№1 билет
Ультрадыбыстық ақауларды анықтаудың физикалық негіздері
АКУСТИКАЛЫҚ ДЕРІЛДІР ЖӘНЕ ТОЛҚЫНДАР ТУРАЛЫ ТҮСІНІК
· Акустикалық толқындарсерпімді ортада таралатын орта бөлшектерінің механикалық тербелісі деп аталады.
Толқын қозғалған кезде бөлшектер қозғалмайды, бірақ тепе-теңдік күйлерінің айналасында тербеледі.
Бір фазада тербелетін жақын орналасқан бөлшектердің ара қашықтығы деп аталады толқын ұзындығы .
Толқын ұзындығы таралу жылдамдығына байланысты МЕН және жиілігі f (немесе кезең Т ) арақатынас
мұндағы: - толқын ұзындығы [м]; МЕН– таралу жылдамдығы [м/с];
Т– кезең [с]; f- жиілігі Гц].
Мысалы, ауа үшін: МЕН= 330 м/с
f= 20 Гц ® = 16,5 м;
f= 20000 Гц ® = 1,65 см;
f= 20000000 Гц ® = 0,165 мм;
Толқынның таралу бағытына қатысты бөлшектердің тербеліс бағытына байланысты мыналар бөлінеді: бойлық, көлденең, беттік және қалыпты толқындар (пластиналардағы толқындар).
Бойлық толқында бөлшектер толқынның таралу бағыты бойынша тербеледі. Діріл қатты, сұйық және газ тәріздес ортада тарай алады.
Егер орта бөлшектерінің тербеліс бағыты таралу бағытына перпендикуляр болса, онда мұндай тербелістер деп аталады. көлденең (немесе ығысу). Олар пішінінің серпімділігі бар ортада ғана тарай алады.
Бойлық және көлденең толқындар тек қана шектелмеген ортада (¥ немесе ¥/2) немесе өлшемдері толқынның таралу бағытымен сәйкес келмейтін бағыттар бойынша соңғысының ұзындығынан айтарлықтай асатын денеде ғана таза түрінде тарай алады. Бойлық және көлденең толқындар схемалық түрде суретте көрсетілген. 1.
Күріш. 1 Бойлық және көлденең толқындардың таралуы
Бос бетінде олар таралуы мүмкін беттік толқындар (Рэйлей толқындары).Беттік толқында бөлшектер бір мезгілде таралу бағытында және оған перпендикуляр тербеледі, эллиптикалық немесе одан да күрделі траекторияларды сипаттайды. Тербеліс амплитудасы беткейден тереңдеген сайын экспоненциалды түрде азаяды, сондықтан толқын қалыңдығы бір жарым толқын ұзындығына дейінгі жұқа беткі қабатта локализацияланады және 1-суреттегі беттің иілісімен жүреді. 2.
Күріш. 2 Беттік толқынның таралуы
Толқын тұрақты қалыңдықтағы жалпақ денелерде (парақтар, жұқа пластиналар, сым) тараған кезде қалыпты толқындар немесе Қозы толқындары пайда болуы мүмкін. Бұл жағдайда бөлшектер беттік толқындағыдай траекториялар бойымен тербеледі, бірақ парақтың немесе қабықша пластинасының бүкіл қалыңдығы бойынша. Әдетте екі қалыпты толқын пайда болады және бір-бірінен тәуелсіз таралады: симметриялық (қысу немесе созылу толқыны) және антисимметриялық (иілу толқыны) сурет. 3.
Күріш. 3 Пластиналардағы толқындар
а – симметриялы, б – асимметриялық
Бойлық, көлденең және беттік толқындардың таралу жылдамдықтары материалдың серпімділік қасиеттерімен (серпімділік және ығысу модульдері, Пуассон қатынасы) және оның тығыздығымен анықталады. Қалыпты толқындардың таралу жылдамдығы, толқындардың басқа түрлерінің таралу жылдамдығынан айырмашылығы, материалдың қасиеттеріне ғана емес, сонымен қатар дыбыс тербелістерінің жиілігіне және өнімнің қалыңдығына байланысты.
С l >С t >С S ; C t ~ 0,55 C l C S ~ 0,93 C т.
Акустикалық толқындар толқын фронтының немесе толқын бетінің пішінімен де ерекшеленеді.
· Толқынды фронтбұл берілген уақыт мезетінде толқын фазасы бірдей мәнге ие болатын ортадағы нүктелердің геометриялық локусы.
Егер ортада қысқа мерзімді бұзылыс (импульс) таралса, онда толқындық фронтортаның бұзылған және бұзылмаған аймақтарының шекарасы деп аталады.
Алдыңғы немесе толқын беті ортада үздіксіз қозғалады және процесте деформацияланады. Шексіз изотропты ортада серпімді толқындардың таралуы кеңістіктік сипатқа ие және фронттың пішініне байланысты толқындар болуы мүмкін. жалпақ, шар тәріздіЖәне цилиндрлік 4-сурет.
Күріш. 4 Жазық, сфералық, цилиндрлік толқындар
· Жазық толқындарпластинамен қозғалады, егер оның көлденең өлшемдері толқын ұзындығынан айтарлықтай асып кетсе. Жазық толқынның толқындық беттері параллель жазықтықтарға ұқсайды.
