【正文】 – Bm 、 Bn 第 m、 n次底波高度； –δ為反射損失，每次反射損失約為（ ~1)dB； – X 為薄板的厚度。 在實(shí)際探傷中，當(dāng)介質(zhì)的晶粒較粗大時(shí)，若采用較高的頻率，將會(huì)引起嚴(yán)重衰減，示波屏出現(xiàn)大量草波，使信噪比明顯下降，超聲波的穿透能力也顯著下降。 吸收衰減 ：超聲波在介質(zhì)中傳播時(shí)，由于介質(zhì)中質(zhì)點(diǎn)間內(nèi)摩擦和熱傳導(dǎo)引起超聲波的衰減。 柱面波： 波振面為同軸圓柱面，聲束向四周擴(kuò)散，存在擴(kuò)散衰減，聲壓與距離的平方根成反比。 ? 167。 ‖－“＋”發(fā)散，“－” 聚焦 實(shí)際探傷中，距波源較遠(yuǎn)的球形氣孔缺陷就屬于球面波在凸球面上的反射。 fxftpP x?? 0167。 對(duì)于凹面，當(dāng) C1＜ C2時(shí)聚焦，當(dāng) C1＞ C2時(shí)發(fā)散； ? 對(duì)于凸面，當(dāng) C1＞ C2時(shí)聚焦，當(dāng) C1＜ C2時(shí)發(fā)散。 ： +用于發(fā)散， 用于聚焦。此時(shí)，焦距為： 式中： r—曲界面的曲率半徑 mm。 9－ 3平面波在曲界面上的反射與折射 平面波在曲界面上的反射 當(dāng)平面波入射到曲界面上時(shí)，其反射波將發(fā)生聚焦或發(fā)散。 x為從虛擬波源 O’算起的距離 xPrp 1?球面波在雙界面的反射 球面波在互相平行的雙界間的多次反射仍符合球面波變化規(guī)律 . 實(shí)際探傷中，當(dāng)平行界面的間距 d較大時(shí)，超聲波探頭發(fā)出的超聲波可視為球面波，示波屏上各次底波反射波的高度近似符合 1： ： …… 的規(guī)律。 球面波 球面波的波振面為同心球面，超聲場(chǎng)中某一點(diǎn)的聲壓與該點(diǎn)至波源的距離成反比。下面就超聲波檢測(cè)中經(jīng)常遇到的情況，作簡(jiǎn)單的介紹。 超聲波是一種頻率很高波長(zhǎng)很短的機(jī)械波，當(dāng)超聲波入射到曲界面上時(shí)，與可見(jiàn)光入射到曲界面上的情況相似，具有聚焦和發(fā)散的特性。 ～ 55176。 附近時(shí)，端角反射率最低。 8－ 4 端角反射 P0 Pa α β 橫波斜探頭 ? 端角反射率： 回波聲壓 Pa與入射波聲壓 P0之比 . T端 ＝ Pa / P0 例：鋼 /空氣界面上鋼中的端角反射率。實(shí)際檢測(cè)中有機(jī)玻璃橫波探頭檢測(cè)鋼材就屬于這種情況。 （ αⅡ ）時(shí)，鋼中只有折射橫波，無(wú)折射縱波。當(dāng) αL＜ 176。當(dāng)αL=～ 176。 超聲波探傷中，常用的是反射法，超聲波往復(fù)通過(guò)同一探測(cè)面，因此，聲壓往復(fù)透射率才具有實(shí)際意義。 鋼 空氣 S L39。當(dāng) =30176。 左右時(shí)產(chǎn)生一個(gè)較強(qiáng)的變型反射橫波。 縱波斜入射到鋼 /空氣界面的反射 如圖所示，當(dāng)縱波傾斜入射到鋼 /空氣界面時(shí)，縱波聲壓反射率 rLL與橫波聲壓反率 rLS 隨入射角 αL而變化。11s ins inLLSsCC?? ?? 例：對(duì)鋼 /空氣界面 ＝ 5900m/s, =3230m/s, = 當(dāng) 時(shí)，鋼中橫波全反射。S?39。L39。 ～176。 時(shí)，所對(duì)應(yīng)的縱波入射角 ,α 1 第二臨界角： 211 a rc s i nLLCC?????21a rc s i nSLCC???21s ins inSsLLCC?? ?21s ins inLLLLCC?? ?（ 1）當(dāng)縱波入射角小于第一臨界角時(shí)，第二介質(zhì)中既有縱波又有橫波； （ 2）當(dāng)縱波入射角介于第一臨界角和第二臨界角時(shí)，第二介質(zhì)中只有橫波，沒(méi)有縱波，這就是常用橫波斜探頭的制作原理。1s i ns i ns i ns i ns i nSsLLSsLLLLCCCCC?????????L? ?39。