ch超声波检测的物理基础实用实用教案

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1、超声波检测的物理(wl)基础（一）2描述振动的特征量（物理学描述）（1）振幅（A）-从平衡位置到振动最大位移之间的距离。（2）周期（T）-质点完成一次全振动所需要的时间。（3）频率（f）-质点在单位时间内完成全振动的次数。按照以上的定义，容易看出：频率与周期是互为倒数的，即：从定义中可以看出：周期是时间量，通常单位为秒(s)，在超声波探伤(tnshng)中，则通常使用微秒为单位（s）。单位换算关系为：1s=106s或1s=10-6s频率的标准单位为赫兹（Hz）,在超声波探伤(tnshng)中通常用兆赫（MHz）为单位，换算关系为：1MHz=106Hz或1Hz=10-6MHz第1页/共81页第一

2、页，共82页。超声波检测(jinc)的物理基础（一）3机械波和声波及超声波（1）振动在介质中的传播形成波。（2）波动分为电磁波和机械波。（3）波动的周期和频率。（4）电磁波的分类(fnli)（按频率的不同）。（5）机械波产生的条件:a)波源(振源)b)弹性介质第2页/共81页第二页，共82页。超声波检测(jinc)的物理基础（一）（6）声波是机械波的一种。按频率的不同(btn)可以分为：a)可闻声波20Hzf20000Hz(频率、音量关系)b)次声波f20000Hz，工业探伤用频率一般为0.5MHz10MHz从乐器到男人与女人说话的声音讲解频率即音调的概念第3页/共81页第三页，共82页。超声

3、波检测的物理(wl)基础（一）4 超 声 波 的 分 类 （ 按 时 间 的 连 续 性 ）（ 1 ） 连 续 波连 续 波 是 指 在 观 察 的 时 间 内 ， 超 声 波 是 连 续 不 断 的 。 （ 2 ） 脉 冲 波脉 冲 波 是 指 在 观 察 时 间 内 ， 超 声 波 不 连 续 ， 在 目 前 的 工 业 探 伤 过 程 中 ， 我 们 主 要 采 用 ( c i y n g ) 脉 冲 波 的 形 式 。5 频 谱 分 析6 振 动 和 波 动 方 程振 动 方 程 ： y = A c o s ( w t + )波 动 方 程 ： y = A c o s w ( t -

4、x / u ) + 第4页/共81页第四页，共82页。超声波检测(jinc)的物理基础（一）第5页/共81页第五页，共82页。超声波检测的物理(wl)基础（一）二 、 超 声 波 的 波 型 按 质 点 ( z h d i n ) 的 振 动 方 向 与 波 的 传 播 方 向 之 间 的 关 系 ， 超 声 波 可 以 分 为 四 种 类 型 。1 纵 波 （ L ）（ 1 ） 定 义 ： 传 播 方 向 与 质 点 ( z h d i n ) 的 运 动 方 向 相 一 致 。（ 2 ） 传 播 条 件 ： 可 以 在 任 何 状 态 下 的 弹 性 介 质 中 传 播 。（ 3 ） 实

5、际 例 子 ： 车 轴 端 面 进 行 穿 透 探 伤 检 查 ； 钢 轨 探 伤 中 的 0 探 头 都 使 用 的 是 纵 波 。（ 4 ） 别 名 ： 疏 密 波 、 压 缩 波 。第6页/共81页第六页，共82页。超声波检测的物理(wl)基础（一）2 横 波 （ T 、 S ）（ 1 ） 定 义 ： 传 播 方 向 ( f n g x i n g ) 与 质 点 的 运 动 方 向 ( f n g x i n g ) 相 垂 直 。（ 2 ） 传 播 条 件 ： 只 能 在 固 体 介 质 中 传 播 。问 题 : 横 波 不 能 在 液 体 中 传 播 ， 横 波 探 伤 时 为 什

6、 么 使 用 耦 合 剂 （ 液 体 ） ； 使 用 不 同 的 耦 合 剂 对 最 后 的 折 射 角 是 否 会 产 生影 响 ？（ 3 ） 实 际 例 子 ： 车 轴 轮 座 部 位 探 伤 检 查 ； 钢 轨 探 伤 中 的 3 7 探 头 都 使 用 的 是 横 波 。（ 4 ） 别 名 ： 剪 切 波 、 切 变 波 。第7页/共81页第七页，共82页。超声波检测的物理(wl)基础（一）第8页/共81页第八页，共82页。超声波检测的物理(wl)基础（一）横波(hngb)与纵波的对比第9页/共81页第九页，共82页。超声波检测(jinc)的物理基础（一）3 表 面 波 （ R ）（