· Сфералық толқындарнүктелік көз немесе өлшемдері шағын тербелмелі сфералық дене қозғайды. Сфералық толқынның толқындық беттері концентрлік сфералар түрінде болады.
· Цилиндрлік толқындарұзындығы көлденең өлшемдерінен айтарлықтай үлкен болатын цилиндрлік дене (шыбық, цилиндр және т.б.) қозғайды. Толқынды беттер концентрлі цилиндрлер түрінде болады.
Өте үлкен қашықтықта сфералық және цилиндрлік толқындар жазық толқындарға айналады.
Жиіліктерге байланысты келесі толқындар бөлінеді:
· Инфрадыбыстық f= 16-20 Гц дейін;
· Дыбыс f= 16 – 20000 Гц;
· Ультрадыбыстық f=20 кГц – 1000 МГц;
· Гиперсоникалық f> 1000 МГц.
Кемшіліктерді анықтау мақсатында әртүрлі диапазондағы толқындар қолданылады:
Аудио f=1-8 кГц;
Ультрадыбыстық f= 20 кГц – 50 МГц;
Қазіргі уақытта жұмыс жүргізілуде және 1000 МГц-ке дейінгі жиіліктерді алуға болады.
Гипердыбыстық тербелістердің толқын ұзындығы көрінетін жарық толқындарының толқын ұзындығымен салыстырылады. Бұл олардың қасиеттері бойынша жарық сәулелерінің қасиеттеріне ұқсас етеді, сондықтан көптеген мәселелер геометриялық акустика тұрғысынан қарастырылады.
· Геометриялық акустика– дифракция құбылыстарын елемейтін дыбыстың таралуының жеңілдетілген теориясы.
Геометриялық акустика дыбыстық сәулелер идеясына негізделген, олардың әрқайсысы бойымен дыбыс энергиясы көрші сәулелерге тәуелсіз таралады. Біртекті ортада дыбыс сәулелері түзу сызықтар болып табылады.
Математикалық тұрғыдан алғанда геометриялық акустика дыбыстың таралу толқындық теориясының шекті жағдайы болып табылады, өйткені толқын ұзындығы 0-ге ұмтылады және осы жағынан жарықтың таралу теориясындағы геометриялық оптикаға ұқсас.
Қысқа толқынды ультрадыбыстық тербеліс бағытталған сәулелер түрінде таралады. Жарық сәулелері сияқты олар да шағылысып, сынуы, фокусталуы, кедергі жасауы, тек өздерімен ғана емес, сонымен қатар жарықпен де дифракциялануы және таралу барысында әлсіреуі мүмкін.
Гиперсоникалық толқындардың толқын ұзындығы атомдардың өлшемімен салыстыруға болады. Бұл жағдайда мұндай толқынның кванттық табиғаты көріне бастайды және жарық ағынымен ұқсастық бойынша дыбыс энергиясының мұндай ағыны енді өзара әрекеттеспейтін бөлшектер (фонондар) ағыны түрінде қарастырылуы мүмкін. заттың немесе кристалдардың ақырлы көлемдері, бірақ атомның электрондары бар. Бұл жағдайда материалдардың физикалық сипаттамаларын кеңірек зерттеуге мүмкіндік беретін осындай өзара әрекеттесулердің әртүрлі әсерлері туындайды.
Екінші жағынан, инфрадыбыс толқындары үлкен толқын ұзындығына ие және үлкен қашықтыққа жүреді, бұл үлкен массалардың физикалық қасиеттерін бақылауға мүмкіндік береді (мысалы, геологиялық барлауда).
Ультрадыбыстық диапазондағы акустикалық толқындар қатты ауа интерфейсінен өте күшті шағылысатын қасиеттерге ие. Есептеулер f = 5 МГц кезінде қалыңдығы 10 -5 мм немесе одан да көп ауа қабаттарында қабат қалыңдығы бар жіберілген энергияның 100% шағылысатыны көрсетілген.<10 -5 мм отражение составляет ~ 90%, а слой толщиной 10-6 мм отражает ~ 80% посланной энергии. Благодаря этому свойству УЗ - колебания эффективно отражаются от трещин, воздушных полостей и т.д., что позволяет их легко обнаружить.
Жоғарыда айтылғандардың барлығы материалдар мен бұйымдардың сапасын бақылау үшін акустикалық әдістерді кеңінен қолдануға әкелді.
Екілену- бұл қайталанатын кейбір орташа позицияның айналасындағы қозғалыс (мысалы, маятниктің тербелісі). Кез келген тербелмелі дене тепе-теңдік жағдайына жетуге бейім.
Толқындар- кеңістікте таралатын тербелмелі қозғалыстар: бір нүктенің тербелісі көршіге беріледі және т.б.
Дыбыс– бұл серпімді ортада (ауа, су, қатты заттар) таралатын механикалық тербеліс.
Инфрадыбыс< 16 Гц
Дыбыс 16 – 20000 Гц
Ультрадыбыстық 20000 – 109 Гц
Гипердыбыс >109 Гц
Жылулық ауытқулар >1012 Гц
1кГц = 103 Гц, 1МГц = 106 Гц
Ультрадыбыстық ақауларды анықтау 0,6-дан 10 МГц-ке дейінгі жиіліктерді пайдаланады.
