1. Механические эффекты Силы инерции



страница9/21
Дата22.06.2019
Размер3.17 Mb.
#106274
1   ...   5   6   7   8   9   10   11   12   ...   21

тур, близких к абсолютному нулю. Это открытие зарегистрировано

под номером 133 в следующей формулировке:"Установлено неиз-

вестное ранее явление возникновение в телах, проводящих ток,

перемещенных в магнитном поле, при прохождении через них зву-

ка, электродвижущей силы поперек направления распространенияз-

вука, обусловленной взаимодействием со звуковой волной носите-

лей заряда, находящихся в различных энергетических

состояниях". На основе открытия уже сделано ряд изобретений.
А.с. 512 422: Способ измерения времени релаксации энергии

носителей заряда в кристалле, заключающийся в измерении прово-

димости и разности потенциалов на исследуемом образце, отлича-

ющийся тем, что с целью упрощения и повышения точности измере-

ния, в образец вводят ультразвуковую волну, измеряют разность

потенциалов в направлении распространения волны и проводимость

в перпендикулярном направлении.
А.с. 543 140: Способ усиления поверхностных звуковых волн

в пьезоэлектическом полупроводнике основанный на взаимодейс-

твии звуковых волн с электрическим полем, отличающийся тем,

что с целью повышения эффективности усиления, дрейфовое напря-

жение прикладывается в направлении, перпендикулярном распрост-

ранению поверхностной звуковой волны.

5.4. Волновое движение.
Волна - это возмущение, распространяющееся с конечной

скоростью в пространстве и несущее с собой энергию. Суть вол-

нового движения состоит в переносе энергии без переноса ве-

щества. Любое возмущение связано с каким-то направлением (век-

тор электрического поля в электромагнитной волне, напрвление

колебаний частиц при звуковых волнах, градиент концентрации,

градиент потенциала и т.д.). По взаимоположению вектора возму-

щения и вектора скорости волны, волны подразделяются на про-

дольные (направление вектора возмущения совпадает с направле-

нием вектора скорости) и поперечные (вектор возмущения

перпендикулярен вектору скорости). В жидкостях и газах возмож-

ныв только продольные волны, в твердых телах и продольные и

поперечные.

Волна несет с собой и потенциальную и кинетическую энер-

гию. Скорость волны, т.е. скорость распространения возмущения,

зависит как от вида волны, так и от характеристик среды, нап-

ример, от прочности бетона при затвердевании. Измеряя скорость

распространения ультразвука можно определить, какую прочность

набрал бетон в процессе выпаривания. ("Знание-сила"II,1969)
В Японии предложено пропускать ультразвук через стальные

изделия перпендикулярно тем поверхностям, расстояние между ко-

торыми нужно измерить. Стальные изделия помещались в остную

ванну, которая просвечивалась ультразвуковыми импульсами. Из-

мерив время необходимое для прохождения импульса от каждого

вибратора, определяли внешние разхмеры изделия /заявка Японии

N 51-23193/.
При наличии дисперсии волн (см. раздел 5.4.7.) понятие

скорости волны становится не однозначным; приходится различать

фазовую скорость (скорость распространения определенной фазы

волны) и групповую скорость, являющуюся скорость переноса

энергии, что усложняет различные измерительные работы с по-

мощью различного вида колебаний. В случае же когерентного ко-

лебания фазовая скорость может нести информацию о свойствах

среды.
А.с. 288 407: Способ измерения паросодержания пароводяных

смесей и количества парогазовых включений по а.с. N'131138,

отличающийся тем, что с целью повышения точности и чувстви-

тельности при измерениях паросодержания в высокочастотных

трактах с большими потерями, отраженный сигнал, фаза которого

характеризует измеряемый параметр, выделяют из высокочастотно-

го тракта, усиливают, ограничивают по амплитуде и сравнивают

его фазу с фазой опорного когерентного высокочастотного коле-

бания.
А.с. 412 421: Способ измерения скорости ультразвука в

средах основанный на определении времени рапространения коле-

баний с помощью фазового сдвига, отличающийся тем, что с целью

повышения точности измерения, модулируют колебания по фазе и

одновременно пропускают через исследуемую и эталонную среду,

измеряя на границах обеих сред относительную величину фазы ко-

лебаний, и по результатам измерения находят скорость ультраз-

вука в исследуемой среде.

5.4.1. Стоячие волны.


