【正文】 ? 兩個聲壓的比即為平底孔與大平底之間的聲壓差。 ???? c osc osFNSS2?NxLA ?? 2??c o sc o sDDGSf???t a nt a nLL12 ?2022/5/30 AVG曲線 ? 2. 實(shí)用 AVG曲線： 橫坐標(biāo)表示橫波聲程，縱坐標(biāo)表示相對波高的 dB值。其回波聲壓為： ? 探頭置于圓柱體內(nèi)側(cè)，從內(nèi)孔檢測圓柱體，類似于球 ? 面波在凹柱面上的反射。NSS122 ????2022/5/30 橫波聲場結(jié)構(gòu) 3. 半擴(kuò)散角 (1) 縱波斜入射在第二介質(zhì)中產(chǎn)生 橫波聲場，波束不對稱于聲束 軸線，存在上下（ θ上 、 θ下 ） 兩個半擴(kuò)散角，且 θ上 ＞ θ下 。當(dāng)x≥3N時(shí)，橫波聲場波束軸線上的聲壓為： ? P∝ FS， P∝ 1/x 。 2022/5/30 橫波發(fā)射聲場 ? 假想橫波聲源 ? 橫波探頭輻射的聲場由第一介質(zhì)中的縱波聲場與第二介質(zhì)中的橫波聲場兩部分組成。 2022/5/30 實(shí)際聲場與理想聲場比較 ? 實(shí)際聲場與理想聲場存在區(qū)別的原因 ： ? （ 1）實(shí)際聲場的近場區(qū)內(nèi)，軸線上聲壓變化幅度小于理想聲場，極值點(diǎn)減少。 矩形波源的近場區(qū)長度為： ）（ ??? b2572ba r c s i n0 ???)(2572aa r c s i n0 ??? a?????SFN ?2022/5/30 矩形波源輻射的縱波聲場 ? 矩形晶片輻射聲場 ??????????? s i nco s)s i nco ss i n (co ss i n)co ss i ns i n (),( 0kbkbkakarFprp s?2022/5/30 矩形波源輻射的縱波聲場 ? 兩個特定面內(nèi)的聲場指向性系數(shù) ? XOZ面內(nèi)， ?0＝????? s i n)s i ns i n ()0,( 0kakarFprp s????s i n)s i ns i n ()0,0,()0,(kakarPrPD ??aab 2572a r c s in??? ??2022/5/30 矩形波源輻射的縱波聲場 ? ZOY面 ?90＝????? s i n)s i ns i n ()90,( 0kbkbrFprp s????s i n)s i ns i n ()90,0,()90,(kbkbrprpD ?＝bbb 2572a r c s i n??? ??2022/5/30 縱波聲場近場區(qū)在兩種介質(zhì)中的分布 ? 實(shí)際檢測中，近場區(qū)分布在兩種不同的介質(zhì)中，設(shè)第一種介質(zhì)（水）厚度為 L，則第二種介質(zhì)（鋼）中剩余近場區(qū)長度 N’ 為： ? 基于鋼中近場區(qū)計(jì)算 : ? 基于水中近場區(qū)計(jì)算 : 2122212 439。在波束未擴(kuò)散區(qū)內(nèi)，波束不擴(kuò)散，不存在擴(kuò)散衰減，各截面平均聲壓基本相同。 ) ? （ 3）半擴(kuò)散角 θ 0以外的聲場聲壓很低，超聲波的能量主要集中在半擴(kuò)散角 θ 0以內(nèi)。rdsPdP ?? ??0?????????? s i n)s i n(2 10SSSkRkRJrFPP2022/5/30 縱波發(fā)射聲場 ? 指向性系數(shù) ：波源前充分遠(yuǎn)處任意一點(diǎn)的聲壓 P(r, θ )與波源軸線上同距離處聲壓 P(r, θ )之比，用 DC表示。在 x≥N的遠(yuǎn)場區(qū)，軸線上的聲壓最高，偏離中心聲壓逐漸降低，且同一截面上聲壓的分布是 完全對稱 的。 2022/5/30 縱波發(fā)射聲場 ? 在近場區(qū)內(nèi)，由于聲源表面上各點(diǎn)輻射至被考察點(diǎn)的波程差大，所引起的聲源振幅差和相位差也大，且它們彼此相互干涉，結(jié)果是近場區(qū)的聲源分布十分復(fù)雜，出現(xiàn)很多極大值與極小值。 2022/5/30 縱波發(fā)射聲場 ? 由近場區(qū)內(nèi)的聲壓分布 ? 可知當(dāng) ??????????? )4(s i n2 220 xxDpp???????????? )4(s in 22xxD?? 10?020 P?p 從 由 在聲軸線上會出現(xiàn)聲壓極大和極小值 2022/5/30 縱波發(fā)射聲場 ? （ 1）近場區(qū)： 波源附近由于波的干涉而出現(xiàn)的一系列聲壓極大極小值的區(qū)域，稱為超聲場的近場區(qū)。討論圓盤聲源的聲場將從聲壓沿軸線的分布以及聲束擴(kuò)散的特性著手。 η介質(zhì)的粘滯系數(shù) ρ—介質(zhì)的密度 C波速 2022/5/30 衰減系數(shù)的測定 ? 1. 薄板工件衰減系數(shù)的測定 ? 