Full resolution (JPEG) - On this page / på denna sida - H. 39. 28 september 1946 - Materialprovning med ultraljud, av Josef Bick
<< prev. page << föreg. sida << >> nästa sida >> next page >>
Below is the raw OCR text
from the above scanned image.
Do you see an error? Proofread the page now!
Här nedan syns maskintolkade texten från faksimilbilden ovan.
Ser du något fel? Korrekturläs sidan nu!
This page has never been proofread. / Denna sida har aldrig korrekturlästs.
<J938
TEKNISK TIDSKRIFT
ljudets väg i stål och grundtonens frekvens som
slående våg
där /p= —
erhålles medelvärdet för ljudhastigheten cm enligt
formeln
_ ci • Ci [Ii + hd
Cl h + c2 h
där Ci >= ljudhastigheten i kvarts 1= 5 450 m/s
cv = ljudhastigheten i stål 1= 5 100 m/s
Cm
Egenfrekvensen fiE = — där /f ’= + /3 + /4.
Anordningens egenfrekvens är således mindre
än kvartsens egenfrekvens.
I anordningen alstras också grundtoner
härrörande från själva kvartsen och från
stålelektroderna.
Våglängden för en frekvens av 1 Mp/s =yjär
Fe Cu Hg H..;0_
5,1 3,9 1,45 1,49 mm
Går ultraljudet över från ett medium till ett
annat passerar en del av ljudet genom
gränsskiktet under det att en del reflekteras. Om
ljudvågorna infalla vinkelrätt mot gränsskiktet vid
förhållandevis liten våglängd i jämförelse med det
undersökta materialets utsträckning i
ljudriktningen, blir den reflekterande energin i
förhållande till den totala
__ /gl Cl-Q2 c2\2
\Qi ci + ø2 cj
varvid q |= tätheten
c <= ljudhastigheten i medierna 1 resp. 2.
Värdet på r för olika kombinationer av medier
framgår av följande tabell:
%
vatten—stål ..................... 86
olja—stål ....................... 88
kvarts—stål ..................... 21,5
kvarts—kvicksilver .............. 2,3
stål—kvicksilver ................. 11,5
stål—luft.....................ca 100
Härav kan man utläsa, vilka
materialkombinationer, som skulle vara fördelaktiga att använda
med hänsyn till förlusterna vid gränsytorna.
Tyvärr är det emellertid icke enbart förlusterna vid
gränsytorna, som äro bestämmande för valet av
kopplingsmedier. Reflexioner uppträda ej endast
i gränsytorna mellan två medier utan också på
grund av inhomogeniteter i själva materialet. Till
en del absorberas också ultraljudet i materialet.
Denna absorption ökar med kvadraten på
frekvensen men är förhållandevis ringa och har en
underordnad betydelse för de här
ifrågakommande godstjocklekarna.
Ultraljudsvängningar med en frekvens på
ungefär 1 Mp/s fortplanta sig praktiskt taget rätlinjigt
genom ett material. Om ett fel ligger i
ultraljudets väg, så kommer det således att bakom felet
uppstå ett ljudfritt område, som sträcker sig till
materialets bakom felet liggande fria yta.
Teoretiskt sett skulle det vara tillräckligt att placera
en ljudmottagare på denna yta, för att konstatera
om materialet är felfritt eller icke (se fig. 2). I
praktiken är emellertid detta förenat med vissa
svårigheter.
Valet av frekvenser bestämmes av det
förhållandet, att ljudvågorna böjas av vid felet, så att
"ljudskuggan" blir mindre än felet självt, som
visas i fig. 3. Med användning av följande
beteckningar
D \= felets "diameter",
Ds ljudskuggans "diameter" på ytan,
l 1= felets medelavstånd från ytan,
ö 1= böjningsvinkeln 1= arc sin |l,22 ßj,
X 1= våglängden i materialet
erhålles
Ds = D — 2 / tg <5
varvid böjningsvinkeln kan beräknas ur formeln
sin <31= 1,22 ~
Den teoretiska gränsen för felskönjbarheten
bestämmes av D, t= 0, vilket ger
D = 2’l-tgd
Härur kan man beräkna den frekvens, som
erfordras, för att fel av en given storlek skall kunna
påvisas.
Den största svårigheten vid
ultraljudundersökningar äv material ligger i att kunna åstadkomma
en fullkomligt luftfri kontakt mellan apparaturen
och det material, som skall undersökas. Det allra
minsta luftskikt hindrar nämligen
ultraljudgenomgången och har således samma verkan, som
ett fel i materialet.
Fig. 1. Koartskristaller mellan
två stålplåtar; ab stål; c kvarts.
Fig. 2. Principiell anordning vid
ultraljud-provning; a mottagare; b sändare; c fel i
materialet.
Fig. 3. "Ljudskuggans" storlek är
beroende av frekvensen,
avståndet från g t an och felets storlek.
<< prev. page << föreg. sida << >> nästa sida >> next page >>
