популярно о природе звука

Ультразвуковая дефектоскопия

Первые работы по использованию ультразвука для обнаружения трещин в металлах были проведены в начале 30-х годов нашего столетия. В 1933 году Мюльхаузер запатентовал первую систему такого рода. В ней ультразвуковой пучок направлялся на исследуемый образец, а с помощью второго преобразователя регистрировался ультразвук, прошедший через образец. При этом области полной «тени» легко распознаваемы; те же участки, в которых интенсивность передаваемого сигнала лишь несколько изменяется, различить значительно сложнее.

Одним из пионеров в области ультразвукового контроля   был   советский   ученый   С. Я. Соколов.

В 1935 году он предложил более усовершенствованную методику подобных экспериментов, в соответствии с которой преобразователь и исследуемый образец помещаются в жидкость, что обеспечивает лучшую взаимосвязь между ними. С тех пор именно так и проводятся исследования. Соколов намного опередил свое время, создав первую ультразвуковую «камеру», в которой можно получать действительное изображение трещины. При его методе, в настоящее время значительно усовершенствованном, предусматривается использование большого пьезоэлектрического приемного преобразователя, в котором под действием ультразвука возникают электрические заряды. Затем поверхность преобразователя сканируется либо механически, либо с помощью электронного пучка; в результате «рисуется картина» трещины.

Ультразвуковое исследование материалов по методам Мюльхаузера и Соколова заложило основу неразрушающего ультразвукового контроля (дефектоскопии). Впрочем, использование данного метода связано с определенной трудностью: возникающие в образце стоячие волны полностью «глушат» полезные сигналы. Однако с изобретением рефлектоскопа эта и другие трудности канули в прошлое. Рефлектоскоп, представляющий собой часть сонарной установки в миниатюре, был изготовлен в 1942 году американским ученым Файерстоуном. В этом приборе передающий преобразователь посылал импульс ультразвука в исследуемый материал, а отраженные сигналы фиксировались либо им же, либо расположенным рядом приемным преобразователем. За четверть века, прошедшую со времени создания первого рефлектоскопа, подобные устройства значительно усложнились. Ныне они применяются для самых различных исследований как в промышленности, так и в сельском хозяйстве, начиная от обнаружения тончайших трещин в железнодорожных рельсах и кончая определением упитанности крупного рогатого скота и свиней, причем результаты таких исследований можно записывать на фотопленке. Для животных эта методика совершенно безболезненна. В настоящее время она широко применяется во всем мире на ярмарках и выставках крупного рогатого скота.