Голямина И.П. - Ультразвук (маленькая энциклопедия) (1040516), страница 2
Текст из файла (страница 2)
С целью экономии места в энциклопедии введена система сокращений (см. ниже). Большинство статей снаожеио библиографией, в которой читатель найдет более исчерпынающее изложение вопроса и которая содержит как монографии, так и журнальные статьи. В конце книги помещен предметныи указатель. Авторами статей являются известные ученые — акустики и ведущие специалисты а области разработки и исследований ультразвуковых методов и приборов.
В создании книги принимал участие большой коллектив авторов — сотрудников Акустического института АН СССР им. акад. Н. Н. Андреева, Московского государстяенного унииерситета имени М. В. Ломоносова и других вузов н научно-исследовательских учреждений. и. и, голнмпмл, СОКРАЩЕНИЯ, УСЛОВНЫЕ ОБОЗНАЧЕНИЯ И ЕДИНИЦЫ ИЗМЕРЕНИЯ единнц (сантиметр, грамм, секунда) см. — смо~ри ст. — статья табл.— таблица т. е.— то есть темп-ра — температура Т вЂ” тесла т. к.— так каи В прилагательных на веский» опускается окончание, напр. акустич., физич, Вспторные величины выделены полужирным шрибыом  — вольт Вт — ватт гг. — годы ГГц — гигагерц гл.
обр. — главным образом Гс — гаусс Гп — герц 'С вЂ” граиуо температурной шкалы Цельсия Д!1 — децибел Пж — джоуль Ч11Н вЂ” ДИНА др. — лругие К вЂ” кельвин к-рый — который Нл — кулон кгц — кплогерц к.-л. — какой-нибудь к.-л.— какой-либо коэфф. — Ноэффидиент нгц — мегагерц мкм — миьраиетр мкс — микросекунда мс — миллисекунда паз.
— называется напр. — например Н вЂ” ньютон нек-рый — некоторый Нп — непер Ом — ом Па — паскаль пр. — прочий рнс, — рпсунон СВЧ вЂ” еверхвысокие часто- СГС вЂ” абсолютная система т, и.— так называемый т, о.— таким образоы УЗ вЂ” ультразвук УЗ-вые — ультразвуковые ур-ння — уравнения бэла — Формула Ф.ция — Функция э — электроквольт эдс — электродвнжупгая сила — порядка величины ж — приближенно равло Ь вЂ” длина волны у — циклическая частота ю — круговая (угловая) частота, ю =- 2л) е — скорость звука р — звуновое давление Х вЂ” интенсивность звука й — волновой вектор (1»в волновое число) е — основание иатуралькыг логарифмов УЛЪТРАЗВУК Ультразвук (УЗ) — упругие колей>ания и волны, частота к-рых превыювет (1,5 — 2) 10«Гц (15 — 20 кГц).
Нижняя граница области УЗ-вых частот, оедслян>щая ее от области слышимого звука, определяется субъективными > панствами человеческого слуха и является условной, поскольку верхняя граница слухового восприятия человека имеет значительный разброс для различных индивидуумов. Верхняя граница УЗ-вых частот обусловлена физич.
природой упруги» волн, н-рь>е могут распространяться лишь в материальной среде, т. е. нри условии, что длина волны зна ппельио больше длины свободного пробега молекул а газах или ьюжатол>ных расстояний в жидкостях н тнеряьы телах. Поэтому в газах верхнн>ю границу частот УЗ определяют из условия ирнблвзительиого равенства длины звуковом волны и длины свободного про- 6>ча молекул; при нормальном давлении она составляет яи 10' Гц; в >кидкастнх и твердых телах определяннцим является равенство длины волны межатомиым рнсстоянням, и граничная частота достигает 10ы — 10ы Гц. В зависимооти от длины волны п частоты УЗ обладает спецнфич. особенностями излучения, приема, роеиростраиенпя и применения, поэтому область УЗ-вых чаотот удобно подраз,и лить на три подобласти> низкие УЗ-вые частоты (1,5 10' — 10' Гц), средние ))0> — 10' Гц) и высокие (10 — 10» Гц).
Упругие волны с частотами 10' — 10'г Гц орнкято называть гииергвуком. УЗ-вые волны прнмсияныся кап в научных исследованиях для изучения строения и свойств вещества, так и для решении самых разнообрааиых технич. .юдач. В сннзи с этим термин «ультраззук», или «ультразвуковая техника», часто исиользун>т для обозначении области науки и техники, аанимающейся изученш и в ирактич. применениями акустич. волн и не имеющей целью непосредстш иное восприятие звуковой информации слуховой системой человека (соотнетстзунпцвй термин в зарубежной научно-техиич. литературе — п1(газон(сн). В танои понимании УЗ его частотный диапазон не ограничивается снизу строго чистотой 15 — 20 кГц, а может захватывать и часть слышилгого диапазона час»от.
