超聲波檢測ppt課件(2)-文庫吧資料
2025-05-10 12:57本頁面
【正文】 波與橫波兩種波型。入射縱波與反射縱波之間的關(guān)系符合幾何光學(xué)的反射定律，即 αL= 的反射縱波。? 當(dāng)縱波以入射角 αL傾斜入射到異質(zhì)界面上時，將會在介質(zhì)1中于入射點法線的另一側(cè)產(chǎn)生與法線成一定夾角 橫波入射 縱波入射； 入射聲波與入射點法線之間的夾角稱為 入射角 。超聲波測厚此時為全透射的情況。 在兩個界面上的反射和透射d2（ 1）當(dāng)?shù)谝弧⑷橘|(zhì)為同一介質(zhì)時 由上兩式可知： 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，最后進入聲阻抗為 Z3的第三介質(zhì)。 上述超聲波縱波垂直入射到單一平界面上的聲壓、聲強與其反射率、透射率的計算公式，同樣適用于橫波入射的情況。聲波垂直入射到平界面上時，聲壓和聲強的分配比例僅與界面兩側(cè)介質(zhì)的聲阻抗有關(guān)。 R為反射波聲強 (Ir)和入射波聲強 (I0)之比； T為透射波聲強 (It)和入射波聲強 (I0)之比。 式中： 當(dāng)超聲波垂直入射到足夠大的光滑平界面時，將在第一介質(zhì)中產(chǎn)生一個與入射波方向相反的反射波，在第二介質(zhì)中產(chǎn)生一個與入射波方向相同的透射波。 聲波的這一性質(zhì)是超聲波檢測缺陷的物理基礎(chǔ)。一部分能量透過界面進入第二種介質(zhì)，成為透射波 (聲強為 It)， 當(dāng)超聲波垂直入射到兩種介質(zhì)的界面時， 但遇到異介質(zhì)界面（即聲阻抗差異較大的異質(zhì)界面）時，會產(chǎn)生反射和透射現(xiàn)象。衰減方程衰減系數(shù)：吸收衰減衰減系數(shù)：吸收衰減 (??)和散射衰減和散射衰減 ?s介質(zhì)的衰減程度與介質(zhì)的晶粒尺寸、各向異性系數(shù)和超聲波的頻率有關(guān)。固體介質(zhì)中，吸收衰減相對于散射衰減幾乎可忽略不計，但對液體介質(zhì)，吸收衰減是主要的衰減方式。（ 2）散射衰減：散射是由于物質(zhì)的不均勻產(chǎn)生的，不均勻材料含有聲阻抗急劇變化的界面，在這兩種物質(zhì)的界面上，將產(chǎn)生聲波的反射、折射和波形轉(zhuǎn)換現(xiàn)象，必然導(dǎo)致聲能的降低。它主要取決于波陣面的幾何形狀，與傳播介質(zhì)無關(guān)。 引起衰減的原因主要有三個方面：一是聲束的擴散；二是由于材料中的晶?；蚱渌⑿☆w粒引起聲波的散射；三是介質(zhì)的吸收。聲速的一般表達式 聲衰減系數(shù) a? 超聲波在介質(zhì)中傳播時，隨著傳播距離的增加能量逐漸減弱的現(xiàn)象叫做 超聲波的衰減 。；G—— 固 體的剪切彈性模量， 無 限 固體介質(zhì)中的橫波聲速：幾種不同介質(zhì)中的聲速K ——液 體的體積彈性模量， MPa；E—— 固 體的楊氏彈性模量， 板波的聲速與其他波型不同， 其相速度隨頻率變化而變化，具有頻散特性。≈， cs≈。? 同一固體介質(zhì)中，縱波聲速 cL大于橫波聲速 cs，橫波聲速 cs又大于表面波聲速 cr。在給定的材料中，頻率越高，波長越短。 不同材料聲速值有較大的差異?！? （ 1）縱波、橫波和表面波的聲速。 