Нелинейные эффекты при распространении акустических волн на контактной границе твердых тел тема автореферата и диссертации по физике, 01.04.06 ВАК РФ

м0ск0вск1 : ордена леш га, ордена октябрьской революции, ордена трудового красного знамени государственный ■ университет имени М.в.ломоносова

нелинешне &х'екты при распространении акустических волн на контактной границе твердых тел

Специальность 01.04.06.' - акустика

Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата физико - математических наук

Физический факультет

На правах рукописи удк 534.222

ко сел лен

Москва - 19Э2 г.

Работа выполнена на кафедре акустики физического факультет Московского государственного университета им. М.З.Ломоносо

Научный руководитель - доктор физико-математических наук

доцент К.В.Солодов

Официальные оппоненты - доктор физико-математических наук

профессор К.Н.Баранский кандидат физико-математических наук В.М.Прохоров

Ведущая организация - Ь&ститут кристаллографии РАК

Защита состоится "2л "__А _1992 г.

В час, в аудитории С-/Д на заседании Специализирован-

ного Совета # 2 отделения радиофизики К.053.05.22 в Москова государственном университете им.М.В.Ломоносова по адресу: 119899, Москва, Ленинские горы, физический факультет МГУ.

С диссертацией мохяо ознакомиться в библиотеке фиэическ факультета МГУ.

Автореферат разослан " О" ■ 19921*.

Ученый секретарь Специализированного Совета И 2 отделения радиофизики с?, науч. сотрудник ■ И.В.Лебедева

об:цая характеристика работу

Актуальность темы. Поиски сред с аномально высокими нелинейными характеристиками начались сразу после возникновения нелинейной акустики твердого тело в начале 60 - годов. Они обусловили широкий круг исследований нелинейных явлений и механизмов акустической нелинейности в твердах телах о разнообразными физическими свойствами. Так, нелинейность упругой деформации изотропного тела связана с нелинейностью сил мекмолекулярного взаимодействия и приводит к нарушению закона Гука. Для кристаллических сред нелинейность . имеет более разнообразные проявления, дополнительно приводя к нелинейной зависимости механических напряжений от электрического (электрострикция) или магнитного (магнитострикция) полей, тока в полупроводнике от электрического полл (концентрационная нелинейность) и т.д. Механизмы подобной материальной нелинейности твердах тел сильно проявляются в динамическом решке колебаний .и подробно изучались в нелинейной акустике твердого тела.

В последние года начато изучение ноьнх механизмов упругой нелинейности твердых тел, связанных с нелинейность» дл^ормации выделенных областей тела, вследствие, наличия в них специальных мэкромаситабных включений с -упругостью, отличной от упругости остального объема, а также дефектов типа пор, серен, полостей и т.п. ОО^им элементов локальной неоднородности подобных сред является контактная граница раздела, относительное поверхностей которой мокет сопровождаться существенно лъл'лич?.пы/л упругю/и процессами. Их исследование подставляет значительней интерес с точки зрения создания искусственных материалов, обладании высокими акустическими нелинейными свойствами.

Особое место в исследованиях по нелинейной акустик« занимает изучение нелинейных свойств поверхностных акустических волн (ПАВ) и граничных волн различных типов. Это связано со спецификой развития акустической нелинейности вблизи границ и возможностью управлеЕшя этой нелинейностью путем изменения характеристик поверхностей и границ раздела твердых тел.

В настоящей работе приводятся результаты исследований нелинейных акустических свойств контактной границы раздела, которая реализуется при механическом контакте реальных плоских поверхностей твердых тел, контролируемым с помощью внешней нагрузки.

Цель работы состоит в определении оптимальных условий проявления механизмов акустической нелинейности контактной границы (контактной акустической нелинейности (КАК)), изучение особенностей развития нелинейных явлений для граничных акустических волк в таких условиях, а также возможностей их использования для обработки сигналов в акустоэлектронике и диагностике дефектов при акустическом норазрушаюдем контроле.

Научная новизна диссертационной работы определяется следующими результатами:

1. С использованием методики 'нелинейного отражения найдено акустическое поле второй гармоники Гуляева-Блуштейна (ВГБ) в пь9зокриоталлах. Установлено, что генерация второй гармоники БН -поляризации запрещена и вторая гармоника ВГБ оказывается поляризованной в вертикальной плоскости. Впервые получены аналитические выражения для нелинейного параметра генерации второй гармоники ВГБ и определена эффективность этого процесса.

