О возбуждении ультразвуковых волн в металлах емкостным преобразователем. Часть 1

Abstract

Разработана математическая модель емкостного ультразвукового преобразователя, предназначенного для излучения УЗ колебаний в электропроводящее изделие. Рассмотрен первый этап по оценке влияния поляризующего электростатического поля по формированию сил Кулона в поверхностном слое металлического образца. Получено замкнутое решение задачи электростатики для кусочно-однородной среды, в которой полупространство заполнено металлом с конечными значениями электрической проводимости и магнитной проницаемости. Получено выражение для расчета поверхностной плотности статического электрического заряда на поверхности металлического образца. Выявлены основные влияющие факторы, определяющие пространственное распределение плотности зарядов на поверхности изделия, которые будут формировать диаграмму направленности и мощность излучаемого ультразвукового поля.

A mathematical model was developed of capacitive ultrasonic transducer designed for application of ultrasonic oscillations to electrically-conducting item. The first stage on evaluation of the influence of polarizing electrostatic field on generation of Coulomb forces in the surface layer of metal sample is considered. A closed solution of the problem of electrostatics for piecewise-uniform medium, in which the half-space is filled with metal with finite values of electric conductivity and magnetic permeability, was derived. An expression was obtained for calculation of surface density of static electric charge on metal sample surface. Main influencing factors determining the spatial distribution of charge density over the item surface, which will form the directional pattern and strength of emitted ultrasonic field, are revealed.