S?39。39。 8 超聲波斜入射到界面時(shí)的 反射與折射 ? 167。這時(shí)探頭接收到的回波聲壓 Pa與入射波聲壓 P0之比，稱為 聲壓往復(fù)透射率 T往 P0 Pt Pt Pa Z1 Z2 Z空氣 =0 往復(fù)透射率高，探傷靈敏度高，反之，探傷靈敏度低。 這對(duì)于直探頭保護(hù)膜設(shè)計(jì)具有重要的理論指導(dǎo)意義。 （ 2）當(dāng)材料中的氣隙或水隙厚度一定時(shí)，頻率增加，聲壓反射率隨著增加。 7－ 2 薄層界面的反射率與透射率 薄層：耦合層、缺陷薄層 Z3 Z2 Z1 d2 d2 超聲波脈沖寬度 d2 ≈ 超聲波脈沖寬度 均勻介質(zhì)中的異質(zhì)薄層 (Z1=Z3≠Z2) 222222222s i n)1(4112s i n)1(41????dmmdmmr????2222 2s i n)1(4111?? dmmt???聲壓反射率和聲壓透射率與 有關(guān)。 在焊縫探傷中，母材和填充焊縫金屬，聲阻抗非常接近，若沒(méi)有任何缺陷，是不會(huì)產(chǎn)生界面回波的。 7－ 1 單一平界面的反射與透射 P0 (I0) Z1 Z2 Pr (Ir) Pt (It) 第一介質(zhì) 第二介質(zhì) 聲壓反射率： r = Pr / P0 聲壓透射率： t = Pt / P0 界面兩側(cè)的聲波必須滿足以下兩個(gè)條件： 1）界面兩側(cè)的總聲壓相等 Pr＋ P0＝ Pt 2）界面兩側(cè)質(zhì)點(diǎn)振動(dòng)速度幅值相等 μ0 – μr = μt 由 μ＝ P/Z (P0 Pr) / Z1= Pt / Z2 由以上兩個(gè)條件可得： 1＋ r = t (1r) / Z1= t / Z2 2112ZZZZr???2122ZZZt?? 聲強(qiáng)反射率： R= = r = ( ) 聲強(qiáng)透射率： T= = t – r =1 T+R=1 下面討論幾種常見(jiàn)界面上聲壓和聲強(qiáng)的反射和透射情況 Ir I0 2 2 Z2Z1 Z1+Z2 It I0 4Z1Z2 (Z1+Z2) 2 ? （ 1） 當(dāng) Z2 Z1 如水 /鋼 r = (Z2Z1) / (Z1+Z2)0,反射聲壓 Pr 和入射聲壓 P0同相位，界面上入射波和反射波疊加形成駐波，合成聲壓最大 Pr＋ P0 水 /鋼界面： r = R= t = T= 平面波垂直到水 /鋼界面 (Z2＞ Z1) ? （ 2）當(dāng) Z1 Z2 如鋼 /水 r = (Z2Z1) / (Z1+Z2)0,反射聲壓 Pr 和入射聲壓 P0相位相反，入射波和反射波合成聲壓振幅減小 鋼 /水界面： r =－ R= t = T= 超聲波垂直入射到某一界面時(shí)的聲強(qiáng)反射率與透射率與從何種介質(zhì)入射無(wú)關(guān)。 ? 用分貝值表示反射波幅度的相互關(guān)系，不僅可以簡(jiǎn)化運(yùn)算，而且在確定基準(zhǔn)波高以后，可直接用儀器衰減器的讀數(shù)表示缺陷波相對(duì)波高。例如示波屏上兩波高的比較就常常用 dB表示。 當(dāng) H2/H1＝ 1時(shí)，△＝ 0 dB，說(shuō)明兩波高相等時(shí)，二者的分貝差為零。顯然采用絕對(duì)量來(lái)度量是不方便的，但如果對(duì)其比值（相對(duì)量）取對(duì)數(shù)來(lái)比較計(jì)算則可大大簡(jiǎn)化運(yùn)算。這是超聲波用于檢測(cè)的重要原因。 – 一般材料的聲阻抗隨溫度升高而降低。 ? 167。 超聲場(chǎng)的特征值主要有：聲壓、聲強(qiáng)和聲阻抗。當(dāng) Df λ時(shí) ,反射弱 ,繞射強(qiáng) ,缺陷回波很低 ,容易出現(xiàn)漏檢 . 超聲波探傷的靈敏度約為 λ /2 例 :對(duì)鋼 ,頻率 f=, 根據(jù) C= λf 縱波聲速 CL=5900m/s λL= mm 橫波聲速 CS=3230m/s λS= mm 在頻率相同的條件下 ,橫波的檢測(cè)靈敏度高于縱波的檢測(cè)靈敏度 .