2. Экспериментально наблюдалось возбуждение и распространение волн Стоун ли (ВС) на 'контактной границе ЫНЪО, - стекло при

значительна величине контактного давления. Определены величины" коэффициентов отражения ВС от торцов образца с различны!/:! угла я среза. Показано, что с уменьшением силы трения на контактной границе скорость волн Стоунли уменьшается.

3. Впервые наблюдалось нелинейное отражение ПАВ в твердых телах. Обнаружено, что отражение ПАВ от локально-неоднородного контакта сопровождается значительной перестройкой спектра волны: при высоких уровнях падающей волны наблюдалась инверсная композиция гармоник в отраженной ПАВ. Доказано, что нелинейность отражения ПАВ обусловлена эффективной генерацией гярмо: ¡ик в обратном направлении на контактной границе вследствие КАН. Установлено, что аналогичные проявления КАК приводят к эффективному рассеянию ПАВ от трещиноподобных дефектов.

4. Впервые экспериментально наблюдалась свертка встречных ПАВ на КАН. Установлено, что эффективность процесса более чем на четыре порядка выше, чем для пьезоэлектрической .нелинейности ЫНЪ03. Показаны практические возможное^ использования КАН для обработки сложных сигналов.

Практическая ценность работы состоит в разработке нових методик использования акустической нелинейности контактной границы для обработки сигналов и неразрушащего контроля. Полученные в работе результаты демонстрирует возможность значительного увеличения эффективности акустоэлектронных' устройств свертки на ПАВ с использованием КАН. Показано, что в акустическом коньольвере на КАК мокно выполнить практические требования по однородности зазора в области взаимодействия и получать функцию свертки сложных радиосигналов. Установлено, что в нелинейном реаиме рассеяния акустических волн возможна преимущественная регистрац/я трещиноподобных дефектов - предвестников разрушения тьордюс :ел.

что представляет очевидный интерес для реализации новых систем акустической диагностики. Для неразрушавдего контроля фрикционных контактов важное значение имеют полученные результаты исследования волн Стоушш на скользящей контактной границе, а также разработанная в работе методика определения параметрон шероховатости поверхности твердых тел.

Апробирование работы. Основные результаты диссертационно! работа предогевлялись и обсуждались на XI Всесоюзной ак^стическо{ ксч'Л^р* ►>•&!;» (гЛ'микьп, 1991 г.), XV Всесоюзной конфэренцш "а:■;„■': •. ¿•»"^ктрош1ка г. -физическая акустика твердого тела' (г.-^г.гигрзд, 1991 г.), 5 - Международной конференцю "Акустоэлектроника - 91"( г.Варна, 1991 г.), курсах ЮНЕСКО "Совре-кошшо проблема родаофисккх" (г.Москва, 1990 г.). Ультразвуков?! симпозиуме IEEE (США, 1991 г.), научных семинарах кафедры акустига физического факультета МГУ,

Объем работы. Диссертация состоит из введения, трех глав заключения и списка литературы. Изложение материала каждой глав! систематизировано по параграфам. Работа содержит 84 страниц текста, 62 рисунка, 2 таблицы. Библиография содержит 91 нашено вания.

КРАТКОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ.

Во введении-, обоснована актуальность темы, сформулирован цели и задачи работы, кратко излагается содериание диссертации п главам.

В первой главе , в основном, представлен обзорный материал п теме иследований. Указано, что контактная граница твердых те является основным.элементом структурной нелинейности, рассмотрев

основные механизмы акустической нелинейности границ раздела в . твердых телах. Описаны работы по исследованиям основных методе"» изучения нелинейности контактной границы: нелинейного отражения звука и нелинейного распространения граничных акустических волн. Показана глубокая связь этих методов, при которой методика нелинейного отражения мокот бить использована для описания нелинейных свойств различных типов граничных акустических волн. Такой подход использован в последнем четвертом параграфе этой главы для теоретического исследования генерации второй гармоники волн Гуляева-Блуштейна (ВГВ) в пьезокристаллах. ч

