36.Дифракция упругих волн в твердых телах (типы дифракции).

Дифракцию грубо говоря можно представить как огибание волной препятствия, то есть проникновение волны в область геометрической тени. Дифракция волн (лат. diffractus — буквально разломанный, переломанный, огибание препятствия волнами) — явление, которое проявляет себя как отклонение от законов геометрической оптики при распространении волн. Упругие волны − упругие возмущения, распространяющиеся в твёрдой, жидкой и газообразных средах, звуковые и ультразвуковые волны в жидкостях, газах и твёрдых телах. Если на пути У. в. имеется  препятствие (отражающая стенка, вакуумная полость и т. д.), то происходит дифракция волн на этом препятствии. Простейший случайдифракции_отражение и прохождение У. в. на плоской границе двух полупространств.Типы дифракции в твердых телах:

37.Пьезоэффект, свойства пьезоматериалов.

Пьезоэффект – возникновение электрической поляризации некоторых диэлектриков и полупроводников при их механической деформации.

Прямой пьезоэффект – возникновение поляризации под действием механических напряжений.

Обратный пьезоэффект – зависимость пьезоэлектриков от электрического поля.

Для изготовления пьезоэлемента выбирают пьезоматериал, сопоставляя их параметры и характеристики, которые определяют эффективность и стабильность работы пьезоэлектрич. преобразователя с учётом его назначения и условий эксплуатации. Пьезоматериал характеризуются следующими величинами:

матрицами пьезомодулей d;

относительной диэлектрической проницаемостью e^s;

коэффициентом упругой податливости S^E;

скоростью распространения звуковых волн с;

тангенсом угла диэлектрич. потерь tgd;

механической добротностью Q_m;

плотностью r, предельно допустимой температурой q (температура Кюри для сегнетоэлектриков). В качестве пьезоматериалов широко применяют сегнетоэлектрики( диэлектрики (полупроводники), обладающие в определённом диапазоне температур спонтанной поляризацией, которая существенно изменяется под влиянием внешних воздействий). Одним из основных пьезоматериалов является природный или искусственно выращенный пьезокварц.

38.Схема пэп, основные типы пэп, соотношения, определяющие работу пэп (амплитуда, добротность, мощность).

Рисунок 1 — Структурная схема ПЭП:

1– пьезопластина; 2 – демпфер; 3– серебряные электроды; 4 – протектор; 5 – смазка; 6 – среда

Толщина пьезопластины → ½ длины волны УЗ на рабочей частоте. Материалы протектора – тверд. сплавы, сталь, сапфир, кераминка, материалы на основе эпоксидных смол с наполнителем. Толщина протектора – (0,1…0,5)∙10^-3 м. Наилучшее гашение колебаний начинается при согласовании акустических импедансов пьезопластины и демпфера. Связь амплитуды переменной деформации А_r пьезоэлемента с амплитудой А_s при возбуждении на частоте, далекой от резонансной. А_r= А_s∙8/π²∙Q≈ А_s ∙0,8Q Q – механическая добротность преобразователя. Добротность преобразователя, граничит с окруж. середой, зависит от соотношения волн сопряжений материала преобразователя ρ_n c_n и окружающей среды. Безу учета внутренних потерь:

преобразуется с окружающей средой с волновым сопротивлением ρ₁ c₁ Q= (π/4)( ρ_n c_n/ ρ₁ c₁) C одной стороны преобразователя расположена среда с волновым сопротивлением ρ₁ c₁, а с другой ρ₂ c₂ Q=π/2(ρ_n c_n/ ρ₁ c₁ + ρ₂ c₂) Волновое сопротивление одной из сред Q= (π/2)( ρ_n c_n/ ρ₁ c₁) Акустическая мощность W излучателя:

W=(33,55∙10^-12∙ ρ₀ ∙ c₀ ∙d_n²∙f²∙Q_n∙U²∙S_n)/ ρ_n²∙c_n⁴ρ₀, ρ_n – плот. среды и мат-ла ПЭП; c₀, c_n - скор. звука в среде и в мат-ле ПЭП; d-пьезомодуль; f-частота колеб.; Q_n-мех. добротность ПЭП; S_n-площ. излучаемой поверхности ПЭП; U-амплитуда возбуждающего напряжения.

Рисунок 2 – Схемы основных типов ПЭП: а – прямой; б – наклонный; в – раздельно-совмещенный; 1 – пьезопластина; 2 – демпфер; 3 – протектор; 4 – слой контактной жидкости; 5 – объект контроля; 6 – корпус; 7 – вывод контакта пьезопластины; 8 – призма; 9 – разделительный экран.