Задачи. 
Физические основы получения информации

7.1. Определить плотность потока энергии распространяющейся в воде акустической волны, имеющей цилиндрический фронт, на расстоянии г₂ = 80 см от оси излучателя (рис. 1.26), если известно, что коэффициент затухания ультразвука в воде па частоте излучателя 8 = 0,6м~', а плотность потока энергии на расстоянии г_х = 20 см от оси излучателя составляет q[ = 2-l0~⁶ Вт/м². Определить результирующий коэффициент ослабления интенсивности волны при преодолении расстояния от Г до г₂ вследствие проявления эффектов расширения фронта и затухания в среде.

Решение

Плотность потока энергии волны с цилиндрическим фронтом при отсутствии затухания в среде обратно пропорциональна расстоянию от оси излучателя. В соответствии с этим плотность потока энергии на расстоянии г₂ без учета потерь в среде:

Ослабление энергии акустической волны вследствие потерь в среде происходит по экспоненциальному закону. В соответствии с этим плотность потока энергии при прохождении волной расстояния z = г, ->] дополнительно уменьшается в е^2Ь: раз. Таким образом, результирующее значение плотности потока на заданном расстоянии от излучателя составит:

Результирующий коэффициент ослабления интенсивности волны:

7.2. Рассчитать значение первого критического угла при падении продольной акустической волны на плоскую границу раздела вода — твердое тело, если известно, что плотность материала твердого тела р = 4,3 -10³ кг/м³; модуль упругости Е -110 • 10^ч Па; коэффициент Пуассона р = 0,33.

Решение

Скорость акустической волны в воде согласно справочным данным V_Ll -1490 м/с. Скорость продольной акустической волны в твердой среде с указанными свойствами:

Значение первого критического угла:

7.3. Определить толщину пластины /?, и глубину расположения дефекта И₂, если известно, что при использовании источника и приемника акустических волн с углом ввода (вывода) акустических колебаний (3 = 35° (рис. 7.18) расстояние между осями источника и приемника, обеспечивающее максимальный принимаемый отраженный сигнал от нижней поверхности пластины /, =30мм, а расстояние, обеспечивающее максимальный принимаемый отраженный сигнал от дефекта /₂ = 20 мм.

Рис. 7.18. Определение глубины дефекта с помощью акустических волн: 1 — источник; 2 — приемник; 3 — инородное включение (дефект).

Решение

Ввиду равенства углов падения и отражения треугольники афС и а₂Ь₂с₂ являются равнобедренными. Следовательно, толщина пластины, равная высоте треугольника афС, может быть определена следующим образом:

Глубина расположения дефекта может быть найдена аналогичным образом, либо с использованием подобия треугольников афС и а₂Ь₂с₂: