Контроль состояния диэлектрика.

Для некоторых диэлектрических материа­лов актуальна задача контроля распреде­ления электрических полей, контроля электрических свойств. Физическая сущ­ность метода заключается в возникнове­нии электрического сигнала при прохож­дении акустической волны через объем электризованного диэлектрика [62].

Контролируемая диэлектрическая пластина б (рис. 7.82) имеет на поверхно­сти электроды, с помощью которых изме­ряется возникающий электрический сиг­нал. Пластина крепится в ячейке 2. Лучом лазера 1 в пластине возбуждают ультра-

звуковые колебания. Параметры луча из­меряют блоком 5. Сигналы с пластины проходят через широкополосный усили­тель 3 и подаются на осциллограф 4.

В ячейке создается известная раз­ность электрических потенциалов. Лазер­ный луч сканирует поверхность пластины. Параметры ультразвуковой волны про­порциональны энергии лазерного излуче­ния. Осциллограф измеряет плотность объемного электрического заряда и на­пряженность электрического поля. В каче­стве примера на рис. 7.83 показано изме­ренное УЗ пространственное распределе­ние плотности электрического заряда в пластине из фторопласта.

Магнитоакустическая дефектоско­пия. В ферромагнетиках существует явле­ние магнитоакустического резонанса [142]. Он проявляется в повышенном ре­зонансном затухании УЗ в результате воз­буждения акустической волной спиновой волны. Это происходит под действием магнитострикции, сопровождающей аку­стическую волну. Магнитоакустический резонанс (МАР) наблюдается на частотах выше 1 МГц.

На рис. 7.84 показано изменение ам­плитуды акустического сигнала Аю в зави­симости от напряженности магнитного поля в марганец-цинковой шпинели на частоте 30 МГц. Большой минимум обу­словлен движением границ доменов, при­водящем к увеличению затухания. На его фоне заметен зубчик, соответствующий МАР. Предложенный метод имеет целью определить наличие областей, где возни­кает МАР.

Исследование чистоты металлов.

По затуханию ультразвука оценивают содержание примесей, нарушающих кри­сталлическую структуру чистых мате­риалов, например алюминия [110]. Для этой цели используют измерение декре­мента затухания с помощью так называе­мого "времени звучания", т. е. интервала времени, за которое многократные отра­жения ультразвука в слитке алюминия с

плоскопараллельными поверхностями уменьшаются от некоторого выбранного значения до определенного уровня.

Ультразвуковые измерения чистоты алюминия марки А999 проводят на ци­линдрических образцах диаметром 13, высотой 25 мм, прошедших строго регла­ментируемую термомеханическую подго­товку. Небольшие поперечные размеры образца позволяют не учитывать дифрак­ционное расхождение лучей. Ультразву­ковые измерения удовлетворительно сов­падают с контролем чистоты по измере­нию электросопротивления, которые про­водят при температуре 4,2 К, что вызывает затруднения. Они включены в ГОСТ на контроль чистоты алюминия. Установлено время послезвучания 500 мкс, при котором чистота считается удовлетворительной.

Предлагается использовать ультра­звуковой метод для контроля еще более чистого алюминия марки А9999 [351]. Для повышения точности измерений исполь­зовался резонансный метод с единообраз­ным способом крепления и возбуждения образцов диаметром 8 и высотой 50 мм, исключающим их повреждение. Образцы

приклеивали с помощью салола к тонкой шайбе с тремя выступами, которая вкла­дывалась в электродинамический возбу­дитель.

Основная измеряемая характеристи­ка- декремент затухания на резонансной частоте колебаний (около 50 кГц). Метод оказался более чувствительным, чем из­мерение электросопротивления. При из­менении температуры испытаний от 293 до 4,2 К электросопротивление уменьшалось в 9 раз, а декремент затуха­ния в 18 раз.