31. Физические основы акустических методов нк: определения, основные акустические величины и формулы, понятие децибела, номограмма перевода относительных величин в децибелы.

Основаны на регистрации параметров упругих колебаний, возбужденных в контролируемом объекте. Применяются для обнаружения поверхностных и внутренних дефектов в заготовках и изделиях, изготовленных из различных материалов. Они позволяют измерять геометрические параметры при одностороннем доступе к изделию, а также физико-механические свойства металлов и металлоизделий без их разрушения.

К акустическим методам относятся методы звукового (до 20кГц) и ультразвукового (0,5 — 25 МГц) диапазонов.

Децибе́л — дольная единица бела, равная одной десятой этой единицы. Бел выражает отношение двух значений энергетической величины десятичным логарифмом этого отношения.

32. Волновое уравнение (сферическая, плоская волны, частные виды уравнения).

 Уравнением волны  называется выражение, которое дает смещение колеблющейся точки как функцию ее координат (x, y, z) и времени t.

Уравнение плоской волны Найдем вид функции x в случае плоской волны, предполагая, что колебания носят гармонический характер.

Уравнение сферической волны

      В случае, когда скорость волны υ во всех направлениях постоянна, а источник точечный, волна будет сферической.

Уравнение частного вида уравнение с частными производными вида 

описывающее различные колебательные процессы и процессы распространения волн.

33. Типы акустических волн, упругие постоянные, схематическое представление волн.

Акустические волны – это процесс распространения в среде механического возмущения. Колебания происходят в области упругих деформаций среды, где напряжения и деформации связаны пропорциональной зависимостью. Упругие волны характеризуются параметрами: длиной l, частотой f и скоростью распространения С.

В зависимости от упругих свойств могут распространяться колебания различных типов, отличающиеся направлением смещения колеблющихся частиц. В связи с этим различают следующие типы колебаний: продольные, поперечные (сдвиговые), поверхностные.Упругие волны:

Наиболее распространёнными типами упругих волн в твёрдых телах являются:

• продольные волны — волны с колебанием частиц вдоль направления распространения волны;

• поперечные волны — волны с колебанием частиц перпендикулярно направлению распространения волны;

• поверхностные волны (например, волны Рэлея) — волны с колебанием частиц по эллипсам вдоль поверхности тела;

• волны Лэмба — волны в тонких пластинах;

• изгибные волны — распространение колебаний деформации изгиба в стержнях или пластинах, длина волны которых много больше толщины стержня или пластины.

34. Акустические свойства сред: акустический импеданс, затухание звука и его причины.

Акусти́ческий импеда́нс (англ. impedance от лат. impedio — препятствую) — комплексное акустическое сопротивление среды, представляющее собой отношение комплексных амплитуд звукового давления к колебательной объёмной скорости. Затухание звука и его причины уменьшение амплитуды и, следовательно, интенсивности звук. волны по мере её распространения. З. з. обусловлено неск. причинами:

1) т. н. расхождением волны, связанным с тем, что на больших расстояниях от источника поток излучаемойзвук. энергии по мере распространения распределяется на всё увеличивающуюся волн. поверхность, исоответственно уменьшается интенсивность звука.Для сферич. волны амплитуда убывает пропорц. 1/r, для цилиндрич. волны — пропорц. 1/Or. 2) Рассеянием звука на препятствиях в среде и её неоднородностях, размеры к-рых малы или сравнимы сдлиной волны (напр., в газах это жидкие капли, в водной среде — пузырьки воздуха, в тв. телах  разл. инородные включения или отд. кристаллиты в поликристаллах), а также на неровных и неоднородныхграницах среды.3) Поглощением звука, которое происходит в результате необратимого перехода энергии волны в др. видыэнергии (преим. в теплоту). При З. з., обусловленном рассеянием и поглощением, амплитуда убывает срасстоянием r по закону е-dr , где d — коэфф. З. з.

35. Отражение и преломление акустических волн на границах сред: законы, коэффициенты, критические углы.

Если продольная волна, распространяющаяся в некоторой среде I, встречает на своем пути среду II с другими акустическими свойствами, то часть энергии отражается от границы сред, а оставшаяся часть входит в новую среду. При этом отраженные волны распространяются от границы раздела в первой среде, а прошедшие – во второй.

Пусть плоска упругая продольная волна, распространяясь со скоростью c₁ в однородной среде с плотностью ρ₁, доходит до границы со второй средой с плотностью ρ₂ и скоростью распространения волны в ней c₂. Угол α – угол, образованный лучом и нормалью к поверхности в точке падения луча.

Законы отражения и преломления упругих волн по аналогии с законами геометрической оптики формулируются так:

1. Отраженные и преломленные лучи лежат в одной плоскости с падающим лучом и нормалью к поверхности раздела сред, проведенной в точке падения. 2. Угол отражения продольной волны равен углу падения. 3. Для всех волн отношения синуса угла падения к скорости волны будет постоянной величиной Коэффициент отражения  представляет собой отношение амплитуды отраженной от границы волны к амплитуде падающей волны;  коэффициент преломления (прохождения)  — отношение амплитуды преломленной волны к амплитуде падающей волны.

Неоднородная преломленная волна не переносит энергию от границы во вторую среду, так как на расстоянии одной — двух длин волн (λ/2λ) от границы амплитуда этой волны практически равна нулю. Таким образом, во второй среде при углах падения θP≥θPкр будет распространяться только поперечная волна, преломленная под углом, определенным законом Снеллиуса, а продольная волна как бы полностью будет отражаться от границы раздела. В связи с этим угол θPкр называется первым критическим углом полного внутреннего отражения Энергия падающей волны не проходит полностью во вторую среду. Угол, начиная с которого наблюдается это явление, называется вторым критическим углом полного внутреннего отражения