При наличии каких-либо неоднородностей в среде имеют мес-

то явления преломления и отражения волн. Если возбуждаемые в

среде волны отражаются от каких-то границ (препятствий), то

при определенном сдвиге фаз в результате наложения прямой и

отраженной волны может возникнуть стоячая волна с характерным

расположением максимумов возмущения (узлов и пучностей). При

наличии стоячей волны переноса энергии через углы нет, и в

каждом участке между двумя узлами наблюдается лишь взаимопрев-

ращение кинетической и потенциальной энергии.
А.с. 337 712: Способ определения модуля упругости бетона

путем ультразвукового прозвучивания образца, отличающийся тем,

что с целью повышения точности, фиксируют частоту ультразвуко-

вых колебаний при возникновении стоячей волны и по ней судят о

модуле упругости бетона.
А.с. 488 170: Способ ипытания кабельных изделий на виб-

ростойкость путем создания колебаний в закрепленном по концам

образца, находящемся под натяжением, отличающийся тем, что с

целью повышения надежности испытаний кабель-буксирных комплек-

таций, на образце кабеля закрепляют соединитель, идентичный по

весу, размерам, и элементам фиксации муфте изделия, концы зак-

репляют шарнирно, возбуждают в нем стоячие волны, а соедини-

тель размещают в узле стоячей волны.


5.4.2. Эффект Доплера-Физо.
Еслирегистрировать колебания в точке, расположенной на

каком-либо расстоянии от источника колебаний и неподвижной от-

носнего, то частота регистрируемых колебаний будет равна час-

тоте колебаний источн Если же источник и приемник приближаются

друг к другу, то частота регистрируемых колебаний будет выше

частоты колебаний источника. При взаимном удалении приемника и

источника приемник будет регистрировать понижение частоты ко-

лебаний. При этом изменение частоты зависит от скорости взаим-

ного движения источника и приемника. Этот эффект был впервые

открыт Доплером в акустике, позже его независимо открыл Физо и

рассмотрел его в случае световых колебаний.

На основе этого эффекта создан прибор для измерения ско-

рости супертанкеров при швартовых операциях,, длина волны ис-

пользована малая (микроволновый сигнал). Очевидно подобный

прибор может быть использован и в других областях техники.
Патент США 3 555 899: Установка для ультразвукового изме-

рения расхода жидкостей в трубопроводе. Имеется устройство для

создания двух траекторий распространения ультразвука между

противоположными боковыми стенками трубопровода и устройство,

которое направляет эти траектории таким образом, что они рас-

полагаются в плоскости, проходящей через параллельно продоль-

ные прямые, и наклонены к обоим прямым под взаимно дополняющи-

ми углами. Установка имеет устройство, которое посылает

ультразвуковые колебания в двух противоположных направлениях

по каждой из двух траекторий. Расход определяется путем изме-

рения скорости распространения колебаний по направлению потока

и навстречу потоку и вычисления среднего значения разности

между указанными различными скоростями. Распространение звуко-

вых колебаний по одной траектории может быть обеспечено путем

отражения ультразвуковых колебаний, идущих по другой траекто-

рии.
Патент США 3 564 488: Прибор для измерения скорости дви-

жущихся обьектов, например, для измерения скорости движения

тела по рельсам. По одному из рельсов пускаются ультразвуковые

волны. В приборе имеется пьезоэлектрический преобразователь

который служит для обнаружения доплеровской частоты в отражен-

ном сигнале, исходящеи от точки, расположенной вблизи места

контакта движущегося тела с рельсом. Частота Допплера исполь-

зуется для измерения скорости движущегося по рельсам обьекта.

5.4.3. Поляризация.


Поляризация волн - нарушение осевой симметрии поперечной

волны относительно направления распространения этой волны. В

неполяризованной волне колебания (векторов смешения и скорости

частиц среды в случае упругих волн или векторов напряженностей

электрического и магнитного полей в случае электромагнитных

волн) в каждой точке пространства по всевозможным направлениям

в плоскости, перпендикулярной направлению распрстранения вол-

ны, быстро и беспорядочно сменяют друг друга так, что ни одно

из этих направлений колебаний не является преимущественным.

Поперечную волну называют поляризованной, если в каждой точке

пространства направление колебаний сохраняется неизменным (ли-

нейнополяризованным) или изменяется с течением времени по оп-

ределенному закону - (циркулярно или элептическиполяризован-

ной).


Поляризация может возникнуть вследствие отсутствия осевой

симметрии в возбуждающем волну излучателе (например, в лазе-

рах), при отражении и приломлении волн на границе двух сред

(наибольше степень поляризации имеет место при отражении под

углом Брюстера тангенс угла равен коэффициенту преломления от-

ражающей среды) при рапространении волны в анизотропной среде.