Задача нелинейного отражения БН - волн от свободной поверхности рассматривается в рамках квадратичного приближения теории возмущений с учетом стандартных типов материальной нелинейности пьезокристаллов. При подстановке в нелинеЛше уравнения движения матриц нелинейных модулей получено, что для всех классов кристаллов, в которых существуют ВГБ, при отражении, объе.шых волн БН- поляризации отраженная вторая гармоника оказывается поляризованной в вертикальной плоскости. Решение неоднородной системы уравнений в приближении заданного поля представляет собой сумму вынужденных и собственных отраженных волн второй гармоники. Используя граничные условия свободной поверхности это решение преобразуется в неоднородную систему уравнений относительно амплитуд собственных 'волн.

Из условий фазового синхронизма г? -лн вдоль границы определяются комплексные углы отражения волн гармоник, составляющих ВГБ, и находится общее решение неоднородной системы для ВГБ второй гармоники.

Полное акустическое поле второй гармоники, генерируемое ВГБ, представляет собой сумму вынужденной квазирелеевской волны

вертикальной поляризации и свободной релеевской волны удвоенной' частоты. Расстройка их Фазовых скоростей (Дк) обуславливает пространственные осцилляции акустической мощности второй гармоники Р^ з направлении распространения X основной ВГБ (мощность ?0):

2 2

Р^ = N и Рс ein (Дк к/г) (I)

Здесь К - параметр эффективности генерации второй гармоыжи БГБ, величина которого определяется линейными и нелинейными свойствами кристаппа и характеристиками ВГ5 основной частоты ш.

v.'hhuö расчеты из формулы (I) для кристаллов класса 6mm, выполненные на основе полученных в работе аналитических выражений для TI покяянпяшт. что »Фиктивность генерации второй гармоники ВГБ достаточна для экспериментального обнаружения эффекта.

Вторая глрва работы посвящена экспериментальным исследованиям акустической нелинейности контактной границы раздела.

Прежде чем приступить к изучению нелинейных свойств контакта исследуется характер линейных граничных волн в такой конфигурации возбуждаемых ПАЗ частотой 30 МГц на контактной границе YZ -11^02.

Экспериментальные измерения, зависимостей фазовых скоростей и амплитуд волн по обе стороны границы от давления прижима Р показывают, что при Р > 2 МПа фазовые скорости поверхностных волн становятся весьма близкими (рис.1), а амплитуды волн' в контактирующих материалах оказываются примерно одинаковыми. Следовательно, в условиях достаточно ' плотного контакта тел система связанных поверхностных акустических волн трансформируется в волну Стоунли (ВС), которая имеет единую фазовую скорость и структуру акустического поля в обеих средах. По нашим измерениям

фазовая скорость ВС в системе Уй - ЫПЬОд- стекло равна 3.48 0.02 10 м/с (рпс.1). При этом около 40 % энергии исходной во тли Ролея оказываются сосредоточеними в волне Стоунли, обуславливая ~ 4 дБ потерь на ее возбуждение при трансформации ПАВ. В эксперименте наблюдалось сильное отражение ВС от торца образца стекла: величины коэффициентов отражения ВС для различных углов наклона торцов составили о.2 , а <* 0.05 , что

аналогично соответствующей аналитической тенденции поведения волн Релея.

Для контактной границы с проскальзыванием, образованной введением капли жидкости в контакт, зарегистрировано уменьшение фазовой скорости ВС, хорошо согласующееся с предсказанием теории (рис.1,кривая 3).

В эксперименте также наблюдалось эффективное отражение ВС от модельных дефектов поверхности образца, показывающее возможность

неразрушащего контроля контактных грашщ с помощью волк Стоунли.

В § 2.2 рассмотрены особенности. проявления КАН при отражении сдвиговых волн вертикальной поляризации от контактной

границы . Проведены наблюдения отраженных от границы контакта

стекло-стекло основной волны и высших гармоник при различных

давлениях прижима образцов . Показано, что величины амплитуд

первых четырех гармоник при оптимальном давлении прижима находятся

практически в пределах одного порядка. Высокий уровень гармоник в

отраженной волне приводит к сильному искажению ее формы. Для

оценки эффективности КАН по результатам экспериментов проведено

сравнение относительных величин гармоник п(Ш= и{у / иы для

механизмов контактной и материальной нелинейности. Данные таблицы

I показывают, что эффективность развития КАН на один - два порядка

выше материальной нелинейности.