Ультрадыбыстың кеңістікте таралу процесі толқындық процесс болып табылады.
Толқынды фронт- бұл белгілі бір уақытта тербеліске жеткен бөлшектердің жиынтығы. Фронттың геометриясы бойынша сфералық (мысалы, дыбыстың нүктелік көзінен қысқа қашықтықтағы дыбыс толқыны), цилиндрлік (мысалы, дыбыс көзінен қысқа қашықтықта орналасқан дыбыс толқыны, ол шағын диаметрлі ұзын цилиндр), жазық толқындар (жазық толқынды шексіз тербелмелі пластина шығаруы мүмкін).
Кіріспе
Серпімділік – қатты денелердің сыртқы күштер тоқтағаннан кейін пішіні мен көлемін (және сұйықтар мен газдар – тек көлемді) қалпына келтіру қасиеті. Серпімділігі бар ортаны серпімді орта деп атайды. Серпімді тербелістер – механикалық бұзылыстың әсерінен пайда болатын механикалық жүйелердің, серпімді ортаның немесе оның бөлігінің тербелісі. Серпімді немесе акустикалық толқындар - серпімді ортада таралатын механикалық бұзылулар. Акустикалық толқындардың ерекше жағдайы адам естіген дыбыс, осыдан акустика термині (грек тілінен аударғанда akustikos – есту) сөздің кең мағынасында – серпімді толқындарды, тар мағынада – дыбысты зерттейді. Жиілігіне байланысты серпімді тербелістер мен толқындар әртүрлі аталады.
1-кесте – Серпімді тербелістердің жиілік диапазондары
Технологияда серпімді тербелістер мен акустикалық толқындар, әсіресе ультрадыбыстық диапазонда кеңінен қолданылады. Күшті төмен жиілікті ультрадыбыстық тербеліс нәзік, берік материалдарды жергілікті жою үшін қолданылады (ультрадыбыстық қашау); дисперсия (қатты немесе сұйық денелерді кез келген ортада, мысалы, судағы майларды ұсақтау); коагуляция (заттың бөлшектерін ұлғайту, мысалы, түтін) және басқа мақсаттар. Акустикалық тербелістер мен толқындарды қолданудың тағы бір саласы бақылау және өлшеу болып табылады. Бұған дыбыстық және ультрадыбыстық орналасу, ультрадыбыстық медициналық диагностика, сұйықтық деңгейін, ағын жылдамдығын, қысымды, ыдыстар мен құбырлардағы температураны бақылау, сондай-ақ бұзылмайтын сынау (NDT) үшін акустикалық тербеліс пен толқындарды пайдалану кіреді.
Тест жұмысымда материалдарды сынаудың акустикалық әдістерін, олардың түрлері мен ерекшеліктерін қарастыруды жоспарлап отырмын.
1. Акустикалық толқындардың түрлері
Акустикалық сынау әдістері төмен амплитудалық толқындарды пайдаланады. Бұл кернеу (немесе қысым) деформацияға пропорционал болатын сызықтық акустика аймағы. Мұндай пропорционалдық жоқ үлкен амплитудалары немесе қарқындылығы бар тербеліс аймағы сызықты емес акустикаға жатады.
Шексіз қатты ортада әртүрлі жылдамдықпен таралатын толқындардың екі түрі бар: бойлық және көлденең.
Күріш. 1 - бойлық (а) және көлденең (б) толқындардың схемалық кескіні
Толқын сен лшақырды бойлықтолқын немесе кеңею-қысу толқыны (1.а-сурет), өйткені толқындағы тербеліс бағыты оның таралу бағытымен сәйкес келеді.
Толқын u тшақырды көлденеңнемесе ығысу толқыны (1. b-сурет). Ондағы тербелістердің бағыты толқынның таралу бағытына перпендикуляр, ал ондағы деформациялар ығысу. Сұйықтар мен газдарда көлденең толқындар болмайды, өйткені бұл орталарда пішіннің серпімділігі жоқ. Бойлық және көлденең толқындар (олардың жалпы атауы дене толқындары)материалдарды тексеру үшін кеңінен қолданылады. Бұл толқындар олардың бетіне қалыпты түскен кезде ақауларды жақсы анықтайды.
Қатты дененің беті бойынша таратыңыз беткі (Рэйлей толқындары) және басы (сырмалы, біртекті)толқындар .
Күріш. 2 - Қатты дененің бос бетіндегі толқындардың схемалық кескіні: а - Рэйлей, б - басы
Беттік толқындар өнімнің бетіне жақын ақауларды анықтау үшін сәтті қолданылады. Ол ақауларға олардың пайда болу тереңдігіне байланысты таңдамалы түрде әрекет етеді. Бетінде орналасқан ақаулар максималды шағылыстыруды береді, ал толқын ұзындығынан үлкен тереңдікте олар іс жүзінде анықталмайды.
Квазибіртекті (бас) толқын жер бетіндегі ақауларға және бетінің тегіс еместігіне дерлік әсер етпейді, сонымен бірге оны шамамен 1...2 мм тереңдіктен бастап қабаттағы жер асты ақауларын анықтау үшін қолдануға болады. Мұндай толқындар арқылы жұқа өнімдерді басқаруға ОК қарама-қарсы бетінен шағылысып, жалған сигналдар беретін бүйірлік көлденең толқындар кедергі келтіреді.
