Page 59 - ДисМокрий21

59

коли температура об’єкту контролю є дуже висока чи існують якісь інші

причини відділити п’єзоелемент від об’єкту контролю.

Також цікавою є конструкція перетворювача, з якого акустична хвиля

проходить до зразка через повітряний прошарок. Його називають

перетворювачем з повітряним прошарком або повітряно з’єднаним (air-coupled)

[154–156]. Акустична хвиля, збуджена п’єзоелектричною пластиною,

поширюється через узгоджуючий шар і повітряний прошарок до

досліджуваного матеріалу. Подібну схему перетворювача використовують і для

прийому акустичної хвилі від матеріалу. Такий перетворювач є безконтактним,

що дозволяє не використовувати шар контактної рідини. Основна проблема, яка

існує в перетворювачах з повітряним прошарком, полягає у дуже великих

втратах акустичної енергії під час переходу в повітряне середовище з

перетворювача чи зразка і навпаки. Це пов’язано з різницею в акустичних

імпедансах повітря і твердого тіла. Акустичний імпеданс дорівнює добутку
густини на швидкість акустичної хвилі. Оскільки під час вимірювань

ультразвукова (УЗ) хвиля проходить через границю повітря–тверде тіло чотири
рази, то ослаблення інтенсивності буде дуже суттєвим.

У найпростішому випадку, коли ультразвук поширюється від середовища з
малим акустичним імпедансом до середовища з великим акустичним

імпедансом, загасання сигналу визначається як [1, 41]:

4 Z
Z
T  1 2 2 , (1.20)
(Z  Z )
1 2
де Z 1 – акустичний опір середовища, з якого поширюється ультразвук, Z 2 –

акустичний опір середовища, в яке поширюється ультразвук. В таблиці 1.2

наведено оцінки втрат УЗ енергії за проходження УЗ-хвиль через границі

характерних типів матеріалів і повітря. Тому в перетворювачах з повітряним

прошарком використано низку технічних рішень, які призводять до збільшення

чутливості часто за рахунок погіршення інших характеристик. Проте деякі

обмеження на цей клас акустичних перетворювачів, порівняно з контактними