【正文】 為赫茲 （ Hz） ,在超聲波探傷中通常用兆赫 （ MHz）為單位 ， 換算關(guān)系為： 1MHz=106Hz 或 1Hz=106 MHz fT1?超聲波檢測的物理基礎(chǔ)（一） 3 機(jī)械波和聲波及超聲波 （ 1）振動在介質(zhì)中的傳播形成波。 （ 3） 頻率 （ f） 質(zhì)點(diǎn)在單位時(shí)間內(nèi)完成全振動的次數(shù) 。 超聲波檢測的物理基礎(chǔ)（一） 超聲波檢測的物理基礎(chǔ)（一） 2 描述振動的特征量（物理學(xué)描述） （ 1） 振幅 （ A） 從平衡位置到振動最大位移之間的距離 。超聲波檢測的物理基礎(chǔ)（一） 第一節(jié) 振動與波 一、機(jī)械振動和機(jī)械波 1 機(jī)械振動的定義 實(shí)例 以上運(yùn)動過程中都有相應(yīng)的物理學(xué)規(guī)律，即在已知其初始狀態(tài)后，再經(jīng)過任意時(shí)間 t 以后的狀態(tài)可以通過計(jì)算的方式獲得。 物體沿著直線或曲線在某一平衡位置附近作往復(fù)周期性的運(yùn)動，稱為機(jī)械振動 ；如果 振動都是余弦函數(shù)（或正弦函數(shù)）性質(zhì)的，稱為諧振動。 （ 2） 周期 （ T） 質(zhì)點(diǎn)完成一次全振動所需要的時(shí)間 。 按照以上的定義 ， 容易看出：頻率與周期是互為倒數(shù)的 ， 即： 從定義中可以看出：周期是時(shí)間量 ， 通常單位為秒 (s)， 在超聲波探傷中 ， 則通常使用微秒為單位 （ μ s） 。 （ 2）波動分為電磁波和機(jī)械波。 （ 4）電磁波的分類（按頻率的不同）。按頻率的不同可以分為： a)可聞聲波 20Hz≤ f≤ 20220Hz(頻率、音量關(guān)系 ) b)次聲波 f20Hz c)超聲波 f20220Hz，工業(yè)探傷用頻率一般為 ~10MHz 從樂器到男人與女人說話的聲音講解頻率即音調(diào)的概念 超聲波檢測的物理基礎(chǔ)（一） 4超聲波的分類 （ 按時(shí)間的連續(xù)性 ） （ 1） 連續(xù)波 連續(xù)波是指在觀察的時(shí)間內(nèi) ， 超聲波是連續(xù)不斷的 。 5頻譜分析 6振動和波動方程 振動方程： y=A?cos(wt+ Φ) 波動方程： y=A?cos[w(tx/u) + Φ] oy超聲波檢測的物理基礎(chǔ)（一） 超聲波檢測的物理基礎(chǔ)（一） 二、超聲波的波型 按質(zhì)點(diǎn)的振動方向與波的傳播方向之間的關(guān)系，超聲波可以分為四種類型。 （ 2）傳播條件： 可以在任何狀態(tài)下的彈性介質(zhì)中傳播。 探頭都使用的是縱波。 超聲波檢測的物理基礎(chǔ)（一） 2 橫波（ T、 S） （ 1）定義：傳播方向與質(zhì)點(diǎn)的運(yùn)動方向相垂直。 問題 :橫波不能在液體中傳播，橫波探傷時(shí)為什么使用耦合劑（液體）；使用不同的耦合劑對最后的折射角是否會產(chǎn)生影響？ （ 3）實(shí)際例子：車軸輪座部位探傷檢查；鋼軌探傷中的37176。 （ 4）別名：剪切波、切變波。 （ 2）傳播條件： 只在固體介質(zhì)表面進(jìn)行傳播 。 （ 4）別名：瑞利波。 （ 2）傳播條件： 只能在薄板中傳播。 (檢測薄板 ) 超聲波檢測的物理基礎(chǔ)（二） 第二節(jié) 超聲波的傳播特性 一、波長和聲速 1 波長 1 2 3 4 5 6波長波長超聲波檢測的物理基礎(chǔ)（二） （ 1） 定義：相鄰的兩個(gè)振動相位相同點(diǎn)間的距離。 （ 3）常用希臘字母 λ 表示。 b） 在同一固體介質(zhì)中 ， CLCTCR 注： ,因此 ， 在頻率相同時(shí) ， C越大 ， λ 越大 。 fC??超聲波檢測的物理基礎(chǔ)（二） （ 2） 液體和氣體介質(zhì)中的聲速 對于液體和氣體介質(zhì)來說，其中只能傳播縱波，聲速值受溫度影響較大，但在某一溫度下，其聲速亦由材料的彈性和密度決定。 1 聲壓 力學(xué)量 （ 1）定義：在有聲波傳播的介質(zhì)中，某一點(diǎn)在某一瞬間所具有的壓強(qiáng)與沒有聲波存在時(shí)該點(diǎn)的靜壓強(qiáng)之差稱為聲壓。 （ 3）聲壓通常用符號 P表示。因此，通常就把聲壓幅度簡稱聲壓 。 超聲波檢測的物理基礎(chǔ)（二） 2 聲阻抗 從聲壓的關(guān)系中，變形為： p/u=ρc 而 p/u是有物理意義的，在同樣 p的作用下， u越大，其比值越小，即介質(zhì)對波的阻力越小。 （ 1）定義：把 p/u或 ρc稱為介質(zhì)的聲阻抗 。 （ 3） Z的單位為： （ 4）聲阻抗能直接表示介質(zhì)的聲學(xué)性質(zhì) 。 （ 1）定義：在垂直于聲波傳播方向上，單位面積上在單位時(shí)間內(nèi)所通過的聲能量稱為聲強(qiáng)度，簡稱聲強(qiáng)（或聲的能流密度） 。 （ 3） I的單位為： （ 4） （式中 p為聲壓， z為介質(zhì)的聲阻抗） （ 5） 在同一介質(zhì)中，聲強(qiáng)與聲壓的平方成正比。 聲強(qiáng)對數(shù)關(guān)系的得出過程（聲強(qiáng)級） 在實(shí)用上，貝耳這個(gè)單位太大，取其十分之一稱為分貝，用符號 dB表示。 )(lg20lg102121 dBppII ?????超聲波檢測的物理基礎(chǔ)（二） 3 回波高度的 dB表示 對于垂直線性良好的儀器，聲壓與回波高度成正比，即： 按照聲壓的 dB表示的公式可得： 2121HHpp ?)(lg2021 dBHH???超聲波檢測的物理基礎(chǔ)（二） 4 實(shí)例 欲將一高度為 80%的回波調(diào)整為 40%，應(yīng)將回波衰減多少dB？ 根據(jù)前面的公式： 可見，波高每降低一半需衰減 6dB，如欲將 60%的波高降為 30%，需要衰減 6dB ，從 30%降為 15%，也要衰減 6dB ， 所以， 從 60%降為 15%需衰 減 12dB。 即：聲壓是恒量 超聲波檢測的物理基礎(chǔ)（二） 2 球面波 （ 1）波陣面的形狀：球面； （ 2）波源的形狀： 點(diǎn)狀 /球形； （ 3）根據(jù)球的表面積公式 及聲壓與聲強(qiáng)的關(guān)系，可以證明：球面波聲壓與距離成反比 。 RHS ?2?超聲波檢測的物理基礎(chǔ)（二） 4 活塞波 （ 1）波陣面的形狀：介于平面與球面之間； （ 2）波源的形狀： 既不大也不小的平面狀波源； （ 3）按照惠更斯原理，和波的疊加原理，利用數(shù)學(xué)理論可以計(jì)算出活塞波聲源的聲場情況，只是情況相當(dāng)?shù)膹?fù)雜。 超聲波檢測的物理基礎(chǔ)（二） 5 散射和衍射 (1) 散射現(xiàn)象 ：超聲波經(jīng)過介質(zhì)時(shí)，其反射波變得雜亂無章。(漫射 ) 超聲波檢測的物理基礎(chǔ)（二）