Егер екі қатты орта бір-бірімен шектессе (3-сурет, в), серпімділік модульдері мен тығыздығы көп айырмашылығы жоқ болса, онда шекара бойымен таралады. Стоунлей толқыны(немесе Стонсли), Мұндай толқындар биметаллдардың қосылуын басқару үшін қолданылады.
Екі ортаның арасындағы шекара бойымен таралатын және көлденең поляризациясы бар көлденең толқындар деп аталады Махаббат толқындары. Олар тұтас жарты кеңістіктің бетінде көлденең толқындардың таралу жылдамдығы жарты кеңістікке қарағанда аз болатын қатты материал қабаты болғанда пайда болады. Жартылай кеңістікке толқынның ену тереңдігі қабат қалыңдығының азаюымен артады. Қабат болмаған жағдайда жартылай кеңістіктегі Махаббат толқыны көлемді толқынға айналады, яғни. жазықтыққа, көлденең поляризацияланған, көлденең толқынға. Сүйіспеншілік толқындары бетіне қолданылатын жабындардың (жабындардың) сапасын бақылау үшін қолданылады.
Күріш. 3 - Екі ортаның шекарасындағы толқындар: а - қатты дененің шекарасында демпленген Рэйлей түрі - сұйық, b - бір шекарада әлсіз демпелі, в - екі қатты дененің шекарасындағы Стоунли толқыны
Егер қатты дененің екі бос беті (пластинасы) болса, онда серпімді толқындардың белгілі түрлері болуы мүмкін. Олар пластиналардағы толқындар немесе деп аталады Қозы толқындарыжәне сілтеме жасаңыз қалыпты толқындар, яғни.пластина, қабат немесе өзек бойымен қозғалатын (энергияны тасымалдайтын) толқындар және тұру(энергияны тасымалдамайтын) перпендикуляр бағытта. Қалыпты толқындар толқын өткізгіштегі сияқты пластинада ұзақ қашықтыққа таралады. Олар 3...5 мм немесе одан аз қалыңдығы бар парақтарды, қабықтарды, құбырларды басқару үшін сәтті қолданылады.
Сондай-ақ толқындардың ерекше түрі бар - ультрадыбыстықтолқындар. Табиғаты бойынша олар естілетін диапазондағы толқындардан ерекшеленбейді және бірдей физикалық заңдарға бағынады. Бірақ ультрадыбыстың ғылым мен техникада кеңінен қолданылуын анықтаған ерекше ерекшеліктері бар. Рефлексия, рефракция және ультрадыбысты фокустау қабілеті ультрадыбыстық ақауларды анықтауда, ультрадыбыстық акустикалық микроскоптарда, медициналық диагностикада және заттың макробіртексіздігін зерттеуде қолданылады. Біртекті еместердің болуы және олардың координаталары шағылысқан сигналдармен немесе көлеңке құрылымымен анықталады.
2. Дыбыстық толқындардың сынуы, шағылуы, дифракциясы, сынуы
Рефракция- екі мөлдір (осы толқындарды өткізетін) ортаның шекарасында немесе үздіксіз өзгеретін қасиеттері бар ортаның қалыңдығында пайда болатын жарық сәулесінің (немесе басқа толқындардың) жолын өзгерту құбылысы.
Дыбыстың сынуы – таралу бағытының өзгеруі дыбыс толқыныол екі медиа арасындағы интерфейс арқылы өткенде.
Екі біртекті ортаның (ауа - қабырға, ауа - су беті және т.б.) интерфейсіне түскенде жазық дыбыс толқыны ішінара болуы мүмкін. көрсетужәне ішінара сыну (екінші ортаға өту.
Сыну үшін қажетті шарт - бұл айырмашылық дыбыстың таралу жылдамдығыекі ортада да.
Сыну заңы бойынша сынған сәуле (ОЛ») түскен сәулемен (OL) және түсу нүктесінде сызылған интерфейске нормальмен бір жазықтықта жатады O. Түсу бұрышының синусының қатынасы α сыну бұрышының синусына β бірінші және екінші ортадағы дыбыс толқындарының жылдамдығының қатынасына тең C 1Және C 2(Снелл заңы):
sinα/sinβ=C 1 /C 2
Сыну заңынан белгілі бір ортадағы дыбыс жылдамдығы неғұрлым жоғары болса, сыну бұрышы соғұрлым жоғары болатыны шығады.
Егер екінші ортадағы дыбыс жылдамдығы біріншіден аз болса, онда сыну бұрышы түсу бұрышынан кіші болады, ал екінші ортадағы жылдамдық үлкен болса, сыну бұрышы одан үлкен болады. түсу бұрышы.Егер ерекше акустикалық кедергіЕгер екі орта да бір-біріне жақын болса, онда барлық дерлік энергия бір ортадан екіншісіне ауысады.
Ортаның маңызды сипаттамасы оның шекарасында дыбыстың сыну шарттарын анықтайтын ерекше акустикалық кедергі болып табылады. Жазық толқын әдетте екі орта арасындағы жазық интерфейске түскенде сыну көрсеткішінің мәні тек осы орталардың акустикалық кедергілерінің қатынасымен анықталады. Егер ортаның акустикалық кедергілері тең болса, онда толқын шағылысусыз шекарадан өтеді. Толқын әдетте екі ортаның шекарасына түскенде, өткізу коэффициенті Втолқындар тек осы орталардың акустикалық кедергілерімен анықталады Z 1 =ρ 1 C 1Және Z 2 =ρ 2 C 2. Френель формуласы (қалыпты ауру үшін):
W=2Z 2 /(Z 2 +Z 1).
