Дифракция - это отклонения волн от геометрических законов распространения. Она, в частности, возникает при излуче­нии и отражении волн. Звуковые поля, созданные дифракцией исходной волны на препятствиях, называют дифракционными,
или рассеянными, волнами. При УЗ - дефектоскопии различают дифракцию на объемных и плоских препятствиях - реаль­ных или искусственных дефектах.

При дифракции на объемных дефек­тах, которые удобно имитировать цилин­дром (рис. 1.28, а), дифракционные волны обегают дефект и соскальзывают. Особен­но хорошо волны обегания и соскальзыва­ния наблюдаются при падении на дефект поперечной волны с колебаниями в плос­кости рисунка. На рис. 1.29 показано из­меренное А. Х. Вопилкиным [232] отно­шение (в дБ) амплитуд зеркально отра­женного сигнала и первой волны обега - ния-соскальзывания. Это отношение умень­шается с увеличением радиуса цилиндра R. Амплитуда волн обегания-соскальзы - вания при падении продольной волны в ~ 10 раз меньше, чем при падении попе­речной волны.

В случае падения поперечной волны при диаметре цилиндра порядка длины волны основной тип волн обегания Os (см. рис. 1.28) рэлеевская, а волн соскальзыва­ния С поперечная, направленная по каса­тельной к поверхности отражателя. Соот­ношение амплитуд для этого варианта показано на рис. 1.29. При диаметре ци­линдра, значительно большем длины вол­ны, хорошо заметна также обегающая го­ловная волна О/. Волна соскальзывания С' при этом также поперечная, распространяю­щаяся под углом к поверхности, равным

третьему критическом углу ф' = 33° (см. рис. 1.28, а).

При дифракции на плоских (плоско­стных) дефектах (см. рис. 1.28, б) диф­ракционные волны имеют вид расходя­щихся лучей от каждой точки края или ребра Д и Д'дефекта. Это и продольные, и поперечные волны. Точки Д и Д' называ­ют блестящими точками. Например, та­кие волны наблюдают от края трещины. Амплитуды эхосигналов от обоих ребер приблизительно равны.

На рис. 1.30 представлены результа­ты расчетов дифракции продольных волн

на конце трещины [193]. Вертикальная трещина имитирована разрезом. Показано сравнительное распределение амплитуд дифрагированных волн по разным направ­лениям при контроле прямым (а) и на­клонным (б) преобразователями. Видно, что дифракционный сигнал от ребра раз­реза, полученный при использовании сов - вмещенного наклонного преобразователя продольных волн с углом 45° (рис. 1.30, б), будет в 7 раз больше, чем при исполь­зовании прямого совмещенного преобра­зователя (рис. 1.30, а). Фактический выиг­рыш будет не так велик, учитывая потери энергии в призме преобразователя и уве­личение пути УЗ.

Дифракционные волны слагаются между собой и с волнами 3, образовав­шимися в соответствии с геометрически­ми законами (см. рис. 1.28). Происходит сложение волн с учетом их фаз - интерфе­ренция. В результате совпадения или не­совпадения фаз этих волн возникают мак­симумы или минимумы суммарного сиг­нала.

Переходный тип дифракции между объемным и плоским отражателями на­блюдают на моделях дефектов эллиптиче­ской формы. Эллиптический цилиндр в предельных случаях совпадает с круговым
цилиндром (а = Ь) и полосой (Ъ —> 0); b - малая, а а - большая полуоси эллипса. В теории прочности при оценке влияния дефекта на работоспособность конструк­ции используют понятия "коэффициент концентрации" и "коэффициент формы" дефекта. При этом дефект вписывают в эллипс и величина указанных коэффици­ентов определяется соотношением полу­осей эллипса q = b/2a. По этим причинам

изучение дифракции на эллипсе имеет важное значение.

По измерениям А. Х. Вопилкина [232] при уменьшении величины q тип дифрак­ции, отвечающий объемному дефекту, переходит в тип дифракции, соответст­вующий плоскостному дефекту. На рис. 1.31 показана зависимость отношения амплитуд первых двух эхосигналов АА на излучателе-приемнике от величины q. Сплошная линия - среднее значение экс­периментальных данных, штриховые - среднее квадратическое отклонение зна­чений.

Область I соответствует типу ди­фракции на объемном дефекте. Амплитуда волны обегания-соскальзывания значи­тельно меньше зеркального отражения. Область III соответствует дифракции на плоскостном дефекте: сигналы от обеих блестящих точек близки по амплитуде. Область II - промежуточная.

Рефракция — это преломление волн. Применительно к УЗ-волнам под рефрак­цией понимают непрерывное изменение направления акустического луча в среде, скорость в которой изменяется. Рефрак­цию наблюдают, например, в аустенитном сварном шве (см. разд. 5.1.3.1) и при рас­пространении волн в поверхностно зака­ленном слое (см. разд. 7.12). В последнем случае твердость материала с глубиной уменьшается, а скорость звука увеличива­ется. В результате наклонные к поверхно­сти УЗ-лучи искривляются и даже выхо­дят на поверхность ввода. Это явление используют для измерения глубины по­верхностно закаленного слоя.