【正文】 條件 （ 1）斜入射 （ 2）界面兩側(cè)的介質(zhì)的聲速、聲阻抗不同。 結(jié)合 d)、 e)、 f)的情況，界面兩側(cè)聲阻抗相差越大，反射的聲壓越高；反之，界面兩側(cè)聲阻抗相差越小，則反射的聲壓越低。 若使超聲波從空氣透入工件，則 Z1Z2，因此透射能量很低，為使超聲波有效透入工件中，需要提高 Z1的值，這也是探傷中要使用耦合劑的原因。 探頭監(jiān)測(cè)的軌底回波）時(shí)，底面反射波就是在鋼 /空氣（ Z1Z2）界面發(fā)生的全反射。 1212ZZZZorPPr????1222ZZZotPPt???超聲波檢測(cè)的物理基礎(chǔ)（三） d)若 Z1Z2，則 r趨于 1，而 t趨于 0，即超聲波幾乎發(fā)生全反射， 但反射波的相位與入射波相反。 b)當(dāng)以上述公式形式描述時(shí)，表示超聲波從介質(zhì) Z1入射到Z1/Z2界面。 一般認(rèn)為：能發(fā)現(xiàn)的最小缺陷的尺寸約為 λ/2。 超聲波檢測(cè)的物理基礎(chǔ)（二） （ 3）散射和衍射現(xiàn)象的應(yīng)用 a) Dλ時(shí)，反射強(qiáng) b) Dλ時(shí)，衍射強(qiáng)，散射弱。 散射可以發(fā)生在工件表面，也可以是在遇到微小障礙物時(shí)發(fā)生。 以中心軸線上的變化為例： ??????????????????? aaDpp 220 4s i n2 ??超聲波檢測(cè)的物理基礎(chǔ)（二） 四、超聲波的波動(dòng)特性 1 疊加原理 相遇時(shí)，質(zhì)點(diǎn)如何振動(dòng)；相遇后，特性是否發(fā)生變化？ 超聲波檢測(cè)的物理基礎(chǔ)（二） 2 干涉 干涉的條件： 頻率相同 振動(dòng)方向相同 相位相同（或相位差恒定） 超聲波檢測(cè)的物理基礎(chǔ)（二） 3 駐波 駐波產(chǎn)生的條件： 超聲波檢測(cè)的物理基礎(chǔ)（二） 4 惠更斯原理 內(nèi)容：波陣面上的每個(gè)點(diǎn)都可以被看做子波源，向外發(fā)射球面波，經(jīng)過(guò)時(shí)間 Δ t以后，這些球面波的包絡(luò)線就是新的波陣面。 24 RS ??超聲波檢測(cè)的物理基礎(chǔ)（二） 3 柱面波 （ 1）波陣面的形狀：同心圓柱面； （ 2）波源的形狀： 直線 /圓柱面； （ 3）根據(jù)圓柱的表面積公式 及聲壓與聲強(qiáng)的關(guān)系，可以證明：柱面波聲壓與距離的平方根成反比 。 超聲波檢測(cè)的物理基礎(chǔ)（二） 三、超聲波的波形 按照波陣面形狀的不同，超聲波可以進(jìn)行如下劃分： 1 平面波 （ 1）波陣面的形狀：無(wú)限大平面； （ 2）波源的形狀： 無(wú)限的大平面； （ 3）各質(zhì)點(diǎn)振幅為恒量， 不隨距離變化而變化。 )(lg21 貝耳II??)(lg1021 dBII???超聲波檢測(cè)的物理基礎(chǔ)（二） 2 聲壓的 dB表示 因?yàn)?I=p2/(2Z)，代入上式中，可得： 討論： （ 1）若 p1p2，則 Δ0；若 p1p2，則 Δ0 （ 2）無(wú)論 p p2是如何得到的，二者相差的 dB數(shù)都應(yīng)按上式表示或計(jì)算。 ZpI22?超聲波檢測(cè)的物理基礎(chǔ)（二） 4 聲強(qiáng)、聲壓、回波高度的分貝表示 （ 1）聲強(qiáng)的分貝表示 由于聲強(qiáng)的變化范圍非常大，數(shù)量級(jí)可以相差很多，用通常數(shù)字表示和運(yùn)算很不方便，并且人耳對(duì)聲音響度的感覺(jué)近似地與聲強(qiáng)的對(duì)數(shù)成正比，于是采用對(duì)數(shù)來(lái)表示這一關(guān)系。 （ 2）聲強(qiáng)通常用字母 I表示。 