Таблица 1.

Материальная нелинейность Контактная нелинейность

П2Ы*6 10-3 |ПЗоГ 8 10-5 гь,,- 5 10'г п4оГ 5

Оценки нормальных компонент упругих напряжений з падающей волне показывают, что в условиях эксперимента контактная акустическая нелинейность может быть связана • с механизмом хлопающей нелинейности.

В § 2.3 изложены результаты экспериментального исследования распространения ПАВ в условиях КАН. Для приема ПАВ применялся электромагнитный зонд, который обеспечивал широкополосный прием ПАВ в ЪШЪОу в полосе <* 60 МГц. Аналогично случаю объемных волн в области поджатого контакта (Р < 0.8 МПа) наблюдается эффективная генерация второй гармошки ПАВ. Полученные в эксперименте амплитудные и фазовые характеристики ПАВ в условиях КАН указывают на сильные нелинейные искажения формы первоначально гармонической ПАВ, приведенные на рис.2,а и хорошо согласующиеся с численными оценками по данным эксперимента (рис.2,б).

Количественные соотношения между гармониками ПАВ, возникающими на КАН, получены с помощью приемных встречно-штыревых преобразователей. Аналогично случаю отражения ОАВ оценки величин факторов нелинейности ПАВ по результатам эксперимента показывают, что величина отношения в Условкях КАН значительно больше ,

чем для материальной нелинейности ПАВ. Динамические характеристики показывают хорошее соответствие с квадратичной и кубичной зависимостями от амплитуды основной ПАВ второй и третьей гармоник, образованных на КАН. В результате экспериментов удалось определить величины нелинейных параметров генерации второй и третьей гармоник

ЧЮмЛ 3.65

3,55 3.45 3.35

3,25

,ст

3.61

угг- 3.48

,ст

3,28

1 * * Р, МПа

Рис. I. Изменения фазовых скоростей поверхностных воли

в подложке (I) и образце (2) с давлением прижима. Кривая 3 соответствует скорости ПАВ в образце стекла при наличии слоя жидкости в контакте.

......{ Т ¡ППГ

—_11_

Рис.2. Искажения формы гармонической ПАВ на контактной нелинейности при давлении приема р=Ю,48 Ь'Ла:

а) - эксперимент, 6) - теория.

в условиях КАП: 50; С^ 7 Ю4" , что на один - два порядка выше , чем для материальной нелинейности ЬШЬОд.

В четвертом параграфе второй главы описаны экспериментальные исследования нелинейного отражения ПАВ на КАК. При отражении ПАВ от контактной" границы, локализованной в области торца образца, наблюдалось изменение спектрального состава отраженной ПАВ, вследствие появления гармоник, "отраженных " от контакта и зависящих от контактного давления. При этом, согласно рис.3, коэффициенты отражения первых трех гармоник Кш= и{°тр/ иу1^ при оптимальном давлении оказывается практически одинаковыми. Динамические свойства нелинейного отражения на КАН показывают, что такие, как в случае распространения ПАВ динамическая характеристика второй гармоники близка к квадратичной, а третьей гармоники - к кубичной 'зависимости от амплитуда основной ПАВ, Поэтому при незначительном отражении основной ПАВ, обусловленном слабым рассогласованием импедансов свободной и контактной границ, с увеличением амплитуда основной волны удается наблюдать инверсию спектрального состава отраженной ПАВ: и3и> и2Ш> и^, что , повидимому, является характерной особенностью процессов нелнейного отражения звука.

Экспериментальные измерения п^казызакт, Что относительный уровень высших гармоник и{щтр/чи)с'тр в отракенной волне нашего превышает их уровень в падающей волне пш= 4

10 , 113/п^б 1С3,- что свидетельствует о сильной генерации обратных ПАВ гармоник на контактной границе. Факт генерации был подтверзден непосредственным измерением" обратных ПАВ гармоник в условиях увеличения акустической нелинейности падающей ПАВ: при этом изменение амплитуда "отраженной" второй гармоники оказывается пропорционалльшм квадрату' амплитуды основной ШВ в области

Енс.З. Зависимости коэффициентов отражения ПЛБ основной

частоты, второй и третьей гармония от давления сжатия контакта при напряжении па излучаяцем ВШ ЗВ,

отражения, а не амплитуде падающей ПАВ второй гармоники, что ' следовало ожидать при пассивном отражении гармоник. Рассчитанная по результатам экспериментов величина нелинейного параметра отражения ПАВ второй гармоники оказалась равной 100± 20,

что хорошо согласуется с данными экспериментов для сдвиговых объемных волн.

