【正文】 奇數(shù)倍時(shí) 愈大。 2022/5/30 超聲波傾斜入射到界面時(shí)的反射和透射 超聲波傾斜入射到平界面上的反射、折射 (a) 縱波入射； (b) 橫波入射 s39。同時(shí)， 由于縱波聲速總是大于橫波聲速，因此縱波折射角βL要大于橫波折射角 βS。 ? 第二介質(zhì)中既無(wú)折射縱波，又無(wú)折射橫波，介質(zhì)的表面將產(chǎn)生 表面波 R。 L1LS1S 39。 ??oappT ?端橫波入射時(shí)，入射角在 30176。 2022/5/30 球面波在平界面上的反射與折射 ? 1. 單一的平界面上的反射 ? 球面波入射到平界面上，反射波仍為球面波，且波源與入射波源對(duì)稱(chēng)。對(duì)于凹面， c1c2時(shí)聚焦， c1c2時(shí)發(fā)散；對(duì)于凸面， c1c2時(shí)聚焦， c1c2時(shí)發(fā)散。 ∣）（）（∣]x / a1fx[/x1fa1PPx????a實(shí)際檢測(cè)中，超聲波徑向檢測(cè)大型圓柱形鍛件。 晶粒度粗大，散射衰減嚴(yán)重 。 ? 工作中可根據(jù)底波次數(shù)和幅度來(lái)判斷衰減情況，從而判斷材料晶粒度大小、缺陷密集程度等。 ? 當(dāng) x≥2Rs（圓盤(pán)半徑 Rs=D/2）時(shí)，上式可簡(jiǎn)化為： )2s i n (211πxs i n220220 xRsPxRsPP????????????????????????2022/5/30 縱波發(fā)射聲場(chǎng) ? 當(dāng) x≥3Rs2/λ時(shí)，上式可簡(jiǎn)化為： xFsPxRsPP??? 020 ??上式表明，當(dāng) x≥3Rs2/λ時(shí) ,圓盤(pán)聲源軸線上的聲壓與距離成反比，與波源面積成正比。在遠(yuǎn)場(chǎng)區(qū)，聲壓隨距離增加而減小，聲源軸線上距離為 x處聲壓 p的最大值為： xFPxDPP s?? 020m a x 4π ??2022/5/30 縱波發(fā)射聲場(chǎng) ? 2. 超聲場(chǎng)橫截面聲壓分布 ： ? 超聲場(chǎng)近場(chǎng)區(qū)和遠(yuǎn)場(chǎng)區(qū)各個(gè)橫截面上的聲壓分布是不同的，在 x≤N的近場(chǎng)區(qū)，存在中心軸線上聲壓為零的截面。 圓盤(pán)源輻射的縱波聲場(chǎng)的第一零值發(fā)散角（半擴(kuò)散角）：θ 0= /DS≈70 λ /DS(176。 2022/5/30 矩形波源輻射的縱波聲場(chǎng) 矩形波源輻射的縱波聲場(chǎng)有兩個(gè)不同的半擴(kuò)散角，其聲場(chǎng)為矩形。 ? （ 4）實(shí)際檢測(cè)的對(duì)象為固體介質(zhì)，疊加干涉小于液體介質(zhì)。 ???? c o sc o sFNSS2??????? t ant anLc o sc o sFLN39。 2022/5/30 AVG曲線 ? 橫波平底孔 AVG ? 1. 通用 AVG曲線 ? 縱波平底孔 AVG曲線原則上可用于橫波，但要作如下變換： ? ? ? 式中： α—— 橫波斜探頭中得縱波入射角； ? β—— 橫波檢測(cè)時(shí)工件中的橫波折射角； ? L1—— 入射點(diǎn)至波源的距離； ? L2—— 入射點(diǎn)至假想波源的距離， ； ? x—— 從入射點(diǎn)算起工件中的距離； ? Df—— 平底孔直徑； ? DS—— 波源的直徑。 ? dB差由公式： Δ=20 ㏒ πΦ 2/（ 2λX ） ? Φ — 平底孔直徑 ? X— 聲程 。其回波聲壓為： xFPP SB ?20?DdxFPP SB ?20?dDxFPP SB ?20?注意： x≥3N 2022/5/30 規(guī)則反射體的回波聲壓 ? 考慮介質(zhì)衰減，各種規(guī)則反射體的回波聲壓公式 ( x≥3N)： 平底孔回波聲壓： 長(zhǎng)橫孔回波聲壓： 短橫孔回波聲壓： 6882220 .axfSf exFFPP ???6882022.axfSf exDxFPP ???6882202.axffSf eDxlFPP ????2022/5/30 規(guī)則反射體的回波聲壓 球孔回波聲壓： 大平底與實(shí)心圓柱體回波聲壓： 空心圓柱體外圓檢測(cè)回波聲壓： 空心圓柱體內(nèi)孔檢測(cè)回波聲壓： 688204.axfSf exDxFPP ???688202.axSB exFPP ???688202.axSB eDdxFPP ???688202.axSB edDxFPP ???2022/5/30 AVG曲線 ? 縱波平底孔 AVG曲線 1通用 AVG曲線，當(dāng) x≥3N， 大平底： 平底孔： 歸一化處理： 得：大平底： 平底孔： xFPP SB ?20? xFPPHH SBB?200 ??220xFFPP fSf ?? 