О неслышимых звуках

Импульсным дефектоскопом мы можем проверять качество деталей не только в процессе их изготовления, но и тогда, когда они уже являются частью собранной машины или какого-либо сооружения. Так, например, можно проверить качество важных деталей самолета, так называемых лонжеронов, которые представляют собою длинные балки из дюралюминия. Прижав излучатель к одному концу лонжерона, проверяющий конструкцию рабочий внимательно следит за отраженным сигналом. Если дефекты отсутствуют, появится только одно эхо от противоположного конца лонжерона; добавочные же отражения свидетельствуют о наличии брака. Советские исследователи применили этот способ контроля для обнаружения трещин, возникающих иногда в железнодорожных рельсах. Ультразвуковой дефектоскоп настолько точно обнаруживает изъян, что рельс заменяют без дальнейшего исследования. Такой метод ускоряет контроль в 5–6 раз. Им пользуются на железных дорогах Советского Союза.

Обнаружение дефектов с помощью эхо-сигналов имеет один существенный недостаток.

Мы не можем расслышать эхо, отраженное от предметов, расположенных очень близко к нам. Так, если отражающая поверхность, например стена большого дома, находится от нас на расстоянии около 100 метров, то, крикнув короткое слово, мы еще сможем услышать его повторение. Если же произнесем длинное слово, например «баррикада», то ясно услышим в виде эха только конец слова — «ада». Объясняется это тем, что эхо, соответствующее началу слова, вернется к нам еще до того, как мы кончим его произносить, и, смешавшись со звуком нашего голоса, не будет расслышано. Если же препятствие, отражающее звук, расположено еще ближе, мы не услышим четкого эха и конца слова.

Сходные явления наблюдаются и при ультразвуковой дефектоскопии: бывает трудно обнаружить изъяны в каком-либо массивном образце, если они расположены почти у самой поверхности. Промежуток времени, отделяющий посланный и отраженный импульсы, в этом случае очень мал, и отраженный сигнал может прийти до того, как закончился посылаемый. На экране осциллографа изгибы, соответствующие посланному и отраженному сигналам, сольются в этом случае в один общий изгиб. Для преодоления этого затруднения прибегают к устройству так называемой механической задержки.

Механическая память

Механическая задержка, или, что то же самое, механическая линия задержки (рис. 51), представляет собой стержень, помещаемый между излучателем и исследуемой деталью. Таким способом удается увеличить расстояние между излучателем и дефектом, а следовательно, и промежуток времени между посылкой сигнала и приходом эха. С помощью механической задержки можно обнаружить изъяны, расположенные всего в 6 миллиметрах от поверхности.

Рис. 51. Механическая задержка

Механические линии задержки имеют и другое очень интересное применение: они составляют одну из важных частей замечательных счетных машин, построенных в последнее время, машин, быстро выполняющих различные сложные математические вычисления.

В процессе вычисления нам часто приходится «держать в уме» какие-то числа, для того чтобы ввести их в действие, когда это будет необходимо. Нечто подобное должна уметь делать и счетная машина, в которой математические вычисления выполняются в результате последовательных электрических сигналов. Чтобы машина что-либо «держала в уме», необходимо задержать соответствующий электрический сигнал, пока другие сигналы не выполнят необходимых вычислений. Это удается сделать, превратив с помощью кварцевой пластинки электрический сигнал в ультразвук и направив этот последний в линию задержки, представляющую собой в простейшем случае обычную трубочку, наполненную ртутью. На противоположном конце линии задержки ультразвук с помощью второй кварцевой пластинки вновь превращается в электрический сигнал.

За то время, пока ультразвуковой сигнал двигается вдоль линии задержки, счетная машина успевает выполнить различные операции, к результату которых и прибавится сигнал, возникший после обратного превращения ультразвука в электрический импульс. Изменяя длину пути ультразвука, можно заставить счетную машину «держать в уме» результат каких-либо вычислений столько времени, сколько нужно: чем длиннее путь, проходимый ультразвуком, тем дольше «помнит» машина.

Ультразвуковые линии задержки используются также в радиолокаторах — замечательных приборах, позволяющих обнаруживать удаленные предметы, например приближающиеся самолеты, с помощью электромагнитных, или, как мы часто говорим, радиоволн.

Надо признаться, что, рассказывая об ультразвуковой дефектоскопии, мы сознательно умолчали о трудностях, которые встречаются в этой области, выдвигая на первый план ее возможности.

Остановимся же теперь кратко на затруднениях.

Преодоление препятствий