Основы диагностики и ремонта химического оборудования. Кормильцин Г.С. - 16 стр.

UptoLike

ВУЗ: 

ТГТУ | Тамбов

Составители: 

Рубрика: 

Рис. 1.14. Пьезопреобразователь:
1 – электроды; 2 – пьезопластина; b – начальная толщина пластины
Напряжение на электродах определяет амплитуду колебаний пластины. Кроме того, если частота возбуждающего пере-
менного напряжения совпадает с собственной частотой колебаний пластины (резонанс), то амплитуда колебаний будет мак-
симальной. Следует отметить, что собственная частота колебаний пластины зависит от ее толщины и скорости упругих волн.
Эта частота зависит от свойств пьезоматериала и может быть рассчитана по следующей зависимости:
f
о
= k
о
/ b,
где k
о
– коэффициент, равный для титаната бария 2,5 МГц×мм и 1,88 для цирконат-титаната свинца.
1.3.1. Излучение и прием ультразвука
Если колеблющуюся пластину приложить к поверхности контролируемого объекта, то в материале его будут возбуж-
даться и распространяться упругие волны. Для предохранения пластины от механического износа, а также для ввода в объ-
ект контроля под определенным углом и приема волн пластину помещают в специальные призмы из оргстекла, получая та-
ким методом искательные головки (искатели).
Скорость распространения волн зависит от акустического сопротивления материала контролируемого объекта. Акусти-
ческие сопротивления различных сред отличаются друг от друга. Например, волновые сопротивления газов, жидкостей и
металлов относятся друг другу в среднем как 1 : 3 × 10
3
: 10
5
.
Ультразвуковые волны распространяются по законам геометрической оптики, т.е. им присущи отражение, преломле-
ние, интерференция, дифракция, затухание. Например, если продольная волна падает на границу раздела двух сред, которые
имеют различные акустические сопротивления, то часть энергии волны отражается от этой границы в первую, а другая часть
энергии переходит во вторую среду. Соотношение этих энергий зависит от соотношения акустических сопротивлений сред.
Если, например, между защитным донышком из оргстекла защитной головки и металлической поверхностью контролируе-
мого объекта будет воздушный зазор, то от него отразится в донышко практически вся энергия упругих волн, так как аку-
стические сопротивления этих сред значительно отличаются друг от друга. Поэтому для улучшения акустического контакта
между донышком искательной головки и объектом контроля помещают тонкий слой минерального масла, устраняя таким
приемом воздушный зазор.
Если продольная ультразвуковая волна падает на границу раздела двух твердых сред под некоторым углом (рис. 1.15),
то прошедшая и отраженная волны преломляются и трансформируются на две продольные L
'
, L'' и две поперечные S' и S'',
которые распространяются в первой и во второй средах под различными углами.
Рис. 1.15. Схема отражения и прохождения упругих волн
при наклонном падении луча
1
+++++++++
+ + + + + + + + +
b
2
1
0
M
γ
β
'
γ'
α
S''
L
'
'
N
L'
S'
L
β
D

Страницы