7、1 ） 定 义 ： 质 点 只 在 一 平 面 内 作 椭 圆 振 动 ， 椭 圆 的 长 轴 垂 直 于 波 的 传 播 方 向 ， 短 轴 平 行 于 传 播 方 向 。（ 2 ） 传 播 条 件 ： 只 在 固 体 介 质 表 面 进 行 传 播 。 ( 深 度 一 个 波 长 )（ 3 ） 实 例 ( s h l ) ： 表 面 波 可 以 用 来 检 测 车 轮 踏 面 的 裂 纹 、 剥 离 、 擦 伤 等 缺 陷 。（ 4 ） 别 名 ： 瑞 利 波 。第10页/共81页第十页，共82页。超声波检测的物理(wl)基础（一）4 板 波（ 1 ） 定 义 ( d n g y ) ：

8、薄 板 中 各 质 点 的 振 动 方 向 平 行 于 板 面 ， 而 垂 直 于 波 的 传 播 方 向 。（ 2 ） 传 播 条 件 ： 只 能 在 薄 板 中 传 播 。（ 3 ） 别 名 ： 板 波 中 最 主 要 的 一 种 是 蓝 姆 波 。 ( 检 测 薄 板 ) 第11页/共81页第十一页，共82页。超声波检测的物理(wl)基础（二）第 二 节 超 声 波 的 传 播 特 性 ( t x n g )一 、 波 长 和 声 速1 波 长第12页/共81页第十二页，共82页。超声波检测(jinc)的物理基础（二）（ 1 ） 定 义 ： 相 邻 的 两 个 振 动 相 位 相 同 点

9、 间 的 距 离 。（ 2 ） 波 长 是 长 度 量 ， 探 伤 中 常 用 的 超 声 波 波 长 大 多 是 毫 米 数 量 级 。（ 3 ） 常 用 希 腊 字 母 表 示 。2 声 速 由 于 当 质 点 振 动 一 个 周 期 的 时 间 ， 超 声 波 刚 好 在 介 质 ( j i z h ) 中 传 播 一 个 波 长 的 距 离 ， 按 照 运 动 学 定 律 ， 超 声 波在 介 质 ( j i z h ) 中 的 传 播 速 度 可 以 表 示 为 ： 第13页/共81页第十三页，共82页。超声波检测的物理(wl)基础（二）（ 1 ） 固 体 介 质 的 声 速 在 固

10、 体 介 质 中 ， 可 传 播 ( c h u n b ) 各 种 波 型 的 超 声 波 ， 但 同 一 介 质 中 波 型 不 同 时 ， 其 声 速 的 值 也不 同 ： 第14页/共81页第十四页，共82页。超声波检测的物理(wl)基础（二）其 中 ：E 介 质 的 弹 性 模 量G 介 质 的 切 变 模 量 介 质 的 泊 松 比 介 质 的 密 度 从 以 上 公 式 ( g n g s h ) 中 可 以 看 出 ： a ） 固 体 介 质 中 的 声 速 不 仅 与 波 型 有 关 ， 而 且 与 介 质 的 弹 性 和 密 度 有 关 。 b ） 在 同 一 固 体 介

11、质 中 ， C L C T C R 注 ： , 因 此 ， 在 频 率 相 同 时 ， C 越 大 ， 越 大 。 也 就是 说 ： 波 长 随 声 速 的 变 化 而 变 化 。第15页/共81页第十五页，共82页。超声波检测的物理(wl)基础（二）（ 2 ） 液 体 和 气 体 介 质 中 的 声 速 对 于 液 体 和 气 体 介 质 来 说 ， 其 中 只 能 传 播 纵 波 ， 声 速 值 受 温 度 影 响 较 大 ， 但 在 某 一 温 度 下 ， 其 声 速 亦 由 材 料 的 弹 性和 密 度 决 定 。引 申 问 题 ： 超 声 波 以 5 9 0 0 m / s 的 速

12、度 在 厚 度 为 2 9 . 5 m m 厚 的 钢 板 中 传 播 ， 问 超 声 波 穿 过 钢 板 需 要 ( x y o ) 多 少 时 间？ 若 仪 器 横 坐 标 每 格 代 表 时 间 1 s ， 那 么 ， 第 一 次 底 面 回 波 出 现 在 何 处 ？第16页/共81页第十六页，共82页。超声波检测(jinc)的物理基础（二）二、超声场的特征量有超声波存在的空间叫做超声场。1声压-力学量（1）定义：在有声波传播的介质中，某一点在某一瞬间所具有的压强与没有声波存在时该点的静压强之差称为声压。（2）声压的单位是帕斯卡（Pa）。（3）声压通常用符号P表示。（4）声压是个交变量