非頻散介質(zhì)中， 相速度等于群速度。群速度：在傳播聲波的 包絡(luò)面 上，具有某種特性（如幅值最大）的點上，聲波在傳播方向上的速度。相速度：聲波傳播到介質(zhì)的某一選定的相位點時，在傳播方向上的聲速；了解受檢材料的聲速，對于缺陷的定位和定量分析都有重要的意義。）變壓器油空氣 聲速 ? 聲速表示聲波在介質(zhì)中傳播的速度，它與超聲波的波型有關(guān)，但更依賴于傳聲介質(zhì)自身的特性。脈沖反射式超聲診斷儀顯示的人體組織斷面聲像，實質(zhì)上是人體組織中聲阻抗差別的空間分布圖。又可用介質(zhì)的密度與聲速的乘積來表示。在超聲診斷領(lǐng)域簡稱聲阻抗。 介質(zhì)的聲參量 ?物理學(xué)術(shù)語。在同一聲壓下，介質(zhì)的聲阻抗越大，質(zhì)點的振動速度就越小?！? 聲波在介質(zhì)中的傳播是由其聲學(xué)參量（聲速、聲阻抗、聲衰減系數(shù)等）決定的，因此需要研究介質(zhì)的聲參量。在實際應(yīng)用過程中，超聲波的幅度或強度也用相同的方法即分貝表示，定義：IL分貝差幾個重要的幾個重要的 dB值值P1/P2 10 7 5 3 2 1 189。在實際應(yīng)用過程中，貝爾這個單位太大，常用分貝（ dB）作為聲強級的單位。貝爾（ BeL）IL=lg(I/將某一聲強 I與標(biāo)準(zhǔn)聲強 I0之比取常用對數(shù)得到二者相差的數(shù)量級，稱為聲強級，用 IL表示。 以平面縱波在均勻的各向同性固體介質(zhì)中傳播時 ,有 由上式可知，超聲場中，聲強與角頻率平方成正比?！ ? 由于超聲波的頻率很高，遠大于聲波的頻率，故超聲波的聲壓一般也遠大于聲波的聲壓。式中： 為介質(zhì)的密度； c為介質(zhì)中的聲速； 為介質(zhì)質(zhì)點的振幅； 為介質(zhì)質(zhì)點振動的圓頻率； 為質(zhì)點振動速度的幅值； t為時間； x為質(zhì)點距聲源的距離， 為聲壓的極大值。對于平面余弦波， 聲壓 p 當(dāng)介質(zhì)中有超聲波傳播時，由于介質(zhì)質(zhì)點振動，使介質(zhì)中壓強交替變化。為描述超聲場，常用的物理量有： 聲壓、聲強、聲阻抗、質(zhì)點振動位移和質(zhì)點振動速度。 當(dāng)聲源的尺寸遠小于測量點距聲源的距離時，可以把超聲波看成是球面波 。當(dāng)聲源是一個點時，在各向同性介質(zhì)中的波陣面為以聲源為中心的球面?！? 根據(jù)波陣面的形狀 (波形 )，可將超聲波分為 平面波、柱面波和球面波 等。(c)(b)平面波 柱面波 球面波波線、 波前與波陣面 ?(a)波前只有一個，而波陣面可以有任意多個。在任何時刻，波前總是距聲源最遠的一個波陣面。 在無限大且各向同性的介質(zhì)中，振動向各方向傳播， 用 波線表示傳播的方向；將同一時刻介質(zhì)中振動相位相同的所有質(zhì)點所連成的面稱為 波陣面 ；某一時刻振動傳播到達的距聲源最遠的各點所連成的面稱為 波前 。 對脈沖波進行頻譜分析，可知它并非單一頻率，而是包括多種頻率成分。連續(xù)波是介質(zhì)中各質(zhì)點振動時間為無窮時的波。 表面波（ Surface 瑞利首先對這種波給予了理論上的說明，因此表面波又稱為瑞利波（ Rayl
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