Голямина И.П. - Ультразвук (маленькая энциклопедия) (1040516), страница 53
Текст из файла (страница 53)
Э. Отражение волн: а — от параболоидното веркала; б — от еллипсоиднота аеркала. вуя расходящуюся сферпч. волну 2 в сходящуюся в другом фокусе сфсрич. волну 2. Акустич. 3. применяются гл, обр. в акустнч. рефлекторах и какбантраторах. и. и. наксаский, чие волны в камертоне, в деках музыкальных инструментов, в диффузорах громкоговорителей, а также волны, возникающие при вибрациях тонкостенных мехаиич. конструкций (корпус самолета и автомобиля, перекрытия и стены зданий и т.
д.)„ В бесконечных стержнях н пластинках вовиикают бегущие И. в. В стерж- 1йй ИЗГИБПЫЕ ВОЛНЫ ые направлением распространения волны является его осгб в пластинке плоские И. в. Могут распространяться по любому направлению, ориентированному в ее плоскости, и, кроме того, возможны цилнндрич. И. в. При распространении И. в.
каждый элемемт стержня или пластиыки смещается Дефориаиия и стержня и б —. оластимки е иагибиой колке. Пллошиой чертОЙ дало положение оси етержяя и средииаой длоскести лласткикк до смещения, дуиктириой — положение оси стержня и средикяой плоскости лластиики после смещения, и, — амплитуда омещекяя зши исоа стержия»» клас»икки з иагкбкой колке, ось » — капразлекие раслростравенин волны. перпендикулярно осы стержня или плоскости пластинки (рис.). И. в. малых амплитуд в стержме и пластинке описываются соответствен- но следующими ур-инями: д'и » д'и р —,+ЕŠ—,=О, 01' д»' де, ЕРП вЂ” + , Л»л= — О, и' 12 (1 — е'1 где 1 — время, » — координата вдоль осп стержня, Л вЂ” двумерный опера- тор Лапласа, и — смещение элемен- тов стержня или пластинки, р — плот- ность материала, Š— модуль Юнга, о — коэфф. Пуассоыа,  — радиус инерции поперечного сечеыия стерж- ня относительно оси, перпендикуляр- иой плоскости нагиба и проходищей через нейтральную поверхность, Ь— 1олщина пластинки.
Фазокые скорости с, и с„гармонич. 1). к. частоты щ в стержне и пластинке соответственно равны с. = )» ЕЕз(р Рге», сел =. Р»ЕЕ»/12р (1 — а») 5»е». Этк скорости много меньше фазовых скоростей с1 продольных волн в стерж- ие и пластинке (см. Нормальные волны в стержнях и пластимках). В приведенной таблице дана аависимость от- 57 о,ооог о,оог о,ог о,г е„ »с» 0,0135 0,0420 0,135 0,426 НОШЕНИЯ Гел101 ДЛЯ ПЛаСтИНКИ От отношения ее толщины к длине продольной волны Х1 в ней. Для И.
в. характерна дисыерсияс прн увеличении частоты фазовая скорость возрастает (см. Дислерскл скорости звука). Групповая скорость И. в. равна удвоенному значению фааовой скорости. В стержнях и пластинках, размеры к-рых в направлении распространения И. в. ограничены, в результате отражений от концов возникают стоячие И. в.
Если раамеры пластинки ограничены по фронту И. в., то в пластинке возможна совокупность И. в.. отличающихся друг от друга фазовыми скоростями и распределением амплитуды вдоль фронта. Такие И. в. являются одним из видов нормальных волы в упругих волноводах. И. в. возмоягны ые только в плоских, но и е искривленных пластинках (т. н. оболочках). В этом случае воаможность существования волн п их характеристики определяются геометрией оболочки и граничными услоднямп на ее краях.
Так, нанр., в замкнутой сферич. оболочке И. в. невозможны, в то время как в замкнутой цилиыдрич. оболочке со свободными концаыи цилиндра воаможыы изгпбные во.»~ы, распростраыяющиеся как в направлении, перпендикулярном образующей, так и вдоль образующей. И.
в. используются для определения козфф. вязкого трения и теплопроводиости твердых образцов, для измерения уровня жидкости в закрытых сосудах (УЗ-вые уровлемерм), в дисперсиоииых УЗ-вых линиях ее»уержки. Лет» Ландау Л. Д., Лифшид Е. М., Теория упругости, 3 изд., М., 1965, гл. 1 — 3 (Теоретич. физика, т. 7); Я о л ь с к и й Г., Волин каиряжекия а таердмх телах, дер. с англ., М., 1955, ч. 1, гл. 3; Мо р а Ф., Колебакия и звук, пер.
