Ultratovush to‘lqinlarining turli muhitlarda tarqalish tezligi
Tarqalish muhiti
|
Tarqalish tezligi, m/s
|
bo‘ylama to‘lqinlar
|
ko‘ndalang to‘lqinlar
|
sirtiy to‘lqinlar
|
Havo
|
335
|
–
|
–
|
Transformator moyi
|
1400
|
–
|
–
|
Organik shisha
|
2670
|
1300
|
1050
|
Suv
|
1490
|
–
|
–
|
Po‘lat (St3)
|
5860
|
3230
|
3000
|
Titan
|
6000
|
3500
|
2790
|
Alyuminiy
|
6205
|
3080
|
2800
|
YAqin zona deb ataladigan zonada nurlangich yaqinida (4.3-rasm) ultratovush dastasi deyarli tarqalmaydi va silindr shaklida bo‘ladi. Bu joyning uzunligi rδ = a²/λ = (a²ƒ)/C ga teng bo‘ladi. Uzoq zonada ultratovush to‘lqini asta sekin tarqala boshlaydi va dasta kesik konus shaklini oladi (3.3-rasmga qarang).
3.3-rasm. Nurlangichning ultratovush maydoni tuzilmasi
|
3.4-rasm. Ultratovush maydonining yo‘nalish diagrammasi
|
Ushbu konusning ko‘ndalang kesimida energiyaning taqsimlanishi bir tekis emas: eng katta nurlanish jadalligi dasta o‘qi bo‘ylab, eng kichigi esa konus atrofi bo‘ylab kuzatiladi. Qutb koordinatalarida grafik ko‘rinishida berilgan uzoq zonada nurlanish jadalligining taqsimlanishi yo‘nalish diagrammasi deyiladi (4.4-rasm). Nurlanish radiusi a ning nurlanayotgan tebranishlar chastotasi ƒ ga ko‘paytmasi qancha katta bo‘lsa ultratovush maydonining yo‘nalish diagrammasi shuncha o‘tkir bo‘ladi.
Ultratovush to‘lqinlari manbadan tarqalganda nurlanish jadalligi pasayadi. Bunga dastaning konus bo‘ylab tarqalishigina emas, balki tebranishlarning so‘nishi ham sabab bo‘ladi. Ultratovush tebranishlarning dasta o‘qi bo‘ylab so‘nishi eksponensial qonun bo‘yicha sodir bo‘ladi:
A = A 0e-δr , bu erda: A – nurlangichdan narida ultratovush amplitudasi,
A0 – zondlovchi impuls amplitudasi, δ – so‘nish koeffitsienti, e – natural logarifmlar asosi.
Metallarda so‘nish koeffitsenti asosan donning o‘rtacha qiymati D bilan ultratovush to‘lqin uzunligi λ o‘rtasidagi nisbatga bog‘liq. Agar λ>10 D bo‘lsa, u holda so‘nish kam bo‘ladi va 10 mm gacha qalinlikdagi buyumni nazorat qilish mumkin bo‘ladi. Mabodo metall donining o‘lchamlari to‘lqin uzunligi λ bilan o‘lchovdosh yoki undan katta bo‘lsa, u holda ultratovush sezilarli darajada so‘nganligi uchun ultratovush bilan nazorat qilish juda qiyin bo‘ladi yoki umuman nazorat qilib bo‘lmaydi. SHu sababli, masalan, quyma detallarning payvand choklarini, termik ishlov berilmasdan elektrshlak usulida payvandlab hosil qilingan choklarni hamda austenitli (zanglamaydigan) po‘latlar choklarini nazorat qilish juda qiyin bo‘ladi yoxud xatto nazorat qilib bo‘lmaydi.