В заключительном пятом ■ параграфе оценены возможности проявления различных механизмов КАН в описанных выше экспериментах. Для волны Стоунли рассчитана Нормальная к границе компонента ол упругого напряжения для уровней мощности, принятых в эксперименте. Согласно оценкам, оптимальные условия проявления хлопающей нелинености создаются при условии Р^ 0.3 о^, т.е. при давлении прижима п.4 МПа. При этом для реальных шероховатых поверхностей в этой области давлений также. может проявляться и герцевская нелинейность, обуславливая смешанный характер нелинейности контактной границы. Судя по описанным выше экспериментам, такой режим КАН является наиболее аффективным и впчгным. Расчеты сближения шероховатых поверхностей показывают, что при нагрузках Р> 6 МПа границу раздела можно считать плоской, и следовательно, акустическая нелинейность границы имеет характер материальной нелинейности. В промежуточной области давлений (Р-2+3 МПа) граница представляет собой типичный герцевский контакт с предварительным подаштием и умеренной эффективностью КАН.

Третья глава посвящена исследованиям возможности использования нелинейных эффектов' КАН для обработки сигналов на ПАВ и акустического неразрушащего контроля поверхности твердых тол.

В первом параграфе описаны экспериментальные исследования нашейного рассеяния ПАВ на дефектах поверхности. Для этого на

поверхность кристалла YZ - ЫШЭд наносились три основных дефекта размерами =-350, <-70 и <*350 мкм (рис.4). Осциллограммы отражения ПАВ на основной частоте , частотах второй и третьей гармоник (рис.5) демонстрируют значительные преимущества нелинейной дефектоскопии (хорошее разрешение, низкий уровень отраженного шума). При этом наблюдается существенное различие линейных и нелинейных коэффициентов отражения ПАВ от дефектов: если для дефекта 2, обладающего минимальным размером, линейный коэффициент отражения также минимален • -65 дБ), то , согласно осциллограммам, К22и),3ы» К12д,3и). Поскольку для этого дефекта характерна значительная трещиноватость (см. рис.4), то ясно, что в этом случае имеются условия для проявления КАН, которая согласно результатам §2-.4 и определяет сильное нелинейное рассеяние ПАВ.

О/ ч

Согласно экспериментальным оценкам получены соотношения: ^ /п2(<)

О О/ \ о

3 10 и 1 ' такж9 демонстрирующие инверсию гармоник

и показывающие , что рассеяние имеет характер активной генерации волн гармоник в обратном направлении. Этот факт аналогично экспериментам, описанным в § 2.4 , бил подтвержден экспериментально для дефекта 2; при г^ом для дефекта I наблюдался смешанный режим рассеяния при наличии компонента пассивного отражения гармоники падающей волны.

В отключение параграфа описан эксперимент по - наблюдению генерации второй гар*.<оники сдвиговых волн гри наличии искусственно созданных трещин в объеме материала» Установлено, что эффективность генерации второй гармоники вперед локальной трещиной настолько высока, что ее уровень существенно превышает амплитуду гармоники, вызванной распределенной материальной - нелинейностью бездефектного материала. Зависимость амплитуды генерируемой трещиной второй гармоники оказывается полностью аналогичной

7

% I ^

, 140 мкм

Рис. 4.

Рис. 5.

Рис.4. Микрофотографии трох основных дефектов: а) - дефект I, б) -

дефект 2, в) - дефект 3. Микротредщны отмечены стрелками.

Ряо,5. Осциллограммы нелинейного рассеяния ПАВ основной частота де-: фонтами поверхности кристалла: а) - прием на ^ , б) - прием

на 2, о> , в) - прием на зш

результатам исследования КАК р §2.2, что позволяет считать КАЛ основным механизмом подобных включений и структурно-неоднородных сред на их основе.