2200 xFFPPHH fSff???SFxNxA ????APPHH BB200???22200 AGPPHH ff ???SfSfFFDDG ??2022/5/30 AVG曲線 用 dB表示相對(duì)波高，則： V1＝ [B]－ [T] ＝ 20lg(HB/H0) ＝ 20lg(π /2A) V2＝ [f ]－ [T] ＝ 20lg(Hf /H0) ＝ 40lg(π G/A) 式中： A—— 歸一化距離； G—— 歸一化缺陷當(dāng)量大?。? V1—— 大平底回波與始波高度 dB差； V2—— 平底孔回波與始波高度 dB差。 ??? c osc osxKFPSS2?K系數(shù) Fs波源的面積 λs2第二介質(zhì)中橫波波長(zhǎng) X軸線上某點(diǎn)到假想波源的距離 2022/5/30 橫波聲場(chǎng)結(jié)構(gòu) ? 2. 近場(chǎng)區(qū)長(zhǎng)度 ? 橫波聲場(chǎng)近場(chǎng)區(qū)長(zhǎng)度為： ? N∝ FS， N∝ 1/ λs2 。 ? （ 2）實(shí)際聲場(chǎng)是許多不同頻率正弦波、余弦波聲場(chǎng)的疊加，疊加后的總聲壓趨于均勻，使近場(chǎng)區(qū)聲壓分布不均的情況得到改善。 ? b≈ ? 擴(kuò)散區(qū)：到波源的距離 x＞ b的區(qū)域。 ? ?? ????s i n)s i n(20, 1SSC kRkRJrprpD ??2022/5/30 縱波發(fā)射聲場(chǎng) ? DC與 y的關(guān)系如圖 37所示，可知： ? （ 1）超聲場(chǎng)中至波源充分遠(yuǎn)處同一橫截面上各點(diǎn)的聲壓是不同的，以軸線上的聲壓為最高。在近場(chǎng)區(qū)內(nèi)如果有缺陷存在，其反射波極不規(guī)則，對(duì)缺陷的判斷十分困難，因此，盡可能避免在近場(chǎng)區(qū)檢測(cè)定量。 2022/5/30 縱波發(fā)射聲場(chǎng) ? 圓盤(pán)聲源軸線上的聲壓分布 ? 根據(jù)疊加原理，圓盤(pán)聲源軸線上任何一點(diǎn)處的聲壓等于聲源上各點(diǎn)輻射的聲壓在該點(diǎn)的疊加。 2022/5/30 衰減方程與衰減系數(shù) ? 對(duì)液體介質(zhì)而言，主要是介質(zhì)的吸收衰減。 2022/5/30 超聲波的衰減 ? 2. 散射衰減 ：超聲波在介質(zhì)中傳播時(shí)，遇到聲阻抗不同的界面產(chǎn)生散亂反射引起衰減的現(xiàn)象。 +用于發(fā)散， 用于聚焦 a—球面頂點(diǎn)至波源的距離 實(shí)際檢測(cè)中，距離較大的球形氣孔，就屬于此類(lèi)情形。 2022/5/30 平面波在曲界面上的反射與折射 ? 2. 平面波在曲界面上的折射 ? 平面波入射到曲面上時(shí)，其折射波也將發(fā)生聚焦或發(fā)散。 ? 。見(jiàn)圖 232， 233 2022/5/30 聲壓往復(fù)透射率 ? 超聲波傾斜入射時(shí)，聲壓往復(fù)透射率等于兩次相反方向通過(guò)同一界面的聲壓透射率的乘積，即 toatoappppppT ??2022/5/30 端角反射 ? 當(dāng)工件的兩個(gè)相鄰表面構(gòu)成直角，超聲波束傾斜射向任一表面，且其反射波束指向另一表面時(shí)，即構(gòu)成端角反射的情況。此時(shí)，介質(zhì)中只存在反射橫波。 ? 通常在超聲檢測(cè)中，臨界角主要應(yīng)用于第二介質(zhì)為固體， 而第一介質(zhì)為固體或液體的情況。sL139。 聲壓往復(fù)透射率高低直接影響檢測(cè)靈敏度高低，往復(fù)透射率高，檢測(cè)靈敏度就高。 ? 在兩個(gè)界面上的反射和透射 d2 超聲波由聲阻抗為 Z1的第一介質(zhì)入射到 Z1和 Z2的交界面 ，然后通過(guò)聲阻抗為 Z2的第二介質(zhì)薄層射到 Z2和 Z3的交界面 ，最后進(jìn)入聲阻抗為 Z3的第三介質(zhì) 。 2022/5/30 單一平界面的反射率和透射率 ? 反射波聲壓 Pr與入射波聲壓 P0的比值稱(chēng)為 聲壓反射率 r，透射波聲壓 Pt和 P0的比值稱(chēng)為 聲壓透射率 t。 ? Z=P/V=ρC ? 一般材料隨 溫度升高而 Z降低 。 2022/5/30 ? 無(wú)限大固體介質(zhì)中的縱波聲速： ? 無(wú)限大固體介質(zhì)中的橫波聲速： )21)(1()1(????????Ec L)1(2 ??? ???EGc S2022/5/30 ? 無(wú)限大固體介質(zhì)中的表面波聲速： ? CR= [（ +） /(1+σ)]CS E介質(zhì) 的楊氏彈性模量， MPa ； G介質(zhì) 的剪切彈性模量， MPa 。 ? 脈沖波 ? 波源振動(dòng)持續(xù)時(shí)間很短，間歇輻射的波稱(chēng)為脈沖波。在任何時(shí)刻，波前總是距聲源最遠(yuǎn)的一個(gè)波陣面。介質(zhì)表面的質(zhì)點(diǎn)作橢圓運(yùn)動(dòng)。 ? 機(jī)械波是機(jī)械振動(dòng)在彈性介質(zhì)中的傳播過(guò)程。 ?