超聲波檢測(cè)的物理基礎(chǔ)（二） 3 聲強(qiáng) 聲強(qiáng)是能量的概念。 （ 2）聲阻抗通常用字母 Z表示。其結(jié)果在數(shù)值上等于 ρc。 （ 5）在以上條件下， p=ρcu（式中 ρ為介質(zhì)密度， c為介質(zhì)中聲速， u為質(zhì)點(diǎn)振動(dòng)速度）。 （ 4）聲壓是個(gè)交變量，可寫成，在實(shí)用上，比較二個(gè)超聲波并不需要對(duì)每個(gè)時(shí)間 t進(jìn)行比較，只須用其幅度作比較。 （ 2）聲壓的單位是帕斯卡（ Pa）。 引申問(wèn)題：超聲波以 5900m/s的速度在厚度為 板中傳播，問(wèn)超聲波穿過(guò)鋼板需要多少時(shí)間？ 若儀器橫坐標(biāo)每格代表時(shí)間 1 μ s，那么，第一次底面回波出現(xiàn)在何處？ 超聲波檢測(cè)的物理基礎(chǔ)（二） 二、超聲場(chǎng)的特征量 有超聲波存在的空間叫做超聲場(chǎng)。 也就 是說(shuō)：波長(zhǎng)隨聲速的變化而變化 。 2 聲速 由于當(dāng)質(zhì)點(diǎn)振動(dòng)一個(gè)周期的時(shí)間，超聲波剛好在介質(zhì)中傳播一個(gè)波長(zhǎng)的距離，按照運(yùn)動(dòng)學(xué)定律，超聲波在介質(zhì)中的傳播速度可以表示為： fTC ??? ??超聲波檢測(cè)的物理基礎(chǔ)（二） （ 1）固體介質(zhì)的聲速 在固體介質(zhì)中，可傳播各種波型的超聲波，但同一介質(zhì)中波型不同時(shí)，其聲速的值也不同： 超聲波檢測(cè)的物理基礎(chǔ)（二） 其中： E— 介質(zhì)的彈性模量 G— 介質(zhì)的切變模量 σ — 介質(zhì)的泊松比 ρ — 介質(zhì)的密度 從以上公式中可以看出： a） 固體介質(zhì)中的聲速不僅與波型有關(guān) ， 而且與介質(zhì)的彈性和密度有關(guān) 。 （ 2） 波長(zhǎng)是長(zhǎng)度量，探傷中常用的超聲波波長(zhǎng)大多是毫米數(shù)量級(jí)。 （ 3）別名：板波中最主要的一種是 藍(lán)姆波。 超聲波檢測(cè)的物理基礎(chǔ)（一） 4 板波 （ 1）定義： 薄板中各質(zhì)點(diǎn)的振動(dòng)方向平行于板面，而垂直于波的傳播方向 。 (深度一個(gè)波長(zhǎng) ) （ 3）實(shí)例： 表面波可以用來(lái)檢測(cè)車輪踏面的裂紋、剝離、擦傷等缺陷。 超聲波檢測(cè)的物理基礎(chǔ)（一） 超聲波檢測(cè)的物理基礎(chǔ)（一） 橫波與縱波的對(duì)比 超聲波檢測(cè)的物理基礎(chǔ)（一） 3 表面波（ R） （ 1）定義： 質(zhì)點(diǎn)只在一平面內(nèi)作橢圓振動(dòng)，橢圓的長(zhǎng)軸垂直于波的傳播方向，短軸平行于傳播方向 。 探頭都使用的是橫波。 （ 2）傳播條件：只能在固體介質(zhì)中傳播。 （ 4）別名：疏密波、壓縮波。 （ 3）實(shí)際例子：車軸端面進(jìn)行穿透探傷檢查；鋼軌探傷中的 0176。 1 縱波（ L） （ 1）定義：傳播方向與質(zhì)點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)方向相一致。 （ 2） 脈沖波 脈沖波是指在觀察時(shí)間內(nèi) ， 超聲波不連續(xù) ， 在目前的工業(yè)探傷過(guò)程中 ，我們主要采用脈沖波的形式 。 （ 5）機(jī)械波產(chǎn)生的條件 : a) 波源 (振源 ) b) 彈性介質(zhì) 超聲波檢測(cè)的物理基礎(chǔ)（一） （ 6）聲波是機(jī)械波的一種。 （ 3）波動(dòng)的周期和頻率。 單位換算關(guān)系為： 1s=106 μ s 或 1 μ s=106 s 頻率的標(biāo)準(zhǔn)單位