Acoustic Impedance in Ultrasonic Reflection
ध्वनिक प्रतिबाधा (Z) किसी पदार्थ का ध्वनिक प्रवाह के प्रति आंतरिक प्रतिरोध है, जिसे उसके घनत्व (ρ) को उसके ध्वनिक वेग (c) से गुणा करके परिभाषित किया जाता है, इसलिए Z = ρc। अल्ट्रासोनिक दो पदार्थों की सीमा पर परावर्तित ऊर्जा उनके संबंधित ध्वनिक प्रतिबाधाओं में अंतर, या बेमेल, द्वारा नियंत्रित होती है। यही सिद्धांत दोषों का पता लगाना संभव बनाता है।
ध्वनिक प्रतिबाधा की अवधारणा परिपथों में विद्युत प्रतिबाधा के समान है और यह समझने के लिए मूलभूत है कि पराबैंगनी तरंगें पदार्थों के साथ कैसे परस्पर क्रिया करती हैं। जब एक तरंग किसी पदार्थ (पदार्थ 1) से होकर गुजरती है और दूसरे पदार्थ (पदार्थ 2) के साथ एक सतही संपर्क बनाती है, तो तरंग का कुछ भाग परावर्तित होता है और कुछ भाग संचारित होता है। परावर्तन की मात्रा को परावर्तन गुणांक (R) द्वारा मापा जाता है, जो दोनों पदार्थों की ध्वनिक प्रतिबाधाओं, Z1 और Z2 पर निर्भर करता है।
सामान्य आपतन पर किसी तरंग के लिए, दाब परावर्तन गुणांक [latex]R = (Z_2 → Z_1) / (Z_2 + Z_1)[/latex] द्वारा दिया जाता है। परावर्तित तरंग की तीव्रता, जिसे आमतौर पर मापा जाता है, इस मान के वर्ग के समानुपाती होती है। प्रतिबाधा में बड़ा अंतर, जैसे कि स्टील ([latex]Z लगभग 45 × 10^6[/latex] Pa·s/m) और हवा ([latex]Z लगभग 415[/latex] Pa·s/m) के बीच, बहुत उच्च परावर्तन गुणांक (लगभग 100%) उत्पन्न करता है। यही कारण है कि आंतरिक दरारें और रिक्त स्थान, जो हवा या गैस से भरे होते हैं, अल्ट्रासाउंड द्वारा आसानी से पता लगाए जा सकते हैं; वे लगभग पूर्ण परावर्तक के रूप में कार्य करते हैं।
Conversely, if two materials have very similar acoustic impedances, most of the sound energy will pass through the interface with minimal reflection. This principle is exploited in the design of ultrasonic couplants (gels or liquids used between the transducer and the test piece) and transducer matching layers, which are designed to have an impedance intermediate between the transducer element and the test material to maximize energy transmission and improve signal quality.
UNESCO Nomenclature: 3301
ध्वनिकी
शगुन
- लॉर्ड रेले की तरंग सिद्धांत और ध्वनिकी पर आधारित मूलभूत कृति ("ध्वनि का सिद्धांत")
- studies of sound propagation in solids and fluids by 19th-century physicists
- development of continuum mechanics to describe material properties
- early sonar research which required understanding of acoustic reflection from objects
आवेदन
- non-destructive testing for detecting cracks (metal-air interface)
- medical imaging for distinguishing between different tissues and organs
- design of acoustic matching layers for transducers to improve energy transmission
- geophysical prospecting using seismic reflection to map subsurface geology
- ultrasonic cleaning systems design
संभावित नवाचार विचार
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संबंधित विषय: ध्वनिक प्रतिबाधा, परावर्तन गुणांक, अल्ट्रासोनिक परीक्षण, एनडीटी, पदार्थ गुणधर्म, घनत्व, ध्वनिक वेग, इंटरफ़ेस, बेमेल, तरंग भौतिकी।