條件：厚度較小，上下底面互相平行，表面光潔 xmnBn)(2/BmLg20??? ?? ）（m、 n—底波的反射次數(shù) Bm、 Bn—第 m、 n次底波高度 δ—反射損失，每次反射損失約為（ ~） dB x薄板的厚度 2022/5/30 衰減系數(shù)的測定 ? 2. 厚板或粗圓柱體衰減系數(shù)的測定 ? 條件：厚度大于 200mm的板材或軸類工件 ? 方法：第一、第二次底波高度測定衰減系數(shù) xB262/B1Lg20 ?? ??? ）（B B2—第一、二次底波高度 6擴(kuò)散引起的分貝差 δ—反射損失，每次反射損失約為（ ~） dB x薄板的厚度 2022/5/30 第三章 超聲波反射聲場與規(guī)則反射體的回波聲壓 ? 縱波發(fā)射聲場 ? 圓盤波源輻射的縱波聲場 ? 圓盤聲源發(fā)出的聲場，由于聲源尺寸有限，必然在其邊緣發(fā)生衍射效應(yīng)使聲束向周圍空間擴(kuò)散，形成一個隨距離增大而波陣面面積不斷擴(kuò)大的擴(kuò)散聲束。 ? （ 2）介質(zhì)的散射衰減與 f、 d、 F有關(guān)。 ? 3. 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)引起的超聲波衰減叫吸收衰減。 ? 平面波不存在擴(kuò)散衰減，而球面波和柱面波有擴(kuò)散衰減現(xiàn)象。 2022/5/30 2. 球面波在曲界面上的折射 ? 球形界面 ? 柱形界面 ）（ 1/x c 21fxfa1PPxact ???]1/xc 21f) [ x1/xc 2(1fa1PPx）（ acact ????C2/C1透射介質(zhì)與入射介質(zhì)中波速之比 2022/5/30 超聲波的衰減 ? 超聲波在介質(zhì)中傳播時(shí)，隨著距離的增加，超聲波能量逐漸減弱的現(xiàn)象叫做超聲波衰減。 ? 見書圖 244 ? （ 1）球面波在球面上的反射波 ∣）（∣ax1fxfa1PPx???P1/a球面頂點(diǎn)處入射波聲壓 f—焦距， f=r/2 177。 2022/5/30 平面波在曲界面上的反射與折射 ? 平面波在曲界面的折射 聚焦 c1＜ c2 c1＞ c2 c1＞ c2 c1＜ c2 ? ?發(fā)散 凹面 凹面 凸面 凸面 2022/5/30 2. 平面波在曲界面上的折射 ? （ 1）平面波入射到球面透鏡時(shí)， ? （ 2）平面波入射到柱面透鏡時(shí)， ∣∣ fx f0tPPx ??∣∣ fx f0tPPx ??實(shí)際檢測用的水浸聚焦探頭就是根據(jù)平面波入射到 c1＞ c2的凸透鏡上，折射波會聚焦的特點(diǎn)設(shè)計(jì)的，可以提高檢測靈敏度。 +用于發(fā)散， 用于聚焦 Po曲面頂點(diǎn)處入射波聲壓 實(shí)際檢測中，球形、柱形氣孔的反射波就屬于以上兩種情形。 XP1rP ?r –聲壓反射率 X—從虛擬波源算起的距離 2022/5/30 球面波在平界面上的反射與折射 ? 2. 雙界面上的反射 ? 球面波在相互平行的雙界面間的多次反射仍符合球面波的變化規(guī)律。 2022/5/30 超聲波的聚集和發(fā)散 ? 聲壓距離公式 ? 1. 平面波聲束不擴(kuò)散，而是互相平行，聲壓不隨距離變化。 和 60176。由于理論計(jì)算公式復(fù)雜，因此借助于公式或?qū)嶒?yàn)得到幾種常見界面的聲壓反射率和透射率。s ins inccα??L1S1a r c s inccIII ??2022/5/30 聲壓反射率 ? 超聲波反射、折射定律只討論了超聲波傾斜入射到界面上時(shí)，各種類型反射波和折射波的傳播方向，沒有 ? 斜入射時(shí)反射波和透射波的聲壓關(guān)系較為復(fù)雜。 時(shí)的橫波入射角稱為第三臨界角，用表示 αⅢ 。 2022/5/30 （ 2）第二臨界角 ? 如：有機(jī)玻璃和鋼界面， ? αⅠ =176。 的縱波入射角為 第二臨界角 ，用符號 αⅡ 表示。 2022/5/30 （ 1）第一臨界角 ? 當(dāng)入射波為縱波，且 cL2cL1時(shí)，折射角大于入射角，使縱波折射角達(dá)到 90176。 S2SL2LS139。αL39。 聲壓往復(fù)透射率與界面兩側(cè)介質(zhì)的聲阻抗有關(guān)，與從何種介質(zhì)入射無關(guān)，聲阻抗相差越小，聲壓往復(fù)透射率越高。愈小，時(shí)，即當(dāng)最大，時(shí)，）（當(dāng)，時(shí)，當(dāng)trtrntrn4d0d0412d102d2222?????????????2022/5/30 2. 薄層兩側(cè)介質(zhì)不同的雙界面 由上式可知：往復(fù)透射率為工件等情況，此時(shí)聲壓耦合劑或晶片工件，保護(hù)薄膜層，如晶片，即非均勻介質(zhì)中的薄當(dāng))2(s i n)()2(c o s)(4ZZZ2222231222223131321???? dZZZZdZZZZt??????????2313122 )(42d)1(ZZZZtn???? 時(shí)，當(dāng)? 即超聲波垂直入射到兩側(cè)介質(zhì)聲阻抗不同的薄層，如薄層厚