Транспорт: история и современность

Физические основы ультразвука

Страница 1

антиблокировочный торможение ультразвуковой парковочный

Ультразвук - упругие колебания и волны с частотами приблизительно от 1,5— 2 ×104 Гц (15—20 кГц) и до 109 Гц (1 ГГц).

Таблица 3 – Диапазон частот ультразвука

Каждая из этих подобластей характеризуется своими специфическими особенностями генерации, приёма, распространения и применения.

По своей физической природе ультразвук представляет собой упругие волны и в этом он не отличается от звука. Частотная граница между звуковыми и ультразвуковыми волнами поэтому условна; она определяется субъективными свойствами человеческого слуха и соответствует усреднённой верхней границе слышимого звука. Однако благодаря более высоким частотам и, следовательно, малым длинам волн имеет место ряд особенностей распространения ультразвука. Так, для УЗВЧ длины волн в воздухе составляют 3,4×10-3—3,4×10-5 см, в воде 1,5×10-2—1,5 ×10-4 см и в стали 5×10-2— 5×10-4 см. Ультразвук в газах и, в частности, в воздухе распространяется с большим затуханием. Жидкости и твёрдые тела (в особенности монокристаллы) представляют собой, как правило, хорошие проводники ультразвука, затухание в которых значительно меньше. Так, например, в воде затухание ультразвука при прочих равных условиях приблизительно в 1000 раз меньше, чем в воздухе. Поэтому области использования УСЧ и УЗВЧ относятся почти исключительно к жидкостям и твёрдым телам, а в воздухе и газах применяют только УНЧ. Ввиду малой длины волны ультразвука на характере его распространения сказывается молекулярная структура среды, поэтому, измеряя скорость ультразвука и коэффициент поглощения, можно судить о молекулярных свойствах вещества.[11]

Измерение скорости ультразвука в твердых телах, жидкостях и газах указывают на то, что скорость не зависит от частоты колебаний или длины звуковой волны, т.е. для звуковых волн не характерна дисперсия. В твердых телах могут распространяться продольные и поперечные волны, скорость распространения которых находят с помощью формул:

, (2.1)

, (2.2)

где Е – модуль Юнга, G – модуль сдвига в твердых телах. В твердых телах скорость распространения продольных волн почти в два раза больше чем скорость распространения поперечных волн.

В жидкостях и газах могут распространяться лишь продольные волны. Скорость звука в воде находят за формулой:

, (2.3)

где K- модуль объемного сжатия вещества.

В жидкостях при возрастании температуры скорость звука возрастает, что связано с уменьшением коэффициента объемного сжатия жидкости.

Для газов выведена формула, которая связывает их давление с плотностью:

, ( 2.4 )

впервые эту формулу для нахождения скорости звука в газах использовал И. Ньютон. Из формулы (2.4) видно, что скорость распространения звука в газах не зависит от температуры, она также не зависит от давления, поскольку при возрастании давления возрастает и плотность газа. Формуле ( 2.4 ) можно придать и более рациональный вид: на основе уравнения Менделеева – Клапейрона:

Построение тяговых и токовых характеристик локомотивов
Тяговой характеристикой локомотива называют графическую зависимость касательной силы тяги Fк от скорости движения V при установившихся режимах на разных позициях регулирования (позициях контроллера машиниста). Токовая характеристика представляет графическую зависимость тока электровоза Iэ или тока ...

Тормозное устройство
В схеме, используемой в данном проекте целесообразнее производить торможение при помощи пневмотормоза. Система, которую необходимо затормозить, во-первых, имеет высокую скорость, а остановить систему необходимо очень быстро; во-вторых, подвижная часть катапульты, закрепленного на траверсе, имеет бо ...

Штурманская работа в рейсе
Ведение прокладки Контроль за безопасным плаванием судна по маршруту, заданному предварительной прокладкой, осуществляется путем непрерывного ведения исполнительной прокладки. Исполнительная прокладка заключается в счислении пути судна, определении места, периодической коррекции обсервациями счисле ...