【正文】 中壓強(qiáng)交替變化。 由式 (64)得 cVPZ ???mm（ 65） 第 6章 常用無(wú)損檢測(cè)方法 3） 單位時(shí)間內(nèi)垂直通過(guò)單位面積的聲能 ， 稱為聲強(qiáng) ， 用 I表示 。 相速度是指聲波傳播到介質(zhì)的某一選定相位點(diǎn)時(shí)在傳播方向上的聲速 。 對(duì)于鋼材 ， cL ≈， cs≈。 將式 (610)兩邊取對(duì)數(shù)可轉(zhuǎn)換為以下關(guān)系式： )dB/ m m(lg201 0ppx??（ 611） 此時(shí) ， 的單位為 dB／ mm(分貝／毫米 )。 R為反射波聲強(qiáng) (Ir)和入射波聲強(qiáng) (I0)之比； T為透射波聲強(qiáng) (It)和入射波聲強(qiáng) (I0)之比 。 入射聲波與入射點(diǎn)法線之間的夾角稱為入射角 。 SL ?? ???第 6章 常用無(wú)損檢測(cè)方法 2） 當(dāng)兩種介質(zhì)聲速不同時(shí) ， 透射部分的聲波會(huì)發(fā)生傳播方向的改變 ， 稱為折射 。 。 的縱波入射角為第二臨界角 ， 用符號(hào) α Ⅱ 表示 。 但在超聲檢測(cè)中 ， 關(guān)心的是斜入射的反射率和透射率隨入射角度的變化 。 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 。 如果聲源發(fā)出的波為連續(xù)簡(jiǎn)諧波 ， 并假定介質(zhì)為無(wú)衰減的液體介質(zhì) ， 則可推出聲源軸上聲壓幅值 P的分布符合下式： ??????????????????? xxDPP 220 4πs i n2?（ 621） 式中： P0為聲源的起始聲壓； D為圓盤聲源的直徑； λ為傳聲介質(zhì)中聲波的波長(zhǎng)； x為圓盤聲源軸線上某一點(diǎn)距聲源的距離 。 這種聲束集中向一個(gè)方向輻射的性質(zhì)叫做聲場(chǎng)的指向性 。 將遠(yuǎn)場(chǎng)中第一個(gè)聲壓為零的角度 ， 稱為指向角或半擴(kuò)散角 ， 以θ0表示為 D?? i n0 ?（ 626） 指向角是代表主聲束范圍的角度 ， 反映了聲束的定向集中程度 ， 也反映了聲束隨距離擴(kuò)散的快慢 。 簡(jiǎn)化計(jì)算結(jié)果中近場(chǎng)區(qū)聲壓變化劇烈 ， 可有多處極大值和極小值 。 有些形狀可在試樣上人工制作 ， 從而可作為人工模擬反射體 ， 用于儀器的調(diào)整和缺陷的評(píng)價(jià) 。 通用 AVG曲線和實(shí)用 AVG曲線都可以用于調(diào)整檢測(cè)靈敏度和對(duì)缺陷進(jìn)行定量 。 第 6章 常用無(wú)損檢測(cè)方法 圖 617 A型顯示原理圖 第 6章 常用無(wú)損檢測(cè)方法 ② 按缺陷顯示方式分類：脈沖式檢測(cè)儀按回波信號(hào)的顯示方式又可分為 A型顯示 、 B型顯示和 C型顯示三種類型 。 探頭在每一位置接收的信號(hào)幅度以光點(diǎn)輝度表示 。 圖 620為一組超聲波檢測(cè)儀的圖片 。 一般橫波斜探頭的晶片為方形 ， 縱波直探頭的晶片為圓形 ， 而聚焦聲源的圓形晶片為聲透鏡 。 耦合劑就是為了改善探頭和試件間聲能的傳遞而加在探頭和檢測(cè)面之間的液體薄層 。 