с англ., М.— Л., 1949, гл 4, 5; Л а м б Г., Динамическая теория ззума, пер. с англ., М.,1960,гл.4, 5; Бабаков И. М., Теория колебаний, М., 1953, ч. 2, гл. 2, 13. и. лп яике»орел. ИЗЛУЧАТЕЛИ УЛЬТРАЗНУКА ИЗЛУЧАТЕЛИ УЛЬТРАЗВУКА— устройства, применяемые для воабужденяя УЗ-вых колебании и волн в газообразных, жидких и твердых средах.
И. у. преобразуют в энергию звукового поля энергию к.-л. другого вида. Наибольшее распространение в качестве И. у. получили глвктраакугтичвгкие прввбрагвватвли. В подавляющем большинстве И. у. этого типа, а имение в пьвгвзлгктрических преабрагвватвлнх, магнитввтрикчивнних преобразователях, злектрвдинпмичгских излучателзх, элЕктрамагиитных и злектростатич. излучателях, электрич. энергия преобраауется в энергию колебаний к.-л. твердого тела (излучающей пластинки, стержня, диафрагмы и т, и.), к-рос и излучает в окружагощую среду акустич. волны. Все перечисленные преобразователи, как правило, линейны, и, следовательно, колебания излучающей системы воспроизводят по форме возбуждающий электрич.
сигнал; лишь при очень больших амплитудах колебаний вблизи верхней границы динамич. диапазона И. у, могут возникнуть нелинейные искажения. В преобразователях, предназначенных для излучения монохроматич. волны, испольауется явление резонанса: они работают на одном из собственных колебаний механич. колебательной системы, на частотУ к-рого настраивается генератор злектрнч. колебаний, воабуждающий преобразователь. Электроакустич. преобразователи, не обладающие твердотельной излучающей системой, применяются в качестве И. у. сравнительно редко; к ним относятся, лавр., И. у., основанные на электрич, разряде в жидкости или на глвктрвстрикЧии жидкости.
Другой, достаточно распространенный тип преобразования энергии, используемый в И. у., — преобразование кинетич. энергии струи газа или ягидкости в энергию акустич. Колебаний. Такое преобразование возникает при периодич, прерывании струи (см. Сирены), при вааимодействин ее с твердыми препятствиями рааличиого вида (см, Газвгтруйние излучатели, Гидрьдинамичггкий излучатель).
Механизм звукообразования в таких И. у. может быть связан с генерацией автоколебаннй в среде, как, напр., в Гартмана генераторе, или с воабуждением колебаний твердой излучающей системы, как, напр., в пластинчатых гидродвнамич. свистнах или мембранных газоструйных излучателях. Форма излучаомого сигнала, его спектр определяются для И.
у. подобного тина режимом истечения струи и геометрич. параметрами конструкции. К основным характеристикам И. у. относятся их частотный гпгкпгр, излучаемая мощность звука, иаяранлеиность изпучсния (См. Направлвннвгть акустич. излучателей и яриемников). В случае моночастотного излучения основными характеристинами являются рабочая частота И.
у. и его частотная полоса, границы которой определяются падением излучаемой мощности в два раза ио сравнению с ее значением на частоте максимального излучения. Для резонансных электроакустич. преобразователей рабочей частотой является собственная частота !г преобразователя, а пьирина полосы й/ определяется его дабратнвстью (), т.
к. А) = )е(гз И. у электроакустич. преобразователи характеризуются чувствительностью, электроакустич. Коэфф. полезного действия и собственным электрнч. импедансом. Чувствительность И. у.— отношение звукового давления в иаксимуме характеристики направленности на определенном расстоннин от излучателя (чаще всего па расстоянии ( м) к электрич. напряжекиго на ием зели к протекающему в нем току. Эта характеристика применяется к И. у„ используемым в системах звуковой сигнализации, в гидролокацяи и в других подобных устройствах.
Для излучателей технологич. назначения, применяемых, напр., при УЗ-вмх очистке, каагулкуии, воадействии на химич. процессы, основной характеристикой является мощность. Наряду с общей излучаемой мощностью, оцениваемой в Вт (кВт, МВт), И, у. характеризуют удельная неясностью, т. е.
средней мощностью, приходящейся на единицу площади излучающей поверхности, или усредненной интенсивностью излучения в ближнем поле, оцениваемой в Вт/сьгз или Вт(мз. Эффективность электроакустич, преобразователей, излучающих акустич. энергию в озвучяваемую среду, характеризуют величиной ИЗЛУЧЕНИЕ ЗВУКА 145 их электроакустич. коэфф. полезного действия, представляющего собой отношение излучаемой акустич. мощности к затрачиваемой электрической. В акустоэлсктроникс для оценки эффективности И. у. используют т. н.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
