В композиционных материалах воз­никает задача проверки процентного со­держания связующего и наполнителя. От состава материала зависит его плотность. Если массовая доля наполнителя F = т2/{щ +т2), где тх и т2 - массы

связующего и наполнителя, то плотность материала

P = PlP2/[P2 -^(Р2 — Pi )] -

Оценку плотности, а следовательно состава материала, выполняют по измене­нию скорости распространения продоль­ных волн. Если волновые сопротивления в связующем и наполнителе отличаются не более чем на 30 ... 40 %, то скорость звука в композиционном материале определяет­ся как среднеарифметическое из скоростей звука Сі и с2 в компонентах [247]:

c = ^c2+(l-F)c,,

где q - коэффициент структуры, учиты­вающий тип наполнителя и направление распространения ультразвука к направле­нию основы. Отсюда

F = {c-c)l{qc2-cx).

В случае большого различия волно­вых сопротивлений веществ (например, для пенопласта, где наполнитель - воздух с волновым сопротивлением Z, близким к 0) формула для с неверна. В этом случае зависимость скорости от состава материа­ла определяют эмпирически, однако воз­можность контроля величины F по скоро­сти звука сохраняется.

В многослойных конструкциях воз­никает задача определения плотности внутреннего слоя. Ее решают, измеряя коэффициент отражения от границы слоев по отношению к общему донному эхосиг - налу. Этим же способом можно оценить плотность однослойного материала, если погрузить его в иммерсионную жидкость с известным волновым сопротивлением и рассматривать ее как верхний слой.

Для контроля плотности материалов используют эходефектоскоп с частотой, обеспечивающей удовлетворительное прохождение ультразвука через контроли­руемые материалы. Для стеклопластиков применяют частоты около 0,5 МГц. Про­странственная длительность импульса должна быть меньше удвоенной толщины контролируемого слоя, чтобы обеспечива­лось разрешение импульсов.

Пористость металлов определяют по изменениям скорости и коэффициента затухания УЗ. Например, в [55] установ­лено, что в бериллии, полученном прессо­ванием из порошка, при уменьшении плотности на 4,3 % под влиянием порис­тости, скорость уменьшается на 5 %, а коэффициент затухания на частоте 20 МГц увеличивается приблизительно в 2 раза. Однако точность измерения скорости на порядок выше, чем коэффициента затуха­ния.

Повышение частоты до 50 МГц уве­личивает изменение коэффициента зату­хания до 6 раз, что делает целесообразным на высоких частотах контроль пористости по измерению коэффициента затухания. Повышение частоты до 55 МГц приводит к тому, что коэффициент затухания при том же измерении пористости возрастает в 6 раз [54]. В этом случае становится целе­сообразным контроль пористости по зату­ханию. Вопросы контроля пористости рассмотрены также в разд. 7.14.