич. поле, а также для возможности проведения измерений в средах, оказ|лвающих неблагоприятное воздействие на преобразователь, используют т.и. акустич. зонды, буферы и др. Зонд (буфер) представляет собак тонкую трубку (или твердый стержень), один конец к-рой поыещается в исследуемую точку заукового поля, а второй соединяется с преобразователем. Для уменьшения отражений за преобразователем к трубке присоединяется длинный звукопровод, обладающий вначительным поглощением. Выбор типа П.
у. ддя измерений зависит ог среды, области частот, предполагаелюй интенсивности УЗ, уровня и характера помех и ряда других условий. В зависимости от среды, в к-рой применяются приеиники звука, пх подразделяют на приемники для воздупгной среды — микрофоны, для жидкости — гидро йанм и для твердых тел. Для воздушной среды чаще всего используются электростатич, и злектро- НРИЙМНИКИ И ИНДИКАТОРЫ УЛЬТРАЗВУКА динамнч. приемники с чувствительностью от единиц до десятков мВ/Па, реже — пьезоалектрические, приемный элемент к-рмх работает, как правило, на изгнбных колебаниях.
Для гндрофонов в подавляющем большинстве случаев применяют пьезоалектрич, преобразователи с чувствительностью от единиц мкВД!а до единиц мВП!а (от десятых долей до сотен мкВ с!!э!дня); характерный динамнч. диапазон их превышает 100 дБ. В мегагерцевой области частот при интенсивностях звука в жидкости больших — 0,01 Вт,'смэ могут быть использованы термич. приемники, а такзке раднометры. В твердых телах, как правило, доступны исследованию лишь колебания и волны на поверхности (исключение составляют оптич.
методы в прозрачных телах н нек-рые другпо специальные методы). Для приема УЗ-вых колебаний, вызванных волнамн равлячных типов (объймными продольными нли сдвнговыми, поверхностными), в большинстве случаев используются пьеэоэлектрич. контактные П, у, Танис приемники могут служить для измерения амплитуды смещении поверхности (внброметры), колебательной скорости (велосиметры), ускорения (акселерометры). Прн этом в измерительных устройствах, нрнменяемых в УЗ-вой технике, один и тот же П.
у. часто используется в качестве вяброметра, велосиметра н акселеронетра путем применения соответствующей электронной схемы, выполняющей операцию дифференцирования нлн интегрирования. Минимальные измеримые с помощью пьевоалектрич. П. у. амплитуды сношений ограничиваются шумами н в области частот 1--10 МГц обычно составляют 10 '— 10-т мкм. Потери на однократное преобразование могут быть доведены до 2 — 3 дБ, однако, как правило, составляют 15 — 20 дБ. П. у.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
