Волновые процессы распространения ультразвуковых сигналов в неоднородных гидроволноводах применительно к задачам неразрушающего контроля

• Автор: Реука, Сергей Валерьевич
• Шифр специальности: 01.04.06
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2008
• Место защиты: Санкт-Петербург
• Количество страниц: 116 с. : ил.

Оглавление
Оглавление
Список обозначений
Введение
1. Распространение ультразвука в цилиндрических волноводах
1.1 Распространение звука в трубах бесконечной длины с акустически жесткими стенками
1.2 Распространение звука в трубе с податливыми стенками
1.3 Распространение ультразвука в трубе с импедансными стенками
1.4. Особенности распространения ультразвуковых импульсов
1.5 Выводы. Задачи исследования
2. Распространение ультразвуковых импульсов в комбинированном гндроволноводе
2.1 Постановка задачи
2.2 Акустическое поле преобразователя в камере
2.3 Акустическое поле в струеобразующем устройстве
2.4 Акустическое поле в сопле с импедансными стенками
2.5 Акустическое поле в гидроволноводе
2.6 Особенности перехода мод сопла в моды гидроволновода
2.7 Дисперсионные искажения спектра ультразвукового импульса
2.8 Моделирование формы импульса на выходе гидроволновода
2.9 Оптимизация параметров акустического тракта
2.10 Выводы
3. Уравнение акустического тракта теневого метода
3.1 Постановка задачи
3.2 Частный случай отсутствия листа в акустическом тракте
3.3 Частный случай прозвучивания бездефектного листа
3.4 Частный случай прозвучивания листа с дефектом в виде расслоения
3.5 Влияние коробоватости объекта контроля на амплитуду сигнала
3.6 Особенности использования коротких сигналов
3.6 Выводы
4. Экспериментальные исследования акустического тракта со струйными волноводами
4.1 Экспериментальный стенд
4.2 Результаты экспериментальных исследований и их анализ
4.3 Оптимизация параметров флуктуации сигналов
4.4 Особенности размещения струеобразующих устройств
4.5 Выводы
Заключение
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
Приложения

Список обозначений
2а — диаметр пьезопреобразователя 2Ъ — диаметр сопла и струи
Ьо - расстояние от пьезопреобразователя до сопла
Ьі - длина сопла
Ь2 - длина струи
— рабочая частота
Со - скорость звука в воде
, 2ят /0
к0 і— волновое число в иммерсионной жидкости

/кр1р-./кР2Ч - критические частоты мод сопла (р) и струи Сгр/р, Сгр:ц — групповые скорости мод сопла (р), струи (р) р — номер моды в сопле д - номер моды в струе
а, р— амплитудные коэффициенты мод сопла и струи соответственно ур - корни производной У.'(х)
Т1, ~ корни J0(x)
ур - радиальная компонента волнового вектора р-й моды сопла рч - радиальная компонента волнового вектора д-й моды струи z — расстояние по оси акустического тракта
,у = —ту— - расстояние Ь0, отнесенное к протяженности ближней зоны а'/Л
преобразователя
г - расстояние от оси акустического тракта (в цилиндрической системе координат)
р — расстояние от оси акустического тракта, отнесенное к радиусу гидроволновода; плотность среды

Через обобщенные параметры уравнение (2.5) перепишем в виде:
Мр) (Ь)2гЦ(Ч)
(2.6)
о каС
Выражение (2.6) вычислено для множества значений 5 и р = г/а , а результат вычисления приведен на рис. 2.3 в виде яркостной диаграммы.

Рис.2.3.
Диаграмма представляет собой картину поля колебательной скорости преобразователя диаметром 10 мм и частотой 3 МГц. По вертикальной оси отложено расстояние 5 от поверхности преобразователя в количестве ближних зон, по горизонтальной оси диаграммы отложено расстояние в сторону от акустической оси, отнесенное к радиусу преобразователя. Более светлые участки диаграммы соответствуют большим значениям амплитуды колебательной скорости в данных точках; более темные участки — соответственно меньшим значениям скорости. Линии на диаграмме соединяют точки с равным значением амплитуды колебательной скорости. Диаграмма отражает известные особенности акустического поля преобразователя (максимум колебательной скорости на акустической оси на расстоянии одной ближней зоны при 5=1, минимум на расстоянии 5 = 0,5, прослеживается формирование лепестков диаграммы направленности), таким образом подтверждается адекватность выражения (2.6), которое является ключевым для дальнейших расчетов.