超聲檢測原理ppt課件-在線瀏覽
2025-06-20 18:28本頁面
【正文】 橫波速度的 某些物質(zhì)的密度 、 聲速和特性阻抗見表 當(dāng)棒的直徑與波長相當(dāng)時(shí)稱為細(xì)棒 ， 細(xì)棒中聲波以膨脹形式傳播 ， 稱為 棒波 。 ?Ec d ?213 聲場及其特征值 聲場特征常用聲壓 、 聲強(qiáng)和特性阻抗等特征值來描述 。 聲壓與介質(zhì)密度 、 波速和頻率成正比 式中 v質(zhì)點(diǎn)振動(dòng)速度 上式中當(dāng)聲壓 p 不變時(shí)， ρ c 越大，質(zhì)點(diǎn)振動(dòng)速度就越小 ，所以 ρ c 被稱為介質(zhì)的特性阻抗，以 z表示。 液體阻抗約為氣體的 3000倍 ， 固體阻抗約為液體的 30倍 。 聲強(qiáng)度與質(zhì)點(diǎn)位移振幅和質(zhì)點(diǎn)振動(dòng)頻率的平方成正比 ， 與質(zhì)點(diǎn)振動(dòng)速度振幅的平方成正比 ， 與聲壓振幅的平方成正比 。 在實(shí)際超聲波檢測中 ， 超聲波是由一定尺寸的探頭發(fā)出的 ， 輻射的是活塞波 。 這種聲源發(fā)射的聲波可以認(rèn)為是由無數(shù)個(gè)能發(fā)射子波源的聲波疊加的結(jié)果 。 聲壓分布分為兩個(gè)區(qū)域 ， 即 xN時(shí) ， 聲壓 p有若干個(gè)周期性的極大值和極小值 ， 稱為近聲場 ， N為近場區(qū)長度 。 這種現(xiàn)象 ， 是由于聲源上各單一點(diǎn)源輻射到軸線上同一點(diǎn)的聲波的相位差引起的波的干涉效應(yīng)造成的 。 近場區(qū)長度 N取決于聲源的尺寸和聲波波長 ，當(dāng) D/2 λ 時(shí) ， N值可用下式獲得 可見 ， 輻射器的直徑 D愈大 、 頻率愈高 (波長越短 )， 則近場長度 N也就愈長 。 因此 ， 習(xí)慣上以聲程大于 3N時(shí)為遠(yuǎn)場區(qū) 。 xDpp 1420 ???聲場中的聲壓不但隨距離 x、 時(shí)間 t而變 ， 同時(shí)還隨聲束的半擴(kuò)散角而變 。 換能器 聲場 傳播方向 θ 角 半擴(kuò)散角 θ 的大小可按下式計(jì)算 式中 D圓形壓電晶片的直徑 a方形晶片邊長 ? ?? ?Da r c / i n ?? ?? ?? ?aa r c /s i n ?? ?換能器 聲場 傳播方向 θ 角 也就是說 ， 半擴(kuò)散角 θ 取決于晶片尺寸和波長 。 換能器 聲場 傳播方向 θ 角 輻射器輻射的超聲波能量的 80%以上集中在主瓣的聲束上 ， 副瓣的能量小 ， 傳播距離短 ， 因此可以認(rèn)為副瓣束集中在近場區(qū) 。 這是由于分析脈沖形狀非常復(fù)雜 ， 而從實(shí)際應(yīng)用來說 ， 近似用連續(xù)波代替脈沖波 ， 但二者的聲場特性上別很大 。 脈沖波中脈沖個(gè)數(shù)對近場區(qū)內(nèi)的聲壓分布影響極大 。 214 超聲波在異質(zhì)界面上的 透射 、 反射和折射 所謂異質(zhì)界面 ， 是指由兩種特性阻抗不同的介質(zhì)所構(gòu)成的界面 ， 如氣 /界面 、 氣 /固界面 、液 /固界面和不同固體界面等 。 介質(zhì) I 介質(zhì) II 界面 當(dāng)傾斜入射時(shí)除反射波外 ，透射波產(chǎn)生干射 ， 同時(shí)伴隨有波型轉(zhuǎn)換 。 入射縱波L反射縱波L1反射橫波S1折射縱波L1折射橫波S1α Lα L 1α S 1β L 2β S 2固體介質(zhì) I I固體介質(zhì) I入射縱波 (L)除產(chǎn)生反射縱波 (L1)和折射縱波 (L2)外 ， 還產(chǎn)生反射橫波 (S1)和折射橫波 (S2)， 與法線夾角分別 α L、 α Lβ L α S1和 β S2 入射縱波L反射縱波L1反射橫波S1折射縱波L1折射橫波S1α Lα L 1α S 1β L 2β S 2固體介質(zhì) I I固體介質(zhì) I這些角度與波速之間的關(guān)系符合反射和折射定理如下式 22112211s i ns i n s i ns i ns i nSSSSLLLLLLccccc?????????入射縱波L反射縱波L1反射橫波S1折射縱波L1折射橫波S1α Lα L 1α S 1β L 2β S 2固體介質(zhì) I I固體介質(zhì) I 由于 CL=CL1 ，所以 α L與 α L1相等 。 入射縱波L反射縱波L1反射橫波S1折射縱波L1折射橫波S1α Lα L 1α S 1β L 2β S 2固體介質(zhì) I I
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