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물질 시험에서의 초음파

지금까지는 소리의 기본 속성과 가청음의 속성에 대해 알아보았습니다. 초음파에서의 물리적 프로세스는 가청음과 동일하지만, 전자에서는 진동이 너무 빠르게 발생하여 사람의 귀로는 들을 수 없습니다. 가청 한계는 약 0.02MHz인 반면, 초음파 시험은 약 0.5 MHz와 20 MHz(1MHz = 초당 1000,000회 진동) 사이의 주파수를 사용합니다. 초음파의 이러한 특성, 즉 인간이 볼 수도, 들을 수도, 다른 방식으로 인식할 수도 없는 특성은 분명히 초음파의 효과를 쉽게 이해하기 어렵게 만들지만 시험을 수행할 때 소리가 가청 범위 내에 있으면 견딜 수 없을 정도로 높은 수준의 소리 강도를 선별할 수 있다는 장점이 있습니다. 이제 초음파 진동에 대해 더 자세히 설명하도록 하겠습니다. 모든 매체에서는 고체, 액체, 기체 등 상태에 상관없이 진동이 발생할 수 있습니다. 진동이 너무 빠르게 발생하여 인간의 가청 한계를 넘어서는 경우 이러한 진동을 초음파라고 합니다. 실제로 진동하는 것은 매체의 작은 부분(탄성적으로 서로 연결된 것으로 묘사됨)입니다. 진동의 유형은 매체의 탄성적 특성과 매체에 진동을 유발하는 펄스에 의해 결정됩니다. 음파는 음속 c로 매체에서 전파됩니다. 예를 들어 입자 편차 = f(z, t)를 위치와 시간의 함수로 사용하거나 위치와 시간에 따른 음압 p = f(z, t)의 변화로 소리의 진동을 재료 내 입자의 움직임으로 설명할 수 있습니다. 소재 시험에서 음압을 언급할 때는, 진동과 함께 번갈아 가며 발생하는 음압을 의미합니다. 압전판 U = f(z, t)에서 생성된 전위는 충돌하는 음파의 음압에 정비례하고 그 반대의 경우도 마찬가지므로 음압은 매우 중요합니다. 그림 14는 유체, 기체 및 고체에서의 소리 전파를 보여줍니다. 입자는 파동의 전파 방향으로 진동합니다. 이러한 진동을 종파라고 합니다. 입자가 촘촘하게 밀집되어 있으면 편차가 작아 입자의 속도가 빨라지고 음압이 높아집니다. 전단력이 매체에서 전달될 수 있는 경우(대부분의 경우 고체에서), 입자는 파동의 전파 방향으로 횡방향 진동이 가능하며 이러한 이유로 횡파라고 합니다(그림 15). 그러나 이러한 이상적인 경우는 무한한 매체에서만 존재할 수 있습니다. 시험 중에 판, 막대 등과 같은 검사 표본의 외부 경계에서 반사가 발생하면 판파, 막대파(그림 16) 및 표면파와 같은 복잡한 혼합 파형이 발생합니다. 순수한 종파 및 횡파에 적용되는 방정식은 이러한 파형에 적용되지 않습니다. 이러한 모든 유형의 파동은 검사 표본에서 동시에 존재할 수 있으며, 이는 징후 분석을 훨씬 더 어렵게 만듭니다. 소재 시험을 위한 초음파 물리학에서의 가장 중요한 매개변수는 다음과 같습니다.