Во втором параграфе этой главы рассмотрена возможность исследования параметров шероховатости с помощью КАК на ПАВ. Для образцов стекла с различным качеством обработки поверхности (14 и 13 класс) приведенные в эксперименте зависимости амплитуд ПАВ высших гармоник от давления прижима показывают, что положение максимумов и их относительная ширина для второй и третьей гармоник существенно отличаются для поверхностей, различных по чистоте обработки. При этом, согласно приведенным расчетам, максимальные значения сблйкешя поверхностей контакта при оптимальном для эффективной генерации- высших гармоник давлении остаются в несколько раз меньше, чем максимальная высота шероховатостей К

А г ТП/1Х

Поскольку максимум гармоники по давлению соответствует максимальному количеству вершин шероховатостей, находящихся в контакте, то из эксперимента следует , что наиболее вероятное значение высот шероховатостей лежит весьма близко к поверхности и наиболее "заселенный" слой шероховатости дает максимальный вклад в КАК уао при малых сближениях по сравнению с Н ^^ . Именно такой рельеф поверхности должен иметь место для оптически полированных поверхностей, использованных в эксперименте.

Сформулированное выше условие позволяет по данным

эксперимента определить среднее значение высот шероховатостей,

о о

которое оказалось равным Н -120 А(14 класс) и 220 А (13

класс), что хорошо соответствует литературным данным.

В заключительном третьем параграфе этой глаг>ы изложены результаты исследования нелинейных взаимодействий объемных и поверхностных волн на КАН.

Для наблюдения свертки на КАН использовалась подложка ШЮ3, в которой возбуждались встречные ПАВ рг.вных часто* 15 МГц. Контактная область взаимодействия создавалась прижатием к поверхности подложки оптически полированной поверхности образца стекла. В условиях КАН для равных частот встречных ПАЗ наблюдалась эффективная генерация продольной акустической волны удвоенной частоты перпендикулярно границе внутрь подлоги. При изменении контактного давления максимум сигнала соответствовал оптимальным условиям развития КАН ( Р0<* 0.8 МПа). Амплитудные характеристики аффекта обнаруживают его билинейные свойства: Рд= С Р1 а величина коэффициента билинейности оказывается исключительно высокой: С <* - 56 дБм, против С ~ -102 дБм для ПАВ в подложке 41 -Ъ1КЬ03. Таким образом, КАН является весьма простим и удобным средством повышения эффективности акустоэлектронных устройств свертки на упругой нелинейности на 4-5 порядков. При выполнении условий однородности контакта в достаточно протяженной области (Ь

7 мм) удалось наблюдать сигнал свертки кодовой последовательности импульсов 101 (рис. 6). Дополнительные возможности сигнальной обработки на КАН демонстрируются также в эксперименте по наблюдению генерации прямой продольной волны при невырожденном взаимодействии ПАВ и объемной волны, падающей нормально на контактную границу.

В заключении сформулированы основные результаты и выводы диссертационной работы.

ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ И ВЫВОДЫ

• I. Полное аку^т* 4*ско« г&рм>--никя ВГВ представляет

аскЗоП. ¿свази; ¿леевску» волну вертикальной поляризации.

обусловленную интерференцией вынужденных неоднородных волн и ~ свободной релеевской волны. Вследствие отсутствия фазового синхронизма между ними амплитуда второй гармоники осциллирует вдоль направления распространения. Согласно численным оценкам, эффективность "генерации квазирелеевской второй гармоники при распространении ВГБ достаточна для экспериментального обнаружения эффекта.

2. Экспериментально исследованы характеристики граничных волн Стоунли в структурах, содержащих пьоэоолоктрйчегкио христнллц. Проведены измерения эффективности их возбуждения, коэффициентов отражения от торцов образца. • Показано, что при наличии проскальзывания границы скорость волны Стоунли уменьшается, а также продемонстрированы • возможности обнаружения пограничных

• дефектов при отражении волн Стоунли.