УЗ как область науки и техники являетсн одним из разделов сонремепоон акустики. Ультразвук как упругке волны. УЗ-вые волны (неслышимый звук) по своей природе не отличаются от упругих воли слышимого диапазона, а также от инфра:шукозых волн. В газах и жидкостях распространяются только продольные волны, а в твердых телах — продольные и сдвиговые. Риеорвсо>ронение у>широв«око подчиняется основным закопан, общим для онустических золы лн>бого диапааоиа частот, обобщенно называемых обычно лнуковыми волнами, п описывается в первом приближении волновым уравнением, общим длн всех частот (сы.
Во>п>и). К основным ааконам распростраи> яия отнасятсп Законы отражения герки И преломления внука На границах по»личных сред, ди4рикции гауки и рассеяния,>вука при наличии препятствия и неодкородностей в среде и неровностей на гращщах, законы волноводного распространения в ограниченных участках среды (см. Нормальные волны). Сущестноиную роль прн этом играет соотношение между длиной волны звука Л и характерным для условий его распространения геометрич. раэиером Л вЂ” размером источника внука или препятствия на пути волны, размером неоднородностей среды, поперечного сечения волновода и т. п. При Р;>) Л распространение внука вблиаи препятствий происходит в основном по законам геометрич.
акусти- 10 УЛЬТРАЗВУК ки, т. е. для описания звукового поля люжио польаоваться законами отражения и преломления. Степень отклонения от геометрич. картины распространения и необходимость учета дифракционных явлений определяются параметром Р =- )у).ч)(1, где г — расстояние от точки наблюдения до объекта, вызывающего дифракцикл. Скорость распространения УЗ-вых волн в неограниченной среде определяется характеристиками упругости н плотностью среды (см.
Скорость звука). В ограниченных средах на скорость распространения волн влияет наличие и характер границ, что приводит к частотной зависииости скорости, т. е, к дисперсии скзрввяли звука. Уменьшение амплитуды и интенсивности УЗ-вой волны по мере ее распространении в заданном направлении, т. е. затухаииз звука, обусловливается, как и для волн любой частоты, расхождением фронта волны с удалением от источника (см.
Звуязвзв пзяз), рассеянием и пзгявигвнивм звука, т. е. переходом авуковой энергии в другие формы, н в первую очередь в тепловую. На всех частотах вак слышимого, так и неслышиллых диапазонов имеет место т. н. классическое поглощение, обусловленное сдвиговой вязкостью (внутренним трением) и теплол|роводиостьло среды. Кроме того, копн во всех средах существует дополнительное (релаксациониое) поглощение, обусловленное раз- . личными релаксацвоиными процессами в неществе (см.
Рз,лапвачия) н часто существенно превосходящее вклассическоел поглощение. Относитсльнан роль того или иного фактора прк затухаиив звука зависит как от свойств среды, е к-рой звук распространяется, так п от характеристик самой волны, и в перв!по очередь от ее частоты.
При значительном возрастании интенсивности звуковых волн в пх поле заллетнее проявляютгя различные нелинейные эфу1внти: нарушается принцип суперпоэиции и возникает взаимодействие волн, приводящее к появлению комбинационных тонов', изменяется форма волны, спектр ее обогащается высшими гармониками и соответственно растет поглощение; становятся заиетнымп постоянные силы (си. Давления звуновагз изяучзния) и постоянные потоки вещества (см. Анус линвспив твнвниз'); прн достижении нек-рого порогового значения интенсивности УЗ в жидкости возникает кавиташля. Для математич.
описания волн большой интенсивности приближения линейной акустики улке недостаточны, в ур-пнях звукового поля необходим учет членов высшего порядка. Критерием прилленимости аппарата линейной акустики и возможности пренебрежения нелинейными эффектами является для плоских волн малость акустич. Маха числа: М (< 1, где М = п(в, и — колебательная скорость частиц в волне, с— скорость ее распространения.
Специфичеокие особенности ультраавука. Хотя фнзич. природа УЗ и управляющие его распространением основные законы те же, что и для звуковых волн любого диапазона частот, он обладает рядом специфич. особенностев, к-рые определяют его большое значение как в науке, так и в технике. Зги особенности обусловлены относительно высокимн его частотами н соответственно малостью длин волн.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