第 6章 常用無(wú)損檢測(cè)方法 圖 622 直射聲束穿透法 (a) 無(wú)缺陷； (b) 有缺陷 第 6章 常用無(wú)損檢測(cè)方法 2） 脈沖反射法是由超聲波探頭發(fā)射脈沖波到試件內(nèi)部 ， 通過(guò)觀察來(lái)自內(nèi)部缺陷或試件底面的反射波的情況來(lái)對(duì)試件進(jìn)行檢測(cè)的方法 。 但各種超聲檢測(cè)技術(shù)又都存在著通用的技術(shù)問(wèn)題 。 對(duì)于給定的任務(wù) ， 在選擇超聲波檢測(cè)儀時(shí) ，主要考慮的是該任務(wù)的特殊要求 ， （ 1） 所需采用的超聲頻率特別高或特別低時(shí) ， 應(yīng)注意頻帶寬度 。 頻率的選擇可以這樣考慮：對(duì)于小缺陷 、 近表面缺陷或薄件的檢測(cè) ， 可以選擇較高頻率；對(duì)于大厚度試件 、 高衰減材料 ， 應(yīng)選擇較低頻率 。 聲阻抗盡量和被探測(cè)材料的聲阻抗相近 。 鍛件中的缺陷主要來(lái)源于兩個(gè)方面：材料鍛造過(guò)程中形成的縮孔 、 縮松 、 夾雜及偏析等； 熱處理中產(chǎn)生的白點(diǎn) 、 裂紋和晶粒粗大等 。 鑄件檢測(cè)常采用的超聲檢測(cè)方法有直接接觸法、 液浸法、 反射法和底波衰減法。 儀器靈敏度的調(diào)整和探頭性能 測(cè)試應(yīng)在相應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)試塊或自制試塊上進(jìn)行 。 塑料零件的探測(cè)一般采用縱波脈沖反射法；陶瓷材料可用縱波和橫波探測(cè)； 橡膠檢測(cè)頻率較低 ， 可用穿透法檢測(cè) 。 用縱波檢測(cè)時(shí) ， 粘合質(zhì)量好的 ， 產(chǎn)生的界面波會(huì)很低 ， 而底波幅度會(huì)較高； 當(dāng)粘合不良時(shí) ， 則相反 。 焊縫超聲檢測(cè)的常見(jiàn)缺陷有氣孔 、 夾渣 、 未熔合 、 未焊透和焊接裂紋等 。 因此 ， 鍛件上有時(shí)可以應(yīng)用較高的檢測(cè)頻率(如 10 MHz以上 )， 以滿足高分辨力檢測(cè)的要求 ， 以及實(shí)現(xiàn)較小尺寸缺陷檢測(cè)的目的 。 第 6章 常用無(wú)損檢測(cè)方法 1. 1） 鍛件的種類和規(guī)格很多 ， 常見(jiàn)的類型有：餅盤件 、 環(huán)形件 、 軸類件和筒形件等 。 探頭晶片尺寸對(duì)檢測(cè)的影響主要是通過(guò)其對(duì)聲場(chǎng)特性的影響體現(xiàn)出來(lái)的 。 （ 5） 室外現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)時(shí) ， 應(yīng)選擇重量輕 ， 熒光屏亮度好 ， 抗干擾能力強(qiáng)的便攜式超聲波檢測(cè)儀 。 ④ 掃查 。 液浸法的缺點(diǎn)是當(dāng)耦合層較厚時(shí) ， 聲能損失較大 。 常用的耦合劑有水 、 甘油 、 變壓器油 、 化學(xué)漿糊等 。 這種按一定的用途設(shè)計(jì)制作的具有簡(jiǎn)單形狀人工反射體的試件即稱為試塊 。 探頭是組成檢測(cè)系統(tǒng)的最重要的組件 ， 其性能的好壞直接影響超聲檢測(cè)的效果 。 ④ 按是否數(shù)字化分類：可分為數(shù)字式超聲波檢測(cè)儀和模擬式超聲波檢測(cè)儀所謂數(shù)字式主要指發(fā)射 、 接收電路的參數(shù)控制和接收信號(hào)的處理 、 顯示均采用數(shù)字方式的儀器 。 