Xl Туполевские чтения : всероссийская (с международным участием) молодежная научная конференция. Казань, 8-10 октября 2003 г., тезисы докладов. Т. 3

Измерение скорости распространения ультразвука в твердых телах А.В. Фирсенков Научный руководитель; В.Г. Саиткулов, д.т.н., профессор Казанский государственный технический университет им А.Н. Туполева В неограниченной твердой среде существует два типа волн - про­ дольные (направление колебания частиц в которых совпадает с направле­ нием распространения волны) и поперечные (направление колебания час­ тиц в которых перпендикулярно направлению распространения волны). Все методы измерения скорости звука можно разбить на две группы: методы, использующие непрерывные колебания; методы, использующие импульсные колебания. Реализация первой группы методов сводится к посылке непрерывно­ го гармонического сигнала в исследуемый объект. Скорость может быть определена по изменению фазы колебания на определенном расстоянии (фазометрический метод), либо по появлению стоячей волны при измене­ нии частоты посылаемого сигнала. Импульсный метод измерения скорости в твердых телах предусмат­ ривает измерение расстояния S, пройденного ультразвуковым импульсом в материале образца, и времени прохождения импульсом этого расстояния t. Определение скорости распространения продольных волн можно осущест­ вить при нормальном вводе ультразвукового импульса с помощью прямого преобразователя в образец с плоскопараллельными фанями через одну из них. Для определения скорости поперечных волн необходимо использо­ вать наклонный преобразователь, предназначенный, в основном, для излу­ чения (приема) поперечных волн. Для попадания отраженной волны на преобразователь необходимо направить луч поперечной волны на какой- либо отражатель, например, уголковый (прямой угол образца). Необходимо отметить, что под скоростью ультразвука понимают фа­ зовую скорость перемещения определенной фазы бесконечной синусои­ дальной (монохроматической) волны. В то же время ультразвуковой де­ фектоскоп для зондирования использует ограниченные по времени им­ пульсы. В этом случае применяется понятие групповой скорости (скорость движения группы или цуга волн). Поскольку для зондирования использу­ ются достаточно длинные последовательности импульсов (число периодов п= 5 - 10), то можно считать групповую скорость практически равной фа­ зовой и использовать полученные формулы при условии малой дисперси­ онной способности исследуемых сред (независимости скорости распро­ странения волн в среде от направления распространения). 162