3. Экспериментально исследованы нелинейные эффекты генерации высших гармоник на контактной нелинейности при отражении сдвиговых ■ волн и распространении поверхностных волн. Показано, что в обоих случаях для КАН характерен более высокий относительный уровень высших гармоник, нежели для'материальной нелинейности твердых тол. Прл оптимально;«- контактном давлении а»личкаы нелинейных параметров генерации второй и третьей гармоник ПАВ на контактной границе на один- дяа порядка превыиают соответствуйте величины для ПАВ в У2 -ЫМЪО^ >' оказываются. сравнимыми с параметра/,,! нелинейности ПАВ в условиях концентрационной нелинейности , слоистых .структур пьезоэлектрпк - полупроводник. Столь высоки» уровень гармоник приводит к значительному искаизнии профиля волны, .%огороэ существенно отличается от традиционной пилообразкоЗ формы.

4. Бггзрвые и^злялягось нелхкойнов отражение ПАВ в твердых телах. Показано, что отражение ПАВ от локально-неоднородного

контакта сопровождается значительной перестройкой спектра волны: при высоких уровнях падающей волны наблюдалась лнверсия композиции гармоник в отраженной ПАВ. Доказано, что нелинейность отражения обусловлена эффективной генерацией гармоник в обратном направлении на контактной границ« вследствие КАП.

Б. Экспериментально показано, что упругие нелинейные свойства дн|^ектов могут вносить определяющий вклад в рассеянное акустическое пола на гармониках падающей волны. Это имеет место I механических трещииоподобных дефектов - источников КАК, в которых ^Фиктивность нелинейного отражения оказывается наиболее ьиеокой. Полученные результаты иллюстрируют существенное отличие акустической визуализации дефектов в линейном и нелинейном режимах: в последнем случае бсомох'.уэ преимущественная регистрация трещииоподобных дефектов, что представляет очевидный интерес для систем ¡«разрушающего контроля.

6. Развита методика определения параметров шероховатости х 1 ошо обработанных поверхностей твердых тел по измерениям зависимостей амплитуд гармоник ПАВ на КАН от контактного давления, "оказано, что зависимость амплитуды гармоник ПАВ, генерируемых на КАК, от контактного давления позволяет получить информацию о распределении шероховатостей по высоте в приповерхностном слое обрьзца. По положению максимумов этой зависимости удается дать количественную оценку средних высот шероховатости; ширина максимума отражает тонкую структуру рельефа шероховатости.

7. Вперта» наблюдались з<1фекты нелинейного взаимодействия ПАВ и ОЛВ на контактной границе твердых тел. При оптимальном контактном

■.нпп с-Ф^ктивность свертки встречных ПАВ более чем на четыре .лака пр^ьыаьс-т соответствуй» величину для Ж - Ъ11Д>03 и оклаиг:1«.п)л ер^нпмоЯ с &ф$ектг.вностью структуры пъезоэлектрик -

1В

полупроводник. Показано, что при обеспечении пространственной " однородности контакта вдоль границы КАЛ мохсот использоваться для Функциональной обработки кодовых сигналов.

Основные результаты диссертации опубликованы в следующих

работах:

1. Ко Сел Лен, Солодов И.Ю. Свертка встречнпх ПАВ ни контактной акустической нелинейности// Акуст.ж. 1991. Т.37. В 5 . С. I051-1053.

2. Ко Сел Лен, Северин Ф.М.-, Солодов И.Ю. Экспериментальное наблюдение влияния контактной нелинейности на отраженно объемных и распространение поверхностных акустичоских вот// Акуст.ж. 1991.

Т.37. В.6. IIG5-IIG9.

3. Ко Сел Лен, Солодов И.Ю. О генерации второй гармоники Гуляева - Влюстейна в пьезокристаллах // Акуст.ж. 1992. 7.33.

B.I. C.7S-8G.

4. Асашов А.Ф., Ко Сел Лен, Солодов И.Ю. Вообу;хдо;та ,

распространение и отражение волн Стоунлл но грашщо контакт;-.

твердых тел// Акуст.ж. 1992. Т.38. В.З. \

5. Ко Сел Лен, Солодов И.Ю. Эффективный ПАВ-:;оиволг,пер на контактной акустической нелинейное..!. .//В сб.: XV Всес. конф. "Акустоэлектроника и физическая акустика твердого тела". Ч. III.

C.70-71. Ленинград . 1991.

6. Ко Сел Лен» Солодов И Л).. О генерации второй гармошки Гуляева Влюстейна//В сб.:Х1 Всес. Акус?.»Конф. С>»кц-.\ч Б. . С. БЗ-56. Москва. 1991.