А.с. 269 588: Способ определения стойкости стекла в спаях

с металлом к электролизу, состоящий в том, что через термоста-

тированный образец пропускается электрический ток, причем нап-

ряжение питающего источника остается постоянным, и измеряют

величину тока, проходящего через образец, отличающийся тем,

что с целью повышения точности наблюдений, о ходе процесса

электролиза судят по измерению картины механических напряжений

в местах спая с металлом, наблюдаемой в лучах поляризованного

света.
А.с. 452 786: Способ магнитного контроля ферромагнитных

материалов, заключающийся в том, что на поверхность предвари-

тельно намагниченного материала наносят индикатор и по рисун-

ку, образованному под воздействием полей рассеяния, судят о

качестве изделия, отличающийся тем, что с целью повышения его

чувствительности, в качестве индикатора используют монокрис-

таллическую пленку магний-марганцевого феррита с полосовой до-

менной структурой, а изменение состояния индикатора наблюдают

в поляризованном свете.
А.с. 221 345: Способ контроля кристаллизации кондитерских

масс, например, ирисной, в процессе производства путем микрос-

копирования исследуемого образца, отличающийся тем, с целью

повышения точности контроля, микроскопирование осуществляют в

проходящем поляризованном световом луче с измерением при этом

интенсивности светового потока с последующим определением со-

держания кристаллов.
А.с. 249 025: Способ оценки распределния контактных нап-

ряжений по величине деформации пластичной прокладки, распола-

гаемой в зоне контакта между соприкосающимися поверхностями,

отличающийся тем, что с целью повышения точности, в качестве

пластичной прокладки используют пленку из оптически чувстви-

тельного материала, которую затем просвечивают поляризованным

светом в направлении действия контактных сил, и по картине по-

лос судят о распределении контактных напряжений.


5.4.4. Вобщем случае д и ф р а к ц и я - это отлонения

волновых движений от законов геометрической /прямолучевой/ оп-

тики. Если на пути распространения волны имеется препятствие,

то на краях препятствия наблюдается огибание волной края. Если

размеры препятствия велики по сравнению с длиной волны, то

распрстранение волны почти не отклоняется от прямолинейного,

т.е. дифракционные явления не значительны. Если же размеры

препятствия сравнимы с длиной волны, то наблюдается сильное

отклонение от прямолинейного распространения волнового фронта.

При совсем малых размерах препятствия волна полностью его оги-

бает - она "не замечает" препятствия. Очевидно, величина отк-

лонения /количественная характеристика дифракции/ при заданном

препятствии будет зависеть от длины волны; волны с большей

длиной будут сильнее огибать препятствие.

Такое разделение волны используется в дифракционных

спектроскопах, где белый свет /совокупность волн различной

длины/ располагается в спектр с помощью дифракционной решетки-

системы частых полос.


В авторском свидетельстве N'249 468 изменение дифракцион-

ной картины при изменении размеров препятствий использовано

для градировки магнитного поля, под действием которого изменя-

ются параметры ферромагнитной пленки с полосовой доменной

структурой: Способ градировки магнитного поля спомощью этало-

на, отличающийся тем, что с целью повышения точности и упроще-

ния процесса градуровки эталон, в качетве которого использова-

на тонкая ферромагнитная пленка с полосовой доменной

структурой, на которую нанесен магнитный коллоид, намагничива-

ют под определенным углом к направлению силовых линий градуи-

руемого поля, освещают его светом и наблюдают диффрагировавший

на эталоне луч света, затем увеличивают градуируемое поле по

величине, при которой исчезает наблюдаемый луч, сопоставляют

эту величину с известным значением поля переключения эталона.


А.с. 252 625: Способ определения статистических характе-

ристик прозрачных диэлектрических пленок, заключающийся в том,

что через исследуемую пленку пропускают луч света, отличающий-

ся тем, что с целью упрощения процесса и сокращения времени

определения, на пути луча когенентного света за исследуемой

пленкой устанавливают экран с отверстием, вращают исследуемую

пленку в плоскости, перпендикулярной оси луча, получают усред-

ненную дифракционную картину от отверстия и затем из сравнения

полученной усредненной дифракционной картины с расчетной кар-

тиной определяют статические характеристики пленки.


5.4.5. Интенференция волны.
Явление, возникающее при наложении двух или нескольких

волн и состоящее в устойчивом во времени их взаимном усилении

в одних точках пространства и ослаблении в других в зависимос-

ти от соотношения между фазами этих волн. Интерференционная

картина может наблюдаться только в случае когерентных волн, т.

е. волн, разность фаз которых не зависит от времени. При ин-

терференции поперечных волн помимо когерентности волн необхо-

димо, чтобы им соответствовали колебания, совершающиеся вдоль

одного и того же или близких напрвлений: поэтому две когерент-

ные волны, поляризованные во взаимно перпендикулярных направ-

лениях интерферировать не будут. Существует много различных

методов получения когерентных волн: наиболее широко распрост-

раненными Являются способы, основанные на использовании прямой

и отраженной волны; если отраженная волна направлена точно на-

зад т.е. на 180 градусов, то могут возникнуть стоячие волны.

А.с. 154 676: Способ определения абсолютного значения ус-

корения силы тяжести, отличающийся тем, что с целью повышения

точности измерения абсолютного значения ускорения силы тяжес-

ти, время падения измеряют путем подсчета количества временных

периодических интервалов, задаваемых эталоном частоты, в пери-

од между моментами совпадения отрезков пути свободного падения

с длиной трубчатого концевого эталона, сличаемых интерференци-

онным методом в процессе свободного падения тела.
Патент США 3 796 493: Аппарат для измерения шага резьбы

прецизионного ходового винта посредством оптической интерфе-

ренции. Два чувствительных элемента приводят в контакт с одной

и той же стороной резьбы винта в двух точках, фазы которых от-

личаются на 180 градусов. Щупы смонтированы на направляющей,

которая может перемещаться в любом направлении на каретке, в

плоскости, параллельной плоскости движения каретки вдольоси

винта, регулируют таким образом, чтобы она приблизительно рав-

нялась шагу винта. Средняя точка между сферическими концами

двух щупов располагается в вершине кубического уголкового от-

ражателя, смонтированного на направляющей. Световой луч от

уголкового кубического отражателя отражается рефлектором. Шаг

резьбы измеряют используя интерференцию между световыми луча-

ми, разделенными полупрозрачным зеркалом. Один из лучей испы-

тывает отражения от уголкового отражателя и рефлектора. Изме-

ренную величину сравнивают с эталонным шагом.


5.4.6. Голография.
Явления интерференции и дифракции волн лежат в основе

принципиально нового метода получения обьемных изображений

предметов - голографии.

Теоретические предпосылки голографии существовали давно /

Д.Габор, 1948г./, однако практическое ее осуществление связано

с появлением лазеров - источников света высокой интенсивности,

когерентности и монохроматичности.

Суть голографии состоит в следующем. Обьект освещают ко-

герентным светом и фотографируют интерференционную картину

взаимодействия света, рассеянного обьектом, с когерентным из-

лучением источника, освещающего обьект. Эта интерференционная

картина - чередование темных и светлых областей сложной конфи-

гурации, зарегистрированная фотопластинкой и есть голограмма.

Она не имеет никакого сходства с обьектом, однако несет в себе

полную визуальную информацию о нем, так как фиксирует распре-

деление амплитуд и фаз волнового поля - результата наложения

опорной когерентной волны и волн, дифрагированных на обьекте.

Для восстановления изображения голограмму освещают опорным

пучком света, который дифрагируя на неоднородностях почернения

фотоэмульсии, дает обьемное изображение, обладающей полной ил-

люзией реального обьекта.

Голограммы обладают рядом интересных особенностей. Напри-

мер, если голограмму расколоть на несколько кусков, то каждый

из них при просвечивании дает полное изображение предмета, как

и целая голограмма. Изменяются лишь четкость изображения и

степень обьемности. Если же с голограммой контактным способом

снять обращенную копию /негатив/, то изображение полученное от

этой копии все равно останется позитивным.

Одно из фундаментальных открытий в области голографии

принадлежит Ю.Н.Денисюку, осуществившему голографию в стоячих

волнах. Открытие зарегистрировано под N'88 со следующей форму-

лой:


"Установлено ранее неизвестное явление возникновения

пространственного неискаженного цветного изображения обьекта

при отражении излучения от трехмерного элемента прозрачной ма-

териальной среды, в которой распределение плотности вещества

соответствует распределению интенсивности поля стоячих волн,

образующихся вокруг обьекта при рассеянии на нем излучения".

Такие трехмерные галограммы на стадии восстановления нео-

бязательно освещать когерентным излучением,- можно пользовать-

ся обычным источником света.