Ultratovush tebranishlari tarqaladigan muhitning muhim tavsifi uning akustik qarshiligi z = ρC dir, bu erda: ρ – muhitning zichligi, C – berilgan muhitda ultratovushning tarqalish tezligi. Ultratovush bir muhitdan boshqasiga o‘tganda to‘lqin energiyasining bir qismi muhitlarning ajralish chegarasidan qaytariladi. Ultratovushning qaytarilish koeffitsienti R va o‘tish koeffitsienti D ikki muhitning akustik qarshiliklari nisbatiga bog‘liq. Akustik qarshiliklar z1 va z2 ning farqi qancha katta bo‘lsa, ultratovushning qaytarilish koeffitsienti R shuncha katta bo‘ladi. SHu bois ultratovushning o‘tish koeffitsienti kattalashtirish uchun, nazorat qilinadigan buyumning sirtiga akustik qarshiligi nazorat qilinadigan metallning hamda p’ezoo‘zgartkich prizmasi materialining akustik qarshiligidan ancha katta bo‘lgan kontakt suyuqligi (suv, moy, glitserin va boshqalar) surtiladi. O‘zgartkich bilan buyum sirti o‘rtasida havo tirqishi mavjud bo‘lganda ultratovush metal ichiga deyarli kirmaydi.
Agar ikki muhit (masalan, nuqson) ning ajralish maydonchasi o‘lchamlari dastaning ko‘ndalang o‘lchamlaridan kichik va to‘lqinning uzunligi bilan o‘lchovdosh bo‘lsa, u holda difraksiya (to‘lqinning to‘siqni aylanib o‘tish hodisasi) yuz beradi, natijada nuqson qaytargan energiyaning ulushi kamayadi. Ultratovush to‘lqinlari difraksiyasining mavjudligi uncha katta bo‘lmagan dumaloq nuqsonlar (g‘ovaklar) yomon aniqlanishiga olib keladi.
Bo‘ylama to‘lqin qattiq I muhitdan boshqa qattiq muhit II ga qiya holatda (β burchak ostida) o‘sa, ajralish chegarasida qaytarilish, sinish va transformatsiya (to‘lqinning parchalanishi) sodir bo‘ladi. Umumiy holda (3.5-rasm, a) to‘rtta: ikkita singan (bo‘ylama S’l va ko‘ndalang S’t) va ikkita qaytarilgan (bo‘ylama Sl va ko‘ndalang St) to‘lqin yuzaga keladi. To‘lqinlarning qaytarilish va sinish burchaklari pasayish burchagi bilan Snellius ifodasi bo‘yicha bog‘langan; sin /Sl = sin l/Sl = sin t /St = sin l/S’t = sin t/S’t bu erda: Sl, Ct – bo‘ylama va ko‘ndalang to‘lqinlarning birinchi muhitda tarqalish tezliklari, S’l, C’t – bo‘ylama hamda ko‘ndalang to‘lqinlarning tarqalish tezliklari.
3.5-rasm. Ikkita qattiq fazaning ajralish chegarasida bo‘ylama to‘lqinning
qaytarilishi va sinishi.
Ultratovushning sinish yoki qaytarilish jarayonida to‘lqinlarning u yohud bu turlari yo‘qoladigan burchaklar kritik burchaklar deyiladi (3.5-rasm, b, v). Pasayish burchagi β kattalashganda birinchi kritik burchak deb ataluvchi βkr1 ning qandaydir qiymatidan boshlab singan bo‘ylama to‘lqin yo‘qoladi: S’l (l = 90º). burchak yanada kattalashganda shunday payt boshlandiki, bunda ko‘ndalang to‘lqin yo‘qoladi: S’t (t = 90º). Bu hodisa ikkiinchi kritik burchak βkr1 ga mos keladi.
Pasayish burchaklari ikkinchi kritik burchakdan kichik va birinchi kritik burchakdan katta bo‘lganda ikkinchi muhitda faqat qo‘ndalang to‘lqin yuzaga keladi. Organik shisha –po‘lat tizimi uchun hisoblab topiladigan kritik burchaklar mos ravishda 27 va 560 ga teng. Qayd etilgan hossa katta amaliy ahamiyatiga ega. Xususan, agar nurlagich organik shishadan yasalgan prizmada joylashtirilib, β burchak 30 – 550 doirasida tanlansa, u holda po‘lat buyumda faqat bitta ko‘ndalang to‘lqin tarqaladi, bu esa nazorat natijalarini deshifrovka qilishni ancha soddalashtiradi.
|
