Голямина И.П. - Ультразвук (маленькая энциклопедия) (1040516), страница 147
Текст из файла (страница 147)
поля: в средах, обладающих центром симметрии, однородная деформация, возиикающаи под действием механич, напряжении, вызывает однородное изменение расстояний между зарядами атомов и, следовательно, ие приводят к появлению элоктрич. момента, т. е, поляризации. 1(оэтому, в принципе, Э. можно использовать для возбуждения авука (с удвоенной по отношению к' элоктрич.
полю частотой), но не для преобразования звуковых колебаний в электрические. Ноличественно элеитрострикционная деформация твердых тел меньше, чем пьезоэлектрическая. Величина и у кристаллов имеет порядок 10-ы— 10 1" ед. СГСЭ. В поле Е =- 1 ед. СГСЭ (300 В!см) обусловленная Э. деформация в кристаллах не превышает по порядку величины 3.10 '«, в то время как пьезоэлектрич. деформации даже при о~носительно малом пьезомодуле «)»ь — — 10 «ед. СГСЭ вмоет порядок 10 «, а в иек-рых случаях достигает -10 Э. наблюдается в газах, обладающих дапольными моментамп. Среди жидкостей наибольшей Э. также обладают дипольные, хотя, в нринципо, зависимость плотности от элгитрич. поля имеет место в любой дизлектрич, жидкости.
Согласно термодинамич. теорие, в изотропном вепгестве А =- (1 16«З — — р ~ — (, где () — сжимаомостгч Зп др)' р — плотность, з — диэлектрнч. проницаемость. Величина А э таких жидкостях, как ксилол, толуол, иитробензол, имеет порядок 10 " ед СГСЭ. Наличие свободных зарядов (электронов и ионов) не исключаот Э., к-рая наблюдается не только у чистых диэлектриков, по и у иониэированных газов, электролитов и полунроводни- ков, однако, вследствие эиранировапня свободными аарядами, поле, действующее на связанные с атомами заряды, оказывается уменьшенным.
В сально проводящих средах, напр. в металлах, злектрич, поле равно нулю и, слодовательио, Э. отсутствует. Особую роль играет Э. у сегн«т«- эл«пп»рике«, где аномально большой пьезоэффект обусловлен т. н. линеарнзованной Э., к-рая имеет место благодаря наличию в сегнетоэлектриках постоянной, не зависящей от внешнего поля, спонтанной поляризации Р, (См.
Се»нето»лептрич«ство) и, следовательно, большого спонтанного внутреннего поля Е„пропорционального Р„. При воздеиствии переменного внеп него поля с амплитудой Ь ( Ь', основную роль в выражении для эффекта Э. приобретает член с частотой переменного поля и амплитудой — Ь",Е, т. е. напряженность поля Е, входит в качестве одного из сомножителей в выражение (»), том самым линеариэируя и усиливая деформацию, возникающую в результате приложения внешнего поля. Характерный пример лииеаризации эффектов Э.— поляризация пьевоперпмини постоянным полем.
Литл Лапдау Л. Д., ЛиФшиц Е. М., Эд«ктрсдпнаппка с»)пешпых сред, М., 1657; Т а м м И. Е., Основы теории электричества, 3 пзд., М. — Л., 1646, ж «- л у д е э И. С., Физика кристаллических дизпептрппоа, М., 1666. Р. и. П пк»«. ЭМИССИЯ акустичсская— излучение упругих воли, возникающее в процессе перестропки внутренней структуры твердых тел. Акустич. Э. появляется при пластич.
деформации твердых материалов, при возникновении и развитии в них дефектов, напр. при образовании трещин„ нри фазовых превращениях, свлэанных с изменением кристаллич. ролзе»тки, а также при резании твердых материалов. 101»зич, моханпзмом, обьясняющим ряд особенностей акустич. Э., является движение в веществе дпслрпийий и их скоплений. Неравномерность, прерывастость дислокапиоиных процессов, связанных с отрывом дислокаций от точек закрепления, торможением их у препятствий, возникновением и уничтожонием отдельных дислокацив, является причиной, обусловлиеаюп(ей излученио волн напряжения, т. е. акустич.
Э. Соответственно акустич. Э. имеет «взрывной», им- 392 эмиссия пульсныи характер; длительность импульса можот составлять 10 ' — 10 зс, энергия отдельного импульса — от 10 з до 10-з Дж. 3 качество источника акустич. Э. можно рассматривать расположонвый э глубине образца твердого тела элемонт объеиа, испытывающий иаменеине напряженного состояния. Сигналы акустич. 3. пронвлиются в виде колебаний поверхности образца, смещоние при к-рых составляет 10-" — 10-зм; иногда зти сигналы достаточяо сильвы и могут восприниматься на слух (напр., !крик олова» при пластич. доформпрованин этого материала). Сигнал Э., распространяясь от источника к поверхности обрааца, претерпсваот существенное искажение вследствие дискзрсии скорости звука, травсформацил типа и формы волны при отражении, затухания авука и др.