Интерфейстегі бұрышқа түсетін толқынның Френель формуласы:
W=2Z 2 cosβ/(Z 2 cosβ+Z 1 cosα).
ДЫБЫС ШАҒЫНДАРЫ- екі серпімді орта арасындағы шекараға дыбыс толқыны түскенде пайда болатын және сол толқын түскен ортаға шекарадан таралатын толқындардың түзілуінен тұратын құбылыс. Әдетте, дыбыстың шағылысуы екінші ортада сынған толқындардың пайда болуымен бірге жүреді. Дыбысты шағылыстырудың ерекше жағдайы - бос жерден шағылысу. Жазық интерфейстердегі шағылысу әдетте қарастырылады, бірақ кедергінің өлшемі дыбыс толқынының ұзындығынан айтарлықтай үлкен болса, ерікті пішіндегі кедергілерден дыбыстың шағылысуы туралы айтуға болады. Әйтпесе бар дыбыстың шашырауынемесе дыбыс дифракциясы.
акустикалық толқындар
Альтернативті сипаттамаларАуа бөлшектерінің тербелісінен пайда болатын физикалық құбылыс
Серпімді орта бөлшектерінің тербелмелі қозғалысы
330м/сек жылдамдықпен ауада не қозғалады?
Естігенді құлақ қабылдайды
Тыныштық өлтіруші
Акустика, аудио
Жылдамдығы 330 м/с толқын
Құлағыңызға жеткен толқын
Құлақпен қабылданатын толқындар
Құлақпен қабылданады
Барлығы естіледі
Дауысты немесе дауыссыз дыбыс
Ол децибелмен өлшенеді
Біз оны есту арқылы қабылдаймыз
Құлақ оны естиді
Миксер оны араластырады
Құлақ ұстайды
Құлақ үшін ақпарат
Ауа дірілдері
М. құлақ естігеннің, құлаққа жеткеннің бәрі. ескі қоқыс, тас сынықтары, қоқыс. Дыбыс шығару, дыбыстау, жасау, ызылдау, дыбыстау, шырылдау. Бұл фортепиано әсіресе жақсы естіледі. Тойтарманы дыбыстаңыз. Жіп естілді, естілді, тек естілді, дыбысталды және үнсіз қалды, дыбыс жоқ. Қайтадан естіледі. Ол менен шаршағандай болды. Ср. етістікке сәйкес шарт. Дыбыс, дыбыспен байланысты. Дыбыс тербелісі, толқындар. Дыбыс, шулы, шулы, шулы, шулы, шулы дыбыс. Sonority g. дыбысты болудың күйі немесе бір нәрсенің меншігі. Дыбыс заңы, дыбыс туралы ғылым, дыбыс туралы ғылым б.з. акустика, дыбыстар туралы ғылым, физиканың бір бөлігі. Дыбыс өлшегіш - дыбыстарды немесе дыбыс шығаратын заттың діріл санын өлшеуге арналған снаряд. Дыбыс көңіл-күй Ср. жарайды, дыбыстардың көңіл-күйі. Ономатопея қараңыз. кез келген дыбысқа еліктейтін адамның әрекеті: сөздің, сөйлеудің, сөйлеудің, дауыстың басқа дыбыспен ұқсастығы. Найзағай, сықырлау, ысқырық, ономатопеялық сөздер. Дыбыс үндестігі қараңыз. дыбыстардың келісімі, сәйкестігі, өзара үндестігі
Үнсіз фильм қабір қазушы
Фонетиканың зерттеу объектісі
Ультрадыбыстық зерттеудегі «Z» негізі
жаңғырық
Оны қосыңыз, әйтпесе оны ести алмайсыз
Шешендердің еңбегінің өнімі
Спикерлерден келеді
Ұнтақтау
Құлақпен естігеніміз
Құлақ не естиді
Не естіледі
Құлақ не ұстайды
Тыныштық өлтіруші
Оның құлағы оны естиді
Сөйлеудің артикуляциялық элементі
«Дон Жуан» фильмінде алғаш рет пайда болған нәрсе (АҚШ, 1926 ж.)
Фонограф не жазады?
Жолдан не алынады?
Микрофон не дейді?
Құлақ не естиді?
Біздің құлағымыз нені қабылдайды?
Мегафонды не күшейтеді?
Шырылдау немесе айқайлау
Сыдырлау, сықырлау немесе қағу дыбыстары
Фонетиканың оқу пәні
Серпімді орта бөлшектерінің тербелмелі қозғалысы
Естігенді құлақ қабылдайды
Есту арқылы қабылданатын физикалық құбылыс
Оны қосыңыз, әйтпесе оны ести алмайсыз
«Дон Жуан» фильмінде (АҚШ, 1926 ж.) алғаш не пайда болды?
Фонограф не жазады?
Жолдан не алынады?
Акустиканы зерттеу нысаны
Децибелмен не өлшенеді?
Акустика нені зерттейді?
