18. Отражение и прохождение акустических волн при нормальном падении на границу двух сред, разделенных тонким слоем. Просветление границы.

Е сли две протяженные среды разделены слоем толщиной h, то коэффициенты отражения и прохождения зависят от соотношения толщины слоя и длины волны. При нормальном падении волны полуволновой слой (или кратный ему) не влияет на прохождение и отражение. Четвертьволновой слой (или равный нечетному числу четвертей волн) приводит к ухудшению прохождения, когда акустический импеданс слоя одновременно больше или меньше импедансов протяженных сред (симметричный случай). Тот же слой обеспечивает увеличение коэффициента прохождения, если импеданс слоя меньше импеданса одной из сред, но больше импеданса другой среды (несимметричный случай).

К оэффициент прохождения достигает единицы, т.е. граница полностью просветляется, когда

В случае очень тонкого слоя, т.е. h<<l, по обе стороны от которого расположены одинаковые среды с z₁=z₂, коэффициент отражения определяется формулой

2 Модуль

19. В чем состоит физическая сущность пьезоэффекта?

Пьезоэффект - связь между электрической поляризацией (индукцией) или электрическим полем и механическим напряжением или деформацией, которая наблюдается у некоторых диэлектриков и полупроводников. Данный эффект наиболее часто используется для излучения и приема ультразвука в современных дефектоскопах.

Различают прямой пьезоэффект - возникновение поляризации под действием механических напряжений и обратный пьезоэффект - зависимость деформации пьезоэлектриков от электрического поля.

Механизм пьезоэффекта объясняется возникновением или изменением дипольного момента элементарной ячейки кристаллической решетки в результате смещения зарядов под действием механических напряжений (прямой). При действии электрического поля на элементарные заряды в ячейке происходит их перемещение и как следствие изменение средних расстояний между ними, т.е. деформация (обратный). Необходимое условие существования пьезоэффекта - отсутствие у кристалла центра симметрии. Только в этом случае приложение механического напряжения может привести к появлению нескомпенсированного электрического заряда, т.е. к возникновению поляризации.

Для изготовления пьезоэлементов применяют пьезоэлектрические материалы - кристаллические соединения (диэлектрики и полупроводники), обладающие хорошо выраженными пьезоэлектрическими свойствами.

При ультразвуковом контроле чаще всего используют пьезоэлементы в виде пластин с деформацией типа растяжение - сжатие пластины по толщине. При этом прямой пьезоэффект, связанный с деформацией по толщине, применяют для приема продольных волн, а обратный пьезоэффект - для излучения этих волн. Возбуждение и прием поперечных волн осуществляется деформацией сдвига по толщине. пластина в этом случае приклеивается к поверхности изделия. В низкочастотных дефектоскопах используют контурную деформацию пластин, связанную с растяжением - сжатием и сдвигом пьезопластины в направлениях, перпендикулярных толщине.