КАТЕГОРИИ: Архитектура-(3434)Астрономия-(809)Биология-(7483)Биотехнологии-(1457)Военное дело-(14632)Высокие технологии-(1363)География-(913)Геология-(1438)Государство-(451)Демография-(1065)Дом-(47672)Журналистика и СМИ-(912)Изобретательство-(14524)Иностранные языки-(4268)Информатика-(17799)Искусство-(1338)История-(13644)Компьютеры-(11121)Косметика-(55)Кулинария-(373)Культура-(8427)Лингвистика-(374)Литература-(1642)Маркетинг-(23702)Математика-(16968)Машиностроение-(1700)Медицина-(12668)Менеджмент-(24684)Механика-(15423)Науковедение-(506)Образование-(11852)Охрана труда-(3308)Педагогика-(5571)Полиграфия-(1312)Политика-(7869)Право-(5454)Приборостроение-(1369)Программирование-(2801)Производство-(97182)Промышленность-(8706)Психология-(18388)Религия-(3217)Связь-(10668)Сельское хозяйство-(299)Социология-(6455)Спорт-(42831)Строительство-(4793)Торговля-(5050)Транспорт-(2929)Туризм-(1568)Физика-(3942)Философия-(17015)Финансы-(26596)Химия-(22929)Экология-(12095)Экономика-(9961)Электроника-(8441)Электротехника-(4623)Энергетика-(12629)Юриспруденция-(1492)Ядерная техника-(1748) |
Физические основы ультразвука
Ультразвуком принято называть механические колебания упругой материальной среды с частотой, превышающей предел слышимости человеческого уха в диапазоне частот от 20 кГц до 20 МГц. Диапазон нижних частот от 20 Гц до 20 кГц называется звуковым, а до 20 Гц – инфразвуковым. Диапазон верхних частот (свыше 20 МГц) принято называть гиперзвуковым. Распространяясь в упругой среде, ультразвук создает волнообразное смещение частиц среды, образуя области сжатия или растяжения этих частиц. В природе наиболее часто встречаются два вида колебаний – непрерывные или импульсные в зависимости от способа их возбуждения. Непрерывные колебания, распространяясь в упругой среде, образуют волну, которую можно описать уравнением (5.27) где а – смещение частицы среды относительно положения равновесия; А – амплитуда смещения; – круговая частота, ; Т – период колебания; f – частота колебания; V – скорость распространения волны; Х – текущая координата. Между частотой f и периодом колебаний T существует зависимость (5.28) Следовательно, период ультразвуковых колебаний находится в пределах от T = 1/20000 = 5´10–5 с до Такие малые промежутки времени удобнее выражать в микросекундах (1 мкс = 1´10–бс). Ультразвуковая волна, как и любая другая, периодична во времени и в пространстве. Временной период Т и пространственный период λ, который принято называть длиной волны, а также частота колебаний f и скорость их распространения V связаны соотношением (5.29) На рис. 5.17, а показаны непрерывные гармонические колебания частиц упругой среды с постоянной установившейся амплитудой и частотой. При распространении волны амплитуда или частота могут изменяться по определенному закону, и такая волна называется модулированной по амплитуде или по частоте. Кроме непрерывных колебаний в природе бывают импульсные колебания, когда энергия от одной частицы к другой передается порциями на протяжении определенного времени. Отличительной особенностью таких колебаний является то, что частицы совершают колебания от состояния покоя до максимальной амплитуды, и далее колебания уменьшаются опять до состояния покоя. Характер импульсного колебания в значительной степени зависит от вида внешнего воздействия и способа передачи энергии.
Наиболее распространенным способом возбуждения импульсного колебания в твердой упругой среде является механический удар. На рис. 5.17, б приведен характер импульсных колебаний, возбуждаемых в преобразователях с помощью электрического разряда. Величина Т с называется периодом следования импульсов. Рис. 5.17. Формы механических колебаний: Физическая природа ультразвука такая же, что и звука, поэтому нет существенной разницы между ультразвуком и слышимым звуком, и все основные явления акустики наблюдаются и в ультразвуковой области частот. Частицы материальной среды, в которой распространяется ультразвук, совершают колебательные движения около своих положений равновесия, создавая при этом зоны сжатия и растяжения. Такие колебания частицы совершают не в одной, а в нескольких плоскостях.
Дата добавления: 2014-11-25; Просмотров: 1217; Нарушение авторских прав?; Мы поможем в написании вашей работы! Нам важно ваше мнение! Был ли полезен опубликованный материал? Да | Нет |