Мегафон арқылы күшейтілген
Сыбдыр мен гүріл
Акустиктер нені зерттейді?
Акустикалық толқын
1000 Герц жиілігі бар толқын
Тыныштықты бұзады
Біз не естиміз
Құлақ үшін толқындар
Микрофон не дейді?
Мегафон нені күшейтеді?
Ультрадыбыстағы «Z» негізі
Құлақ нені естиді?
Мегафонды не күшейтеді?
Толқынды құлаққап алды
Біздің құлағымыз нені қабылдайды?
Беттік акустикалық толқындар(SAW) – қатты дененің беті бойынша немесе басқа орталармен шекарада таралатын серпімді толқындар. Беттік белсенді заттар екі түрге бөлінеді: тік поляризациялы және көлденең поляризациялы ( Махаббат толқындары).
Беттік толқындардың ең көп тараған ерекше жағдайларына мыналар жатады:
- Рэйлей толқындары(немесе Rayleigh), классикалық мағынада, вакууммен немесе жеткілікті сиректелген газды ортамен серпімді жарты кеңістіктің шекарасы бойымен таралады.
- қатты-сұйықтық интерфейсінде.
- , сұйық пен қатты дененің шекарасы бойымен жүреді
- Стоунли толқыны, екі қатты ортаның жазық шекарасы бойымен таралатын, серпімділік модульдері мен тығыздығы көп айырмашылығы жоқ.
- Махаббат толқындары- серпімді жартылай кеңістікте серпімді қабат құрылымында тарала алатын көлденең поляризациясы бар беттік толқындар (SH түрі).
Энциклопедиялық YouTube
1 / 3
✪ Сейсмикалық толқындар
✪ Бойлық және көлденең толқындар. Дыбыс толқындары. 120-сабақ
✪ Жетінші дәріс: Толқындар
Субтитрлер
Бұл бейнеде мен сейсмикалық толқындар туралы біраз сөйлескім келеді. Тақырыпты жазып алайық. Біріншіден, олар өте қызықты, екіншіден, олар Жердің құрылымын түсіну үшін өте маңызды. Сіз Жер қабаттары туралы менің бейнемді көрдіңіз және сейсмикалық толқындардың арқасында біз планетамыздың қандай қабаттардан тұратыны туралы қорытындыға келдік. Ал сейсмикалық толқындар әдетте жер сілкінісімен байланысты болғанымен, олар жер бетінде таралатын кез келген толқындар. Олар жер сілкінісінен, күшті жарылыстан, жерге және тасқа көп энергия жібере алатын кез келген нәрседен туындауы мүмкін. Сонымен, сейсмикалық толқындардың екі негізгі түрі бар. Біз олардың біріне көбірек тоқталамыз. Біріншісі - беттік толқындар. Оны жазып алайық. Екіншісі - дене толқындары. Беттік толқындар - жай ғана бір нәрсенің бетімен таралатын толқындар. Біздің жағдайда, жер бетінде. Мұнда, суретте сіз беттік толқындардың қалай көрінетінін көре аласыз. Олар су бетінде көрінетін толқындарға ұқсайды. Беттік толқындардың екі түрі бар: Рэйлей толқындары және махаббат толқындары. Мен егжей-тегжейлі айтып бермеймін, бірақ мұнда сіз Рэйлей толқындарының жоғары және төмен қозғалатынын көре аласыз. Бұл жерде жер жоғары және төмен қозғалады. Мұнда төмен қарай жылжиды. Міне бітті. Содан кейін - қайтадан төмен. Бұл жерді шарлап бара жатқан толқынға ұқсайды. Махаббат толқындары, өз кезегінде, бір жаққа қарай жылжиды. Яғни, мұнда толқын жоғары-төмен қозғалмайды, бірақ толқын бағытына қарасаңыз, солға қарай жылжиды. Мұнда ол оңға қарай жылжиды. Мұнда - солға. Мұнда - қайтадан оңға. Екі жағдайда да толқынның қозғалысы оның қозғалыс бағытына перпендикуляр болады. Кейде мұндай толқындарды көлденең толқындар деп те атайды. Және олар, мен айтқандай, судағы толқындар сияқты. Дене толқындары әлдеқайда қызықты, өйткені біріншіден, олар ең жылдам толқындар. Сонымен қатар, дәл осы толқындар жердің құрылымын зерттеу үшін қолданылады. Дене толқындары екі түрлі болады. Р-толқындар немесе бастапқы толқындар бар. Және S-толқындары немесе қайталама. Оларды осы жерден көруге болады. Мұндай толқындар дененің ішінде қозғалатын энергия болып табылады. Және оның бетінде ғана емес. Сонымен, мен Википедиядан жүктеп алған мына суретте үлкен тасты балғамен қалай соғып жатқанын көруге болады. Ал балға тасқа тигенде... Үлкенірек қайта сызып көрейін. Міне, менде тас болады, мен оны балғамен ұрамын. Ол тасты соққан жерінде қысады. Содан кейін соққыдан түсетін энергия молекулаларды итереді, олар көршілес молекулаларға соғылады. Және бұл молекулалар артындағы молекулаларға, ал олар өз кезегінде жанындағы молекулаларға соғылады. Бұл тастың қысылған бөлігі толқын болып қозғалады екен. Бұл қысылған молекулалар, олар жақын жердегі молекулаларға соғылады, содан кейін мұндағы тас