Акустические свойства различных сред
Таблица 2.3
Вещество |
Плот-ность , 103 кг/м3 |
Скорость распространения волн с, 103 м/с |
Характери-стический импеданс для продольных волн, МПас/м |
||
продольных |
поперечных |
поверхностных |
|||
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
6 |
Металлы и сплавы |
|
|
|
|
|
Алюминий |
2,7 |
6,36 |
3,13 |
2,9 |
17,2 |
Бериллий |
1,82 |
12,8 |
8,71 |
7,87 |
23,3 |
Бронза |
8,5 – 8,9 |
3,5 – 3,8 |
2,3 – 2,5 |
2,1 – 2,3 |
30 – 34 |
Висмут |
9,8 |
2,18 |
1,1 |
1,03 |
21,4 |
Вольфрам |
19,25 |
5,32 |
2,7 |
2,65 |
102,7 |
Дюралюминий |
2,7 – 2,8 |
6,25 – 6,35 |
3,0 – 3,2 |
2,8 – 3,0 |
17,2- 20,0 |
Железо |
7,8 |
5,91 |
3, 23 |
3,0 |
46,3 |
Золото |
19,3 |
3,24 |
1,2 |
1,12 |
62,5 |
Кадмий |
8,6 |
2,78 |
1,5 |
1,4 |
27,0 |
Латунь |
8,5 |
4,43 |
2,12 |
1,95 |
37,7 |
Литий |
0,53 |
3,00 |
- |
- |
1,6 |
Магний |
1,74 |
5,77 |
3,05 |
2,875 |
10,1 |
Медь |
8,9 |
4,72 |
2,44 |
2,26 |
42,0 |
Молибден |
10,09 |
6,29 |
3,35 |
3,11 |
63,5 |
Никель |
8,8 |
5,63 |
2,96 |
2,64 |
49,5 |
Ниобий |
3,9 |
4,10 |
1,7 |
1,58 |
35,3 |
Олово |
7,3 |
3,32 |
1,67 |
1,56 |
24,2 |
Платина |
21,4 |
3,96 |
1,67 |
1,57 |
84,6 |
Ртуть |
13,6 |
1,45 |
- |
- |
19,8 |
Свинец |
11,4 |
2,16 |
0,85 |
0,79 |
24,6 |
Серебро |
10,5 |
3,60 |
1,59 |
1,48 |
38,0 |
Сталь: |
|
|
|
|
|
коррозионно-стойкая |
8,03 |
5,66 – 6,14 |
3,12 – 3,25 |
3,1 |
45,5 – 49,3 |
углеродистая |
7,8 |
5,90 – 5,94 |
3,22 – 3,25 |
3,0 |
46,2 – 46,4 |
Титан |
4,5 |
6,10 |
3,13 |
2,91 |
27,5 |
Уран |
18,7 |
3,30 |
- |
- |
62,0 |
Цинк |
7,1 |
4,17 |
2,41 |
2,22 |
29,6 |
Цирконий |
6,5 |
4,90 |
2,9 |
2,66 |
31,9 |
Чугун |
7,2 |
3,5 – 5,6 |
2,2 – 3,2 |
- |
25 - 40 |
Неметаллы |
|
|
|
|
|
Бетон |
1,8 – 2,8 |
2,1 – 5,2 |
- |
- |
6,95 |
Аральдит |
1,18 |
2,5 |
1,1 |
- |
3,0 |
Капрон |
1,1 |
2,64 |
- |
- |
2,9 |
Кварц плавленый |
2,2 |
5,93 |
3,75 |
3,39 |
13,0 |
Нейлон, перлон |
1,1 – 1,2 |
1,8 – 2,2 |
- |
- |
1,8 – 2,7 |
Стекло органическое |
1,18 |
2,65 – 2,75 |
1,12 – 1,13 |
1,05 |
3,0 – 3,2 |
Окись алюминия |
3,7 – 3,9 |
10 |
- |
- |
37 – 39 |
Полистирол |
1,1 |
2,37 |
1,12 |
1,04 |
3,0 |
Резина: |
|
|
|
|
|
сырая |
1,3 – 2,1 |
1,48 |
- |
- |
1,9 – 3,1 |
вулканизированная |
0,9 – 1,6 |
1,5 – 2,3 |
- |
- |
1,3 – 3,7 |
|
|
|
|
|
|
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
6 |
Смола акриловая |
1,18 |
2,67 |
1,12 |
- |
3,2 |
Стекло оконное |
2,6 |
5,7 |
3,4 |
3,1 |
14,5 |
Текстолит |
1,2 – 1,3 |
2,63 |
- |
- |
3,1 – 3,9 |
Фторопласт |
2,2 |
1,35 |
- |
- |
3 |
Фарфор |
2,4 |
5,3 – 5,35 |
3,5 – 3,7 |
- |
1,3 – 1,4 |
Эбонит |
1,2 |
2,4 |
- |
- |
2,9 |
Эпоксидная смола твердая |
1,15 – 1,3 |
2,5 – 2,8 |
1,1 |
- |
2,8 – 3,7 |
Жидкости (20С): |
|
|
|
|
|
Ацетон |
0,792 |
1,192 |
- |
- |
0,94 |
Вода |
0,998 |
1,490 |
- |
- |
1,49 |
Глицерин |
1,265 |
1,923 |
- |
- |
2,42 |
Керосин |
0,825 |
1,295 |
- |
- |
1,45 |
Кислота уксусная |
1,05 |
1,384 |
- |
- |
1,07 |
Масло: |
|
|
|
|
|
дизельное |
0,88 – 1,02 |
1,25 |
- |
- |
1,1 – 1,3 |
машинное (автол) |
0,89 – 0,96 |
1,74 |
- |
- |
1,5 – 1,7 |
трансформаторное |
0,9 – 0,92 |
1,38 – 1,40 |
- |
- |
1,25 – 1,27 |
Спирт: |
|
|
|
|
|
метиловый |
0,792 |
1,123 |
- |
- |
0,89 |
этиловый |
0,789 |
1,180 |
- |
- |
0,93 |
Газы (0С) |
|
|
|
|
|
Водород |
0,910-4 |
1,248 |
- |
- |
1,110-4 |
Воздух |
1,310-3 |
0,331 |
- |
- |
4,310-4 |
Интенсивность звука (сила звука) – средняя по времени энергия, переносимая звуковой волной через единичную площадку, перпендикулярную к направлению распространения волны, в единицу времени. Для периодического звука усреднение производится либо за промежуток времени большой по сравнению с периодом, либо за целое число периодов.
Для плоской синусоидальной бегущей волны интенсивность звука:
,
где р – амплитуда звукового давления;
-
амплитуда колебательной скорости
частиц;
-
плотность среды; с – скорость звука
в ней. В сферической бегущей волне
интенсивность звука обратно пропорциональна
квадрату расстояния от источника. В
стоячей волне I=0, т.е.
потока звуковой энергии в среднем нет,
интенсивность звука в гармонической
плоской бегущей волне равна плотности
энергии звуковой волны, умноженной
на скорость звука.
Для излучателей, создающих плоскую волну, говорят об интенсивности излучения, понимая под этим удельную мощность звука, отнесенную к единице площади излучающей поверхности.
Интенсивность звука измеряется в системе
единиц СИ в Вт/м2, а системе единиц
СГС в эрг/ссм2=10-3
Вт/м2. В УЗ-вой технике для
интенсивности звука пользуются единицей
Вт/см2. Интенсивность звука
оценивается также уровнем интенсивности
по шкале децибел; число децибел
,
где I – интенсивность
данного звука, I0=10-12
Вт/м2.
Таким образом, в одной из основных характеристик жидкостей и газов является давление, точнее колебательное или звуковое давление, а в твердых телах существует напряжение и плотность.
Однако в ультразвуковой дефектоскопии
чаще всего приходится сравнивать
амплитуды, реже – интенсивности
акустических сигналов. Амплитуды и
интенсивности сигналов изменяются в
очень широких пределах, поэтому для их
сравнения используют логарифмические
единицы – децибеллы. Число децибел N,
на которое сигнал интенсивностью J
с амплитудой А отличается от некоторого
исходного уровня с интенсивностью Jо
и амплитудой Ао,
.
Здесь А может означать амплитуду
акустического давления или другой
величины, характеризующей колебания.
При А Ао число N имеет положительное значение, а при А Ао – отрицательное.