Если время аатухания сигнала и время переходных процессов в образце меньшо промежутка времеви между излучаемымн импульсами, Э. воспринимается в виде последовательности импульсон и наз. дискретной или импульсной. Если жс интервал мшкду отдельными актами иалучевия меньше времеви затухания, Э. имеет характер непрорывного пзлучоння, в подавляющем большинстве случаев нестациоварного, и наз. непрерывной или сплошнои. Дискретная Э. имеет место, напр., при образовании трещин, вопрерывная — я процессе резания. Частотный спектр акустич. Э.
весьма широк — он простирается от области сльвпимых частот до десятков и сотен :з( Рц. Лкустич. Э. пользуютси для получении информации о процессах, происходящих внутри вещества, для веразрушающих иснытаний материалов и, в частности, для обнаружения дефектов в деталпх и конструкциях. Сигналы Э. принимают на поверхности образца обычно посредством контактных виброметров, вслооимотров или акселерометров или же бесконтактными оптич. виброметрами (см. Прием- кики и икуикоторы ультроззукл). Б большинстве лзетодов иснытаний материалов примовяют механич. нагружение образца: сигналы Э. регистрируются в процессе возрастания или убывания приложенного к образцу внешнего механич.
напряженна. Деформация всего образца при таком вагружовви обычно не выходит за предел упругости материала, однако ковцоитрация напряжений вблизи дефектов вызывает локальное пластич. деформирование и соответственно появление Э. Объем области пластич.деформации зависит от размера дефекта, его локализации по отношению к действующему напряжению и от величины этого напряжении. От этого объема зависит, в свою очередь, интенсивность сигналов Э. Для неразрушанпцего контроля важно сопоставление параметров излучаемых акустич. сигналов с параметрами дефекта — его размерами и положением илв с характеристиками происходнщих в веществе процессов.
К основным параметрам, характеризующим акустяч. Э., относятся: общее число импульсов дискретной Э. за исследуемый промежуток времени; т. н. суммарная (или интегральная) Э.— число превышений сигналом Э. установленного уровня за исследуемый промежуток времени; интенсивность Э.— число превышений сигналол! Э. установленного уровня в единицу времеви; амплитуда 3. — мак- я /0, мз с О Амзз !5О р,нн 15 !О О Заэискиость кктеэскэкости акустической змксскв и и зс зиплктулы М нз зызоие преобрззозатслк от з!ззкекя прк возрастакки ораложсккой к образцу расзкгкзающей сякы Р. Образец из злюикнаезого сплав» се киксы Зз К 4 мы' с кзпрезои тлтбккой 10 им к начальной трещиной.
симальное значение сигнала 3. в течение заданного промежутка времеви; уровень сигналов Э. — среднее квадратичное сигнала аа рассматрпвае- ЭМУЛЬГИРОВАНИЕ мый промежуток времени. Корреляцию этих параметров с развитием дефектов устанавливают при лабораторных испытаниях обраацов, в процессе к-рых регистрируют в функции времени параметры акустич. 3. и действующую внешнюю силу или деформацию обрааца (рис.).
Если акустич. Э. имеет квазистационарный характер, параметром Э., дающим информацию о состоянии материала и о происходящих в кем процессах, может служить ее частотный спектр. Длн регистрации параметров акустич. Э., а также для ааписи формы сигналов и нх длительности применяют специальную аппаратуру, к-рая должна обеспечивать прием слабых сигналов Э. на фоые шумов, обладать необходимым быстродействием (интенсивность Э.
кеннетов в пределах от 0 до 10' импульсов в секунду) и малыми собственкымп гп умами, вносить минимальные искажения. В качестве приемников колебаний в большинстве случаев используются пьеаокерамич. преобрааователк; при определеыии иестоположения дефекта на испытуемом обрааце иногда располагают несколько приемных преобразователей, Испольауюзтн также оптич. интерференцнопные методы намерения колебаний с применением лааерного налучения. Сигналы с датчиков колебаний усиливают и подвергают дальнейшей обработке с помощью электронной аппаратуры.. Обычно рабочин диапазон аппаратуры огравичивакзт снизу частотой -ЗО кГц, чтобы уменьшить влияние окружающих шумов, а сверху — частотой -нескольких МГц, поскольку создание более высокочастотной аппаратуры представляет большие техвкч, трудыости.
Нримеинемые при испытаниях материалов и конструкций нагружающие устройства должны обеспечивать создание необходимых сил (дли металлов обычно до 10' — 10' Н) при заданной скорости натруженна, варьируемой от 0 до 70 Н!с, Нарыду со спш<иальными мохавич. устройствами и с испольаовакием грузов, для соаданик напряжений в образцах применяютсн гидравлич.
и тепловые методы. Ввиду весьма низкого уровня сигналов акустич. Э. вносимые иагружающимк устропствами шумы (в т. ч. в местах закреплении образцов) должны быть сведены к минимуму. Методы Э. находят широное ирактич. применение, Они используются длп раннего распознавания трещин прп испытаыиих материалов ыа ползучестьп для выявления скрытых дефектов на стадии их зарождения, для исследовании коррозии металлов под напряжением, длы определении дефектов в металлкч. и неметаллич.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