тығызырақ болады. Бүкіл қозғалысты бастаған алғашқы молекулалар өз орындарына оралады. Сондықтан қысу қозғалды және әрі қарай жылжиды. Нәтижесінде қысу толқыны пайда болады. Сіз оны балғамен ұрып, толқынның бағытымен өзгеретін тығыздықты аласыз. Біздің жағдайда молекулалар бір ось бойымен алға және артқа қозғалады. Толқынның бағытына параллель. Бұл P толқындары. P толқындары ауада тарай алады. Негізінде дыбыс толқындары қысу толқындары болып табылады. Олар сұйықта да, қатты денеде де қозғала алады. Және қоршаған ортаға байланысты олар әртүрлі жылдамдықпен қозғалады. Ауада олар 330 м/с жылдамдықпен қозғалады, бұл күнделікті өмір үшін соншалықты баяу емес. Сұйықтықта олар 1500 м/с жылдамдықпен қозғалады. Ал жер бетінің көп бөлігін құрайтын гранитте олар 5000 м/с жылдамдықпен қозғалады. Осыны жазып кетейін. 5000 метр немесе гранитте 5 км/с. Мен қазір S-толқындарын саламын, себебі бұл тым кішкентай. Егер сіз бұл аймақты балғамен ұрсаңыз, соққы күші тасты уақытша бүйірге жылжытады. Ол аздап деформацияланады және онымен бірге тастың іргелес бөлігін тартады. Үстіндегі бұл тас содан кейін төмен тартылады және бастапқыда соғылған тас қайта оралады. Ал шамамен миллисекундтан кейін үстіңгі тас қабаты сәл оңға қарай деформацияланады. Содан кейін, уақыт өте келе деформация жоғары қарай жылжиды. Бұл жағдайда толқын да жоғары қарай жылжитынына назар аударыңыз. Бірақ материалдың қозғалысы Р-толқындарындағы сияқты оське параллель емес, перпендикуляр. Бұл перпендикуляр толқындарды көлденең тербелістер деп те атайды. Бөлшектердің қозғалысы толқын қозғалысының осіне перпендикуляр. Бұл S толқындары. Олар P толқындарынан сәл баяу қозғалады. Сондықтан, егер жер сілкінісі болса, алдымен Р толқындарын сезінесіз. Содан кейін P толқындарының жылдамдығының шамамен 60% -ында S-толқындары келеді. Сонымен, Жердің құрылымын түсіну үшін S толқындары тек қатты затта қозғала алатынын есте ұстаған жөн. Осыны жазып алайық. Сіз суда көлденең толқындарды көрдіңіз деп айтуға болады. Бірақ беткі толқындар болды. Біз дене толқындарын талқылап жатырмыз. Су көлемінің ішінде таралатын толқындар. Елестетуді жеңілдету үшін мен су тартамын, мұнда бассейн болады делік. Контексте. Міне осылай. Иә, мен оны жақсырақ сала алар едім. Міне, бассейннің қысқаша көрінісі және сіз онда не болып жатқанын түсінесіз деп үміттенемін. Ал судың біразын сығымдасам, мысалы, өте үлкен нәрсемен соғып, су тез қысылады. Р-толқыны қозғала алады, өйткені су молекулалары олардың жанындағы молекулаларға соғылады, бұл олардың артындағы молекулаларға соғылады. Және бұл қысу, бұл P-толқыны менің әсер ету бағытында қозғалады. Бұл P-толқынының сұйықтықта да, мысалы, ауада да қозғала алатынын көрсетеді. Жақсы. Есіңізде болсын, біз су астындағы толқындар туралы айтып отырмыз. Беткейлер туралы емес. Біздің толқындарымыз су көлемінде қозғалады. Біз балғаны алып, судың берілген көлемін бүйірден ұрдық деп есептейік. Және бұл тек осы бағытта қысу толқынын жасайды. Және басқа ештеңе. Көлденең толқын пайда болмайды, себебі толқынның оның бөліктерінің бүйірден екінші жаққа тербелуіне мүмкіндік беретін серпімділік жоқ. S-толқыны тек қатты денелерде болатын серпімділікті қажет етеді. Бұдан әрі ауада, сұйықтарда және қатты денелерде тарай алатын P толқындарының қасиеттерін және жердің неден тұратынын білу үшін S толқындарының қасиеттерін қолданамыз. Amara.org қауымдастығының субтитрлері
Рэйлей толқындары
Демленген Рэйлей толқындары
Қатты-сұйықтық интерфейсіндегі демпингтік Рэйлей типті толқындар.
Тік поляризациясы бар үздіксіз толқын
Тік поляризациясы бар үздіксіз толқын, берілген ортада дыбыс жылдамдығымен сұйық пен қатты дененің шекарасы бойымен жүгіру.
АКУСТИКАЛЫҚ ТОЛҚЫНДАР (дыбыс толқындары), кеңістікте таралатын серпімді материалдық ортаның (газ тәрізді, сұйық немесе қатты) бұзылуы. Бұзылулар – ортадағы тығыздық пен қысымның тепе-теңдік мәндерінен жергілікті ауытқуы, орта бөлшектерінің тепе-теңдік күйден орын ауыстыруы. Заттың бір бөлшегінен екіншісіне берілетін орта күйінің бұл өзгерістері дыбыс өрісін сипаттайды. Акустикалық толқындарда энергия мен импульс заттың өзін тасымалдамай-ақ беріледі.
