Не смотрите,что для педВУЗов.см на год(1965).Изучение начать с 6 страницы.Счастливой ботвы! (971242), страница 83
Текст из файла (страница 83)
Для этого достаточно измерить интервал времени между посылкой звукового импульса и приходом его после отражения от предмета, до которого измеряется расстояние: сг 2 Глубина морей и рек измеряется эхолотом. В эхолотах применяются обычно ультразвуковые колебания с частотами 20 — 40 кгц. На рисунке ЗОЗ приведена схема распространения волн от зэукозого н ультраэнуконогоэхолотоэ, из которой сразу становится ясным преимушестэо второго из них. Так как технически неэоэможно создать ээукоэой эхолот с мембраной, размеры которой много больше за>козой волны, то такой эхолот излучает сферическую волну.
Если сбоку от корабля, с которого посылают звуковой импульс, есть подводная скала нли крутой подъем дна, то отражен- Рнс. 308. Сравнение работы звукового и ультразвукового эхолотов. ный сигнал может раньше прийти сбоку, чем от дна под корабельным иилем, и эхолот покажет неверную глубину. В ультразвуковом эхолоте, излучение которого направленно.
такая ошибка исключена. На рисунке 309 приведена схема морского эхолота. На днище судна укреплен излучатель 4 и приемник 5 ультразвука (обычно магнитострикционные). В записывающей части эхолота имеется приспособление, отмечающее на специальной ленте момент посылки ультразвукового сигнала и момент его возвращения. Зная скорость распространения ультразвука, можно найти глубину. На эхолоте по заранее установленному масштабу глубина отсчитывается непосредственно в метрах.
Эхолот позволяет измерять глубину при движении судна быстро и достаточно точно (рис. 310). Впервые ультразвук для измерения глубин применил французский ученый Ланжевен, разработав способ получения ультразвука с помощью пьезокварцевого излучателя. С помощью эхолота можно обнаружить затонувший корабль, лежащую на грунте подводную лодку. При помощи эхолотов находят в море косяки промысловых рыб (ультразвуковой импульс отражается от плавательных пузырей рыб, которые содержат воздух). Эхолоты, посылающие импульс в горизонтальном направлении и позволяющие обнаружить подводные лодки, корабли, айсберги и т. п., называются гидролокаторами (рис. 311). Дальность действия гидролокатора в зависимости от условий колеблется от нескольких сот метров до нескольких километров.
Ультразвуковые приборы, предназначенные для обнаружения дефектов в различных промышленных изделиях, называются ульи тразвуковыми дефектоекопами. Принцип работы ультразвуковых дефектоскопов подобен принципу работы гидролокатора. Наиболее удобный и распространенный метод (импульсный) ультразвуковой дефектоскопии был разработан советским физиком С. Я.
Соколовым. Посланный в изделие импульс ультразвука при 430 / с г частотой значительно более высокой, чем, например, в гидроло каторе. Современные дефектоскопы позволяют контролировать метал- ее гово ,ч оооо ~ вава Рис. 310. Профиль участка Атлантического океаиа, свитый эхолотом. 43! наличии дефекта (ракови- иа вольт ны, трещины или неодно- + родности) отражается от него и, вернувшись к приемнику, подается на осцил- Г е - + лограф (рис.
312). Чтобы 1 дефект дал заметное отра- 1 Р К »! жение, необходимо использовать длины волн мень- р ! шне, чем размеры дефекта. ! Поэтому в дефектоскопах применяют высокие ультра- и звуковые частоты порядка 1 - ~ ЮОор ар о 1 — 10 мгьо. Чтобы на экране осциллографа «пик» от отраженного импульса не наклады- О вался на «пик» от посланного, продолжительность импульса должна состав- ь 5 лять всего несколько микросекунд или даже доли микросекунды (так как око- l рость распространения импульса в твердых телах, скажем в металлических деталях, весьма велика, тысячи м!сок, а расстояния, которые проходит импульс, рис. 309.
Схема морского ахолота. измеряются часто сантиметрами и миллиметрами). Развертка времени в дефектоскопе также должна происходить с ариемник и блок упраВле- ния (на мостике! /енератор(в ниинем отсеке гидроакустика! Г Г 1 1 1 1 мкогодори! 1 ! ! ! .Зкоимпильс и и слунит приемником отра- ктенньк сигналоВ Упрадлаюшее реле; переключение но излунение или приеМ Ркс.
