《声波检测技术：第二章 声波检测的基本理论（一）》由会员分享，可在线阅读，更多相关《声波检测技术：第二章 声波检测的基本理论（一）（18页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、声波检测的理论基础 声波探测时通过激发弹性波在介质中传播，来解决有关的工程地质、工程检测问题。固体波动的传播特性与固体力学性质有密切关系。因此，声波法是以弹性振动在弹性介质中的传播理论为基础的声波检测的理论基础 声波是一种机械振动。介质的机械振动(弹性的)可以看成是材料质点或者质点组与平衡位置的周期性的偏移。振动过程可用一系列参数来表征：振动用期、频率、振幅、速度和加速度。 声波在固体中的传播速度 不问类型的波在传播过程中速度各不相同，且其声速还取决于固体介质的性质(密度、弹性模量、泊松比)，所以声速是表征介质声学特性的一个参数。另外，声速的大小还与固体介质的边界条件有关。纵波声速1.在无限大
2、固体介质中传播的纵波声速： （1-6）式中 -杨式弹性模量； -泊松比； -密度。在有限固体介质中传播时，则形成制导波，其速度变小。纵波声速2.在薄板（板厚远小于波长）中纵波声速： （1-7）3.在细长杆（横向尺寸远小于波长）中纵波速度： （1-8）横波速度 在无限大固体介质中传播的横波声速： （1-9）式中 -切变弹性模量。表面波声速 在无限大固体介质中传播的面波声速： （1-10）声波在固体中的传播速度无限大介质实际上是不存在的。当固体介质的尺寸与所传播的波长相比足够大时，可视为半无限大体，其声速即与无限大介质中的声速相近。把（1-6）、（1-10）两式相除，可得到纵横波速度之比： （1-
3、11）波速与介质特性之间的关系 通过试验室里进行的研究得出了弹性波波速与介质特性之间的关系，其相关曲线大致如图1-6所示：可以得到以下几点趋势性的结论：1波速为密度的函数，在密度小的范围内是按指数函数增加；在密度大的范围内是按对数函数增加。2孔隙越多，波速越低。3波速视空隙中有无水分而变化。一般说来，在湿润状态下波速增加，但有时软性岩石，波速反而降低。4静弹模与单轴抗压强度，般是随波速的增加按指数函数增加。波速与介质特性之间的关系声场的特征量充满声波的空间叫声场。声压、声强、声阻抗率是描写声场特征的几个重要物理量，即声场的持征量。声压声场中某一点在某一瞬时所具有的压强与没有声场存在时同一点的静态压强之差称为声压P，单位为帕斯卡Pa=N/m2。声波在介质中传播时，介质每点的声压随时间、距离而变化。 声压动量原理由波动方程又 声压 -声阻抗率 。介质的 越大，声压也越大声压的绝对值与波速成正比，也与角频率成正比，而声压的绝对值与波速成正比，也与角频率成正比，而所以声压的绝对值也与频率成正比，故超声波与可闻声波相比，所以声压的绝对值也与频率成正比，故超声波与可闻声波相比，其声压更大。其声压更大。 声强在垂直于声波传播方向上单位面积、单位时间内通过的声能称为声强。质点振动速度、声压、声强三者关系 声阻抗率在声学中，把介质中某点的有效声压对质点振动速度的比值 称为声阻抗率，以符号Z表示。