Көлемдік икемділігі бар газ және сұйық орталарда бөлшектердің орын ауыстырулары толқынның таралу бағытымен сәйкес келетін бойлық акустикалық толқындар ғана тарай алады. Бұл жағдайда дыбыс қысымы скаляр шама болып табылады. Көлемдіктен басқа ығысу серпімділігіне де ие болатын шексіз қатты орталарда бойлықтармен қатар көлденең (ығысу) акустикалық толқындар да тарай алады; оларда бөлшектердің орын ауыстыруы мен толқынның таралу бағыттары өзара перпендикуляр. Қатты ортадағы дыбыс қысымының аналогы механикалық кернеу тензоры болып табылады. Қатты денелерде шекаралар болған жағдайда акустикалық толқындардың басқа түрлері де пайда болады (серпімді толқындарды қараңыз).
Дыбыс өрісі сипаттамаларының уақытқа тәуелділік түріне сәйкес акустикалық толқындар әртүрлі пішінде болуы мүмкін. Дыбыс өрісінің сипаттамалары синусоидалы заңға сәйкес уақыт пен кеңістікте өзгеретін гармоникалық акустикалық толқындардың ерекше маңызы бар (Толқындарды қараңыз). Кез келген пішіндегі акустикалық толқындар әртүрлі жиіліктегі гармоникалық толқындардың қосындысы (шектеулі жағдайда интеграл) ретінде ұсынылуы мүмкін. Толқынды қарапайым гармоникалық компоненттерге ыдырату нәтижесінде (Дыбыс талдауын қараңыз) дыбыс спектрі алынады.
Төменнен келетін акустикалық толқындардың жиілік диапазоны іс жүзінде шексіз - табиғатта жиілігі герцтің жүзден және мыңнан бір бөлігіне тең акустикалық толқындар бар. Акустикалық толқындар диапазонының жоғарғы шегі олардың затпен әрекеттесуінің физикалық табиғатымен анықталады: газдарда толқын ұзындығы молекулалардың еркін жүру жолынан, ал сұйықтар мен қатты денелерде молекулааралық немесе атом аралық қашықтықтан үлкен болуы керек. Осы негізде 10 9 Гц мәні газдарда, сұйықтарда 10 10 -10 11 Гц, қатты денелерде 10 12 -10 13 Гц жоғарғы жиілік шегі ретінде қабылданады. Жалпы диапазонда акустикалық толқындар адам құлағы арқылы қабылданатын дыбыс аймағын ерекшелейді; бұл аймақтың шартты шекаралары 16 Гц - 20 кГц («дыбыс» термині жиі барлық жиілік диапазонындағы акустикалық толқындарға қолданылады). Төменде инфрадыбыс аймағы, жоғарыда - ультрадыбыстық (2·10 4 Гц - 10 9 Гц) және гипердыбыс (10 9 Гц - 10 13 Гц) орналасқан. Кристаллдардағы гипердыбыстық толқындар кейде оларды фонондармен салыстыра отырып, кванттық теория тұрғысынан қарастырылады.
Акустикалық толқындардың таралуы ең алдымен дыбыс жылдамдығымен сипатталады. Белгілі бір жағдайларда дыбыс дисперсиясы байқалады – акустикалық толқындардың жылдамдығының жиілікке тәуелділігі. Дыбыс тараған сайын дыбыс бірте-бірте әлсірейді, яғни акустикалық толқындардың қарқындылығы төмендейді. Ол көбінесе акустикалық толқын энергиясының жылуға қайтымсыз ауысуымен байланысты дыбысты жұтумен байланысты. Акустикалық толқындардың таралуы толқындық акустика немесе геометриялық акустика әдістерімен қарастырылады. Акустикалық толқындардың жоғары қарқындылығы кезінде олардың пішінінің бұрмалануы және басқа да сызықтық емес әсерлер байқалады (Сызықты емес акустика бөлімін қараңыз).
Дыбыс толқындары естілетін диапазондағы адамдар, сондай-ақ жануарлар әлемінің көптеген өкілдері арасындағы байланыс құралы ретінде қызмет етеді. Акустикалық толқындар әртүрлі орталардың және әртүрлі объектілердің қасиеттері мен құрылымы туралы ақпаратты алу үшін қолданылады. Олардың көмегімен табиғи орталар – атмосфера, жер қыртысы, Дүниежүзілік мұхит зерттеледі, микроскопиялық деңгейде заттардың құрылымдық ерекшеліктері нақтыланады. Адамның практикалық іс-әрекетінде акустикалық толқындар бұйымдардағы ақауларды анықтау үшін қолданылады, медициналық диагностика әдістерінің бірі ретінде қолданылады және оның қасиеттерін өзгерту үшін затқа әсер ету үшін қолданылады.
Лит.: Красильников В.А. Ауадағы, судағы және қатты денелердегі дыбыс және ультрадыбыстық толқындар. 3-ші басылым. М., 1960; Исакович М.А. Жалпы акустика. М., 1973; Скучик Е. Акустика негіздері: 2 томда М., 1976. И.П.Голямина.
Жүктелуде...