311. Схема гкдролокатора. 432 лические детали размерами до !О м и более, обнаруживая дефекты порядка миллиметра, находящиеся как в глубине, так и на расстоянии в несколько миллиметров от поверхности. Ультразвук малой интенсивности уже сейчас используется для целей комплексной автоматизации технологических процессов. В частности, ультразвуковые приборы, позволяющие измерять скорость и поглощение ультразвука, используются в нефтеперерабатывающей промышленности для контроля режима производства. Если состав исходных продуктов меняется, отклоняясь от заданного режима, или в жидкои нефти появляются твердые частицы парафина, прибор сигнализирует об этом. В химической и горнорудной промышленности нашли применение так называемые ультразвуковые гаэоанализоторы, автоматически измеряющие по изменению скорости ультразвука концентрацию взрывоопасных примесей и т.
д. Изучая взаимодействие волн со средой, можно проникнуть в тайны строения вещества. Например, известно, что ультразвук, проходя через такие вещества, как бензол, сероуглсрод и другие, Ф поглощается в сотни и тысячи раз сильнее, чем обычные слышимые звуки. Такое явление свидетель,ф-', ствует об интенсивном взаимодействии ультразвуковых волн с молекулами ве0акооциа щества.
Если удастся Ркс. 312. Схема работы дефектоскоаа, вскрыть механизм этого Рис. 313. Лисиергирующее действие ультразвука; а — до облучения, б — после облучения, взаимодействия, то откроются новые возможности в изучении строения жидкостей.
(В Советском Союзе в этой области физики работают А. С. Предводителев, Б. Б. Кудрявцев, В. Ф. Ноздрев и др.) Малые длины волн ультразвука позволяют изучать на моделях распространение звука в проектируемых помещениях, распространение сейсмических волн в земле; изучить структуру турбулентности в воздухе и воде (И. Н. Андреев, Д. И. Блохинцев, В. А. Красильников и др.). Если ультразвуковые волны обладают большой интенсивностью, они могут изменить структуру вещества, разрушить крупные молекулы, создать тем самым вещества с новыми свойствами. Этому способствует то, что длины ультразвуковых волн сравнимы с размерами крупных, скажем полимерных, молекул а о Рис.
3!4. Обеагаживаиие жидкостис а — до облучения; б носле облучения. 433 4 1О. РЕЧЬ И ЗАКОНЫ ВОСПРИЯТИЯ ЗВУКА Голосовой орган (рис. 315) человека состоит из легких, которые являются резервуаром воздуха с повышенным давлением и источником энергии звуковых колебаний; голосовых связок, создающих колебания воздуха определенной частоты; воздушных полостей глотки, рта и носа. Воздух, посылаемый легкими, попадает к голосовым связкам, которые в момент звукообразования плотно сжаты йос носоглотка и натянуты.
Воздух раздвигает их. Затем связки вновь сходятся, воздух их опять раздвигает и т. д. Связки приходят в состояние авМягкое недо токолебаний, и объем воздуха над ними колеблется с частотой ко8одгоРтона лебания связок, В воздушных полостях благодаря резонансу и Связки усилению обертонов, соответствующих собственным частотам колебаний воздуха в полостях, звуки, порожденные связками, приобретают индивидуальную окраску, свойственную голосу данного человека.
Возбуждение звука го. лоса связками называется фона- бронхи цией. Для того чтобы речь была понятной (звуки раздельно воспринимались слуховым органом человека), длительность фонаций должна быть не более 0,02 сек. Слуховой орган человека Трахея Рас. 3 Ш. Голосовой аппарат человека. 4ч4 Поэтому ультразвук оказывается возможным использовать для дробления вещества и получения эмульсий (диспергнрующее действие ультразвука), необходимых в ряде производств и в медицине (рис. 313). Этот же эффект используется в промышленности для очистки на конвейере мелких деталей сложной формы (например, частей часовых механизмов).
При известных условиях ультразвук вызывает коагуляцию (слипание) мелких частиц, взвешенных в жидкой или газообразной среде, в крупные частицы. Это свойство ультразвука используется для улавливания дымов от вредных производств, для обезгаживания жидких и твердых тел (рис. 314). В медицине ультразвук используется для обнаружения злокачественных опухолей, в которых звук распространяется иначе, чем в здоровой ткани, для уничтожения некоторых видов бактерий и т.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
