Product Design, Manufacturing & Innovation Resources
بيت » المعاوقة الصوتية في الانعكاس بالموجات فوق الصوتية

المعاوقة الصوتية في الانعكاس بالموجات فوق الصوتية

1920
Scientist performing ultrasonic testing to measure acoustic impedance in a laboratory.

(صورة توضيحية فقط)

صوتي المعاوقة (Z) هي المقاومة الذاتية للمادة لتدفق الصوت، وتُعرَّف بأنها كثافتها (ρ) مضروبة في سرعتها الصوتية (c)، لذا Z = ρc. النسبة المئوية لـ الموجات فوق الصوتية تخضع الطاقة المنعكسة عند الحد الفاصل بين مادتين للاختلاف، أو عدم التوافق، في معاوقاتهما الصوتية. هذا المبدأ هو ما يجعل اكتشاف العيوب ممكناً.

The concept of acoustic impedance is analogous to electrical impedance in circuits and is fundamental to understanding how الموجات فوق الصوتية waves interact with materials. When a wave traveling through a material (Material 1) encounters an interface with a second material (Material 2), part of the wave is reflected and part is transmitted. The amount of reflection is quantified by the reflection coefficient ([latex]R[/latex]), which depends on the acoustic impedances of the two materials, [latex]Z_1[/latex] and [latex]Z_2[/latex].

بالنسبة لموجة ساقطة عموديًا، يُعطى معامل انعكاس الضغط بالعلاقة التالية: R = (Z₂ + Z₁) / (Z₂ + Z₁). تتناسب شدة الموجة المنعكسة، وهي ما يُقاس عادةً، طرديًا مع مربع هذه القيمة. يؤدي التباين الكبير في المعاوقة، كما هو الحال بين الفولاذ (Z₁ ≈ 45 × 10⁶ باسكال.ثانية/متر) والهواء (Z₂ ≈ 415 باسكال.ثانية/متر)، إلى معامل انعكاس عالٍ جدًا (يقارب 100%). لهذا السبب، يسهل الكشف عن الشقوق والفراغات الداخلية المملوءة بالهواء أو الغاز باستخدام الموجات فوق الصوتية؛ فهي تعمل كعواكس مثالية تقريبًا.

على العكس من ذلك، إذا كانت مادتان لهما معاوقتان صوتيتان متشابهتان جدًا، فإن معظم طاقة الصوت ستعبر السطح البيني بأقل قدر من الانعكاس. يُستغل هذا المبدأ في تصميم موصلات الموجات فوق الصوتية (الهلام أو السوائل المستخدمة بين المحول وقطعة الاختبار) وطبقات مطابقة المحول، المصممة بحيث يكون هناك وسيط معاوقة بين عنصر المحول ومادة الاختبار، مما يُحسّن نقل الطاقة ويحسن جودة الإشارة.

UNESCO Nomenclature: 3301
الصوتيات

يكتب

Physical Principle

خلل

أساسيات

الاستخدام

استخدام واسع النطاق

مقدمات

  • العمل التأسيسي للورد رايلي حول نظرية الموجات وعلم الصوت (نظرية الصوت).
  • دراسات انتشار الصوت في المواد الصلبة والسوائل من قبل علماء الفيزياء في القرن التاسع عشر
  • تطوير ميكانيكا الأوساط المتصلة لوصف خصائص المواد
  • أبحاث السونار المبكرة التي تطلبت فهم الانعكاس الصوتي من الأشياء

التطبيقات

  • الاختبار غير المدمر للكشف عن الشقوق (واجهة المعدن والهواء)
  • التصوير الطبي for distinguishing between different tissues and organs
  • تصميم طبقات مطابقة صوتية للمحولات لتحسين نقل الطاقة
  • التنقيب الجيوفيزيائي باستخدام الانعكاس الزلزالي لرسم خريطة جيولوجية تحت السطح
  • تصميم أنظمة التنظيف بالموجات فوق الصوتية

براءات الاختراع:

NA

أفكار ابتكارية محتملة

  • development of ‘acoustically invisible’ coatings for stealth applications
  • مواد ذات معاوقة متدرجة لامتصاص الصوت بشكل مثالي في الغرف الخالية من الصدى
  • أجهزة استشعار جودة الأغذية غير الجراحية التي تقيس النضج من خلال تغيرات المعاوقة
  • المواد الصوتية الخارقة المستخدمة في صنع العدسات فوق الصوتية وأجهزة التمويه
  • مواد هلامية مطابقة للمعاوقة متوافقة حيوياً لتحسين التصوير بالموجات فوق الصوتية الطبية
  • مواد ذكية ذات معاوقة صوتية قابلة للضبط لعزل الصوت بشكل متكيف
  • أجهزة استشعار بالموجات فوق الصوتية للكشف عن الغش في السوائل عن طريق قياس تحولات المعاوقة
  • أنظمة رفع صوتية عالية الدقة باستخدام حقول معاوقة يتم التحكم فيها بدقة
  • أدوات المسح الجيولوجي التي تميز مسامية الصخور بشكل أفضل من خلال تحليل المعاوقة
  • أجهزة استهلاكية لاختبار صحة المعادن الثمينة بناءً على معاوقتها الفريدة
يتعلق بـ: المعاوقة الصوتية، معامل الانعكاس، الاختبار بالموجات فوق الصوتية، الاختبارات غير المدمرة، خصائص المواد، الكثافة، السرعة الصوتية، الواجهة، عدم التطابق، فيزياء الموجات.

السياق التاريخي

المعاوقة الصوتية في الانعكاس بالموجات فوق الصوتية

1910
1910
1920
1920
1920
1922
1924
1910
1910
1910
1920
1920
1920
1922
1925-01-01

(إذا كان التاريخ غير معروف أو غير ذي صلة، على سبيل المثال "ميكانيكا الموائع"، يتم توفير تقدير تقريبي لظهوره الملحوظ)

أحدث الإضافات

أهم المنشورات والمقالات

أفضل الأدوات الأصلية

السنة العاشرة عيد

الصور والتنزيلات بالحجم الكامل متاحة فقط، ومجانية تمامًا، للأعضاء المسجلين.