Понятие ближней и дальней зоны. Диаграммы направленности УЗ излучателей

Энергия ультразвуковой волны излучается не равномерно во все стороны, а в пределах узкого, слегка расходящегося пучка. Вблизи от излучателя волна распространяется без расхождения, эту зону называют ближней зоной или зоной Френеля. За пределами ближней зоны начинается дальняя зона или зона Фраунгофера. В этой зоне ультразвуковое поле, формируемое пластиной круглого сечения, можно представить в виде усеченного конуса. При увеличении частоты ультразвука угол 2 j_р, характеризующий раскрытие основного лепестка диаграммы направленности излучателя данного диаметра, будет уменьшаться. При частоте ультразвука 2,5 МГц и диаметре излучателя 2 а = 12 мм, протяженность ближней зоны в стали составляет приблизительно 15 мм, а половина угла раскрытия j _р не превышает 14º. В ближней зоне интенсивность ультразвукового поля, как вдоль пучка, так и по его сечению распределена неравномерно и меняется от точки к точке. В дальней зоне –интенсивность плавно падает, как вдоль луча, так и по его сечению. Геометрическое место точек максимальной интенсивности поля в дальней зоне излучателя и его продолжение в ближней зоне называют акустической осью преобразователя. Направленность поля, или изменение интенсивности УЗК в дальней зоне в зависимости от угла j _р между направлением данного луча и акустической осью на постоянном расстоянии от излучателя можно отобразить с помощью так называемой диаграммы направленности. Если пьезоэлемент имеет форму диска, то форма основного лепестка диаграммы направленности прямого ПЭП симметрична относительно оси и имеет вид «булавы». Центральную часть диаграммы направленности, в пределах которой амплитуда поля уменьшается от единицы до нуля, называют основным лепестком. В пределах основного лепестка сосредоточено около 85% энергии поля излучения. Вне основного лепестка диаграмма направленности может иметь боковые лепестки