Акустические импульсы в слоистых средах: структурные особенности распространения и применение в диагностике материалов

• Автор: Карабутов, Александр Александрович
• Шифр специальности: 01.04.06
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2013
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 116 с. : ил.

ОГЛАВЛЕНИЕ
Введение

ГЛАВА 1. Наблюдение акустического аналога осцилляций Блоха при

распространении импульсов в многослойной структуре

§1.1 Введение

§ 1.2 Слоистая среда как акустический аналог сверхрешёток

1.2.1 Распространение акустических волн в среде, состоящей из твердотельных

и жидких слоев

1.2.2 Акустический аналог теоремы Блоха

1.2.3 Области прозрачности слоистых структур

1.2.4 Ширина области прозрачности
1.2.5 Параметры полосы пропускания слоистой структуры, состоящей из N пар слоев
1.2.6 Акустический аналог внешнего электрического поля
1.2.7 Распределение энергии внутри слоистой структуры
1.2.8 Зависимость расхождения пиков пропускания от градиента обратных толщин
§ 1.3 Экспериментальная реализация
1.3.1 Экспериментальная установка
1.3.2 Исследование дифракционного расхождения акустических волн в эксперименте
1.3.3 Измерение полосы частот используемых преобразователей
1.3.4 Спектр пропускания слоистых структур при различных градиентах обратных толщин жидких слоев
1.3.5 Экспериментальное наблюдение акустического аналога осцилляций Блоха
§ 1.4 Результаты и выводы к главе

ГЛАВА 2. Определение упругих свойств слоистой структуры с помощью оптикоакустических сигналов
§2.1 Введение
§ 2.2 Отражение коротких импульсов от границ слоистой структуры
§ 2.3 Способ измерения коэффициента отражения оптико-акустичсских
импульсов от границ слоистой среды
2.3.1 Измерение коэффициента отражения оптико-акустических импульсов от границы слой-нагрузка
2.3.2 Отражение оптико-акустического импульса от границы «слоистая среда-нагрузка»
§ 2.4 Измерение упругих параметров слоистых сред
2.4.1 Схема и характеристики экспериментальной установки, зондирующий импульс
2.4.2 Обработка оптико-акустических сигналов
2.5.3 Модельная двуслойная среда с поглощающем слоем
2.4.4 Результаты измерения модельного двуслойного образца «дюралюминий-эпоксидная смола»
2.4.5 Результаты измерения модельного двуслойного образца «ПММА-эпоксидной смолы»
§ 2.5 Исследование акустических характеристик композитного материала из
алюминиевых слоев, склеенных между собой стеклотканью
2.5.1 Исследуемый образец
2.5.2 Результаты измерений в композитном материале
§ 2.6 Результаты и выводы к главе
ГЛАВА 3. Использование фокусированных оптико-акустических импульсов в
задачах профилометрии, виброметрии и диагностике материалов
§3.1 Введение
§ 3.2 Схема экспериментальной установки
§ 3.3 Распределение акустического поля фокусированного оптикоакустического преобразователя
3.3.1 Экспериментальные измерения характеристик фокусированного ОА преобразователя
3.3.2 Теоретическое исследование характеристик фокусированного пучка
§ 3.4 Профиломегрия образцов с неплоской поверхностью
§ 3.5 Исследование структуры композитного материала с помощью
фокусирующего оптико-акустического преобразователя
§ 3.6 Использование фокусированных ОА сигналов в вибромстрии
3.6.1 Экспериментальная установка
3.6.2 Экспериментальное наблюдение колебания поверхности объекта, погружённого в жидкость
§ 3.7 Результаты и выводы к главе
ГЛАВА 4. Исследование особенностей отражения ультразвукового пучка под углом
Рэлея в клиновидном слое жидкости
§4.1 Введение
§ 4.2 Численное моделирование отражения от границы «жидкость-твсрдое
тело»
4.2.1 Моделирование методом углового спектра
4.2.2 Численное моделирование методом конечных разностей
4.2.3 Результаты численного моделирования методом конечных разностей
§ 4.3 Экспериментальное исследование особенностей отражения
ультразвукового пучка от границы «вода-алюминий» под углом Рэлея
4.3.1 Схема экспериментальной установки
4.3.2 Теневой метод наблюдения акустических полей
4.3.3 Результаты измерения
§ 4.4 Результаты и выводы к главе
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
БЛАГОДАРНОСТИ
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

расчётах, а значения плотности и скорости звука в воде принимались равными 1500 м/с и 1000 кг/м3, соответственно.
Таблица 1.1. Измеренные толщины и скорости звука в стеклянных пластинах.
Номер слоя Толщина, мм Скорость звука, м/с
1 1.662+0.008 5781+
2 1.630+0.007 5791+
3 1.628+0.005 5790+
4 1.654+0.007 5761+
5 1.632+0.006 5785+
6 1.653+0.006 5786+
Отмстим, что число жидких слоев в описанной выше структуре на единицу меньше числа твердотельных слоев, т.е. всего имелось пять жидких слоев регулируемой толщины. Для реализации акустического аналога эффекта ОБ их толщины 1т задавались в соответствии с формулой (1.37). С этой целью между стеклянными пластинами устанавливались вставки необходимой толщины. При исследовании акустического аналога ОБ измерения производились для различных значений градиента у, что потребовало большого количества вставок. Каждая вставка состояла из толстой пластинки, грубо задающей толщину слоя, и набора тонких пластинок, обеспечивающих более точную подстройку толщины. В качестве толстой части вставок использовались автомобильные щупы, представляющие собой пластины из высокопрочной инструментальной стали с калиброванной толщиной в диапазоне от 50 мкм до 1 мм. Более тонкая регулировка производилось путём добавления нужного количества слоев фольги толщиной 10 мкм. Получающиеся таким образом вставки представляли собой полоски длиной 15 см и шириной 1 см. Они устанавливались на противоположных краях стеклянных пластин. Проверка того, что зазор между пластинами имел нужную величину и высокую параллельность, производилась с помощью микрометра путём измерения толщины каждой вставки.