圖中 ， T表示發(fā)射脈沖 ， F表示來(lái)自缺陷的回波 ， B表示底面回波 。 隨著工業(yè)生產(chǎn)自動(dòng)化程度的提高 ， 對(duì)檢測(cè)的可靠性 、 速度提出了更高的要求 ， 以往的手工檢測(cè)越來(lái)越多地被自動(dòng)檢測(cè)系統(tǒng)取代 。 第 6章 常用無(wú)損檢測(cè)方法 2) AVG 所謂 AVG曲線 ， 是描述規(guī)則反射體距聲源的距離 (A)、 回波高度 (V)、 當(dāng)量尺寸 (G)三者之間關(guān)系的曲線 。 第 6章 常用無(wú)損檢測(cè)方法 2. 規(guī)則反射體回波聲壓與 AVG 1） 超聲檢測(cè)用于發(fā)現(xiàn)材料中缺陷的最常用的技術(shù)是脈沖反射法 ， 是根據(jù)接收到的反射波的位置 、 幅度等信息判斷材料內(nèi)部存在缺陷的情況 。 這一距離之內(nèi)就稱為非擴(kuò)散區(qū) ， 如圖 616所示 。 當(dāng)滿足條件 r3R2s/λ， 也就是 r3N時(shí) ， 聲壓幅值的表達(dá)式為 ???????????s i n)s i n(2),(ss10kRkRJrSPrP （ 625） 式中： J1為第一類第一階貝塞爾函數(shù)； S為聲源面積。 聲壓幅值與距聲源的距離成反比 ， 正是球面波的聲壓幅值的變化規(guī)律 。 因此 ， 對(duì)圓盤聲源聲場(chǎng)中聲壓分布的描述非常復(fù)雜 。 的聲線沿原方向返回 ， 稱為聲軸；其余聲線的反射角則隨著距聲軸距離的增大而增大 。 第三臨界角是在固體介質(zhì)與另一種介質(zhì)的界面上 ， 用橫波作為入射波時(shí)產(chǎn)生的 。 的縱波入射角稱為第一臨界角 ， 用符號(hào) α Ⅰ 表示 。 折射角相對(duì)于入射角的大小和折射波聲速與入射波聲速的比率有關(guān) 。 與光的反射不同的是 ， 當(dāng)介質(zhì) 1為固體時(shí) ， 界面上既產(chǎn)生反射縱波 ， 同時(shí)又發(fā)生波型轉(zhuǎn)換并產(chǎn)生反射橫波 ， 即反射后同時(shí)產(chǎn)生縱波與橫波兩種波型 。 因此 ， 將聲壓沿相反方向兩次穿過(guò)界面時(shí)總的透射率稱為聲壓往返透過(guò)率 (tp)， 其數(shù)值等于兩次穿透界面的透射率的乘積 ， 由式 （ 613） 可得 ? ? 2212121p4ZZZZttt????（ 616） 第 6章 常用無(wú)損檢測(cè)方法 圖 68 聲壓往返透過(guò)率 第 6章 常用無(wú)損檢測(cè)方法 2. 超聲波垂直入射到多層界面上時(shí)的反射和透射 在超聲檢測(cè)中經(jīng)常遇到超聲波進(jìn)入第二種介質(zhì)后 ， 穿過(guò)第二種介質(zhì)再進(jìn)入第三種介質(zhì)的情況 。 聲波的這一性質(zhì)是超聲波檢測(cè)缺陷的物理基礎(chǔ) 。 第 6章 常用無(wú)損檢測(cè)方法 2） 超聲波的衰減指的是超聲波在材料中傳播時(shí) ， 聲壓或聲能隨距離的增大逐漸減小的現(xiàn)象 。 縱波 、 橫波和表面波的聲速主要是由介質(zhì)的彈性性質(zhì) 、 密度和泊松比決定的 ， 而與頻率無(wú)關(guān) ， 即它們各自的相速度和群速度相同 ， 因此一般說(shuō)到它們的聲速都是指相速