Типы волн и скорость их распространения

В акустическом контроле используются различные типы волн, отличающихся направлением колебаний, распределением амплитуд колебаний и волн в среде, скоростью распространения волн. В акустике различные типы волн принято называть модами.

Если частицы среды колеблются в направлении, совпадающим с направлением распространения волны, то такие волны называются продольными (волны сжатия-растяжения), l .

C_l –скорость продольной волны

Если частицы среды колеблются перпендикулярно направлению распространения волны, то такие волны называются поперечными ( волны сдвига), t

Ct– скорость распространения поперечной волны.

Поперечная волна в которой частицы колеблются в плоскости падения, называется вертикально – поляризованной или SV – волной.Поперечные волны, широко применяемые в практике УЗК являются SV – волнами.

Если частицы при распространении поперечной волны колеблются перпендикулярно плоскости падения, то есть вдоль границы раздела двух сред, волна называется горизонтально – поляризованной или SH – волной.SH – волнымогут бытьвозбуждены только с помощью специальных преобразователей (электромагнитно-акустических)

Продольные волны возникают в любых средах, поперечные – только в твердых телах.

Между скоростью продольной и поперечной волн, находящихся в одной среде существует соотношение:

C_t = 0,55C_l

Продольные и поперечные волны, получившие название объемные волны, широко применяются для узк.

Поверхностные волны(волны Рэлея) распространяются вдоль свободной поверхности твердого тела.

Поверхностная волна является комбинацией продольных и поперечных волн. Плоскость, в которой колеблются частицы среды перпендикулярна к поверхности. Поверхностные волны могут распространяться на большие расстояния, как по плоской так и по изогнутой поверхности изделия. Глубина их распространения не более одной длины волны.

Cs – скорость распространения поверхностных волн.

C_S = 0,93 C_t = 0,51 C_l

Применение этих волн эффективно для обнаружения дефектов на поверхности (риски, задиры, трещины)

Головной называется продольно - подповерхностная волна. Её скорость равна скорости продольной волны. Головная волна нечувствительна к неровностям поверхности и реагирует лишь на дефекты, залегающие под поверхностью. Эти волны применяют для выявления дефектов под наплавкой, резьбой.

Для всех перечисленных волн скорость не зависит от частоты. Она зависит от модуля объемной упругости (модуля Юнга) и плотности среды В ограниченных твердых телах ( пластинах, стержнях, поперечные размеры которых превосходят длину волны не более чем в 2-3 раза, существуют волны в пластинах (нормальные волны или волны Лэмба) и в стержнях (Похгаммера). Скорость их распространения изменяется в зависимости от частоты(явление дисперсии), упругих свойств материала и поперечных размеров пластины или стержня. Нормальные волны (волны Лэмба) могут распространяться в тонких листах или изделиях с толщиной, соизмеримой с длиной волны. Они заполняют всю толщину пластины. Нормальные волны применяют для УЗК тонких листов, оболочек, а волны в стержнях — для контроля проволоки.