Возможности использования голографических методов неис-

черпаемы. Например, если процессы регистрации и восстановления

производить при разных длинах волн, то изображение обьекта во

столько раз, во сколько длина волны восстановления больше дли-

ны волны регистрации /голографический микроскоп/. С помощью

голографии можно получать интерференционные картины от обьек-

тов, диффузно рассеивающих свет. Совмещая голографическое

изображение с самим обьектом и изучая интерференционную карти-

ну, можно зафиксировать самые незначительные деформации обьек-

та.
А.с. 250 465: Способ определения чистоты обработки по-

верхности изделия...., отличающийся тем, что с целью повышения

чувствительности способа, сначала получают голограмму контро-

лируемого изделия, производят освещение поверхности изделия,

накладываемое на него восстановленное с голограммы его дейс-

твительное изображение, и регистрируют при этом интенсивность

зеркально и диффузно отраженного от поверхности изделия излу-

чения, затем изменяют взаимное расположение изделия и его

действительного изображения на величину большую, чем средняя

высота микронеровностей поверхности, регистрируют интенсив-

ность зеркально отраженного от поверхности изделия и по соот-

ношению этих интенсивностейопределяют чистоту обработки по-

верхности.
США патент N' 3 797 944: Испытание без разрушения

пористых акустических панелей. В процессе испытания получают

усредненную по времени голографическую фотографию перефориро-

ванно поверхности акустической панели, имеющей ячеистую струк-

туру. При этом панель подвергается воздействию акустического

излучения заданной интенсивности, частота которой равна часто-

те ячейки панели. Затем полученную фотографию просматривают,

направляя через нее лазерный луч. Световые завихрения получен-

ные на фотографии соответствуют хорошим ячейкам, тогда как

темные участки соответствуют нерабочим или дефектным ячейкам.

Если резонансная частота ячейки неизвестна, то ее можно опре-

делить получая изображение поверхности в реальном масштабе

времени в отсутствие акустического возбуждения. Затем перфори-

рованные листы просматривают через полученное изображение,

подвергая перфорированную поверхность воздействию акустическо-

го излучения с медленно меняющейся частотой при постоянном

уровне интенсивности и регулируя возникновение завихрений, со-

ответствующих резонансу.


Голография дает возможность создать оптическую память

чрезвычайно большой емкости. С ее помощью успешно решается

проблема машинного распознавания образов. Можно сделать так,

что проекция на голограмму одних образцов будет вызывать появ-

ление других, определенным образом связанным с первым (ассоци-

ативная память).

Существенно, что голографическое изображение можно полу-

чать не только с помощью электромагнитных, но и акустических

волн. Когерентные ультразвуковые волны дают возможность осве-

щать большие обьекты. Следовательно можно получить трехмерное

изображение внутренних частей обьекта, например, человеческого

тела, недр Земли, толщи океана.


США патент 3 585 848: Аппарат для записи акустических

изображений и голограмм и метод их записи. Обьект облучается

акустическими волнами для создания поля акустических колебаний

в отражающей поверхности, в аппарате предусмотрено устройство

разверстки бегущим лазерным пятном для сканирования поверхнос-

ти коллимированным лучом света. Изменения отражаемой от по-

верхности компоненты луча обеспечивают генерацию выходного

сигнала, изменения частоты котрого соответствуют изменениям

интенсивности акустических колебаний в плоскости поверхности

обьекта. Выходной сигнал гетеродинируется с опорным сигналом,

частота которого выдерживается в заданном соотношении с часто-


Каталог: upload -> iblock -> 194
iblock -> Перечень работ и услуг по содержанию и ремонту общего имущества в многоквартирном доме
iblock -> Часы-смартфон
iblock -> Руководство пользователя для телефона Apple iPhone 6
iblock -> Руководство по эксплуатации Методика калибровки Технические характеристики. Минимальный радиус кривизны поверхностей контролируемых изделий, 6мм
iblock -> Технические требования
iblock -> Технологические карты
iblock -> Оптимизация процесса восстановления измененных и уничтоженных маркировочных обозначений на блоках двигателей транспортных средств
iblock -> Инструкция по эксплуатации Температурный gsm извещатель Grinson T7 Благодарим Вас за выбор температурного gsm извещателя Grinson T7
194 -> Гимназия №76 г. Челябинск. «Кока-кола»: новые вопросы старой проблемы


Поделитесь с Вашими друзьями:
1   ...   5   6   7   8   9   10   11   12   ...   21




База данных защищена авторским правом ©vossta.ru 2022
обратиться к администрации

    Главная страница