13、，可写成，在实用上，比较二个超声波并不需要对每个时间t进行比较，只须用其幅度作比较。因此，通常就把声压幅度简称声压。（5）在以上条件下，p=cu（式中为介质密度(md)，c为介质中声速，u为质点振动速度）。第17页/共81页第十七页，共82页。超声波检测的物理(wl)基础（二）2 声 阻 抗从 声 压 的 关 系 中 ， 变 形 为 ： p / u = c而 p / u 是 有 物 理 意 义 ( y y ) 的 ， 在 同 样 p 的 作 用 下 ， u 越 大 ， 其 比 值 越 小 ， 即 介 质 对 波 的 阻 力 越 小 。 其 结 果 在 数 值 上 等于 c 。（ 1 ） 定 义

14、 ： 把 p / u 或 c 称 为 介 质 的 声 阻 抗 。（ 2 ） 声 阻 抗 通 常 用 字 母 Z 表 示 。（ 3 ） Z 的 单 位 为 ：（ 4 ） 声 阻 抗 能 直 接 表 示 介 质 的 声 学 性 质 。第18页/共81页第十八页，共82页。超声波检测的物理(wl)基础（二）3 声 强声 强 是 能 量 的 概 念 。（ 1 ） 定 义 ： 在 垂 直 于 声 波 传 播 方 向 上 ， 单 位 面 积 上 在 单 位 时 间 内 所 通 过 的 声 能 量 称 为 声 强 度 ， 简 称 声强 （ 或 声 的 能 流 密 度 ） 。（ 2 ） 声 强 通 常 ( t

15、 n g c h n g ) 用 字 母 I 表 示 。（ 3 ） I 的 单 位 为 ：（ 4 ） （ 式 中 p 为 声 压 ， z 为 介 质 的 声 阻 抗 ） （ 5 ） 在 同 一 介 质 中 ， 声 强 与 声 压 的 平 方 成 正 比 。 第19页/共81页第十九页，共82页。超声波检测(jinc)的物理基础（二）4 声 强 、 声 压 、 回 波 高 度 的 分 贝 表 示（ 1 ） 声 强 的 分 贝 表 示 由 于 声 强 的 变 化 范 围 非 常 大 ， 数 量 级 可 以 相 差 很 多 ， 用 通 常 数 字 表 示 和 运 算 很 不 方 便 ， 并 且 人

16、耳 对 声 音 响 度 的 感觉 近 似 地 与 声 强 的 对 数 成 正 比 ， 于 是 采 用 对 数 来 表 示 这 一 关 系 。声 强 对 数 关 系 的 得 出 过 程 （ 声 强 级 ） 在 实 用 上 ， 贝 耳 这 个 单 位 ( d n w i ) 太 大 ， 取 其 十 分 之 一 称 为 分 贝 ， 用 符 号 d B 表 示 。第20页/共81页第二十页，共82页。超声波检测的物理(wl)基础（二）2 声 压 的 d B 表 示因 为 I = p 2 / ( 2 Z ) ， 代 入 上 式 中 ， 可 得 ：讨 论 ：（ 1 ） 若 p 1 p 2 ， 则 0 ；

17、若 p 1 p 2 ， 则 时，反射强b)D Z 2 ， 则 r 趋 于 - 1 ， 而 t 趋 于 0 ， 即 超 声 波 几 乎 发 生 全 反 射 ， 但 反 射 波 的 相 位 与 入 射 波 相 反 。 在 用 纵 波 对 车 轴 进 行 穿 透 探 伤 （ 0 探 头 监 测 的 轨 底 回 波 ） 时 ， 底 面 反 射 波 就 是 在 钢 / 空 气 （ Z 1 Z 2 ） 界面 发 生 的 全 反 射 。 e ) 若 Z 1 Z 2 ， 则 r 趋 于 1 ， 而 t 趋 于 2 ， 即 超 声 波 几 乎 发 生 全 反 射 ， 反 射 波 的 相 位 与 入 射 波 相

18、同 。 若 使 超 声 波 从 空 气 透 入 工 件 ， 则 Z 1 C L 1（ 3 ） 当 L = 9 0 时入 射 角 ， 记 为使 折 射 纵 波 的 折 射 角 等 于 9 0 时 的 纵 波 入 射 角第48页/共81页第四十八页，共82页。超声波检测(jinc)的物理基础（四）2 第 二 临 界 角（ 1 ） 入 射 波 为 纵 波（ 2 ） C T 2 C L 1（ 3 ） 当 T = 9 0 时入 射 角 ， 记 为3 第 三 ( d s n ) 临 界 角（ 1 ） 入 射 波 为 横 波（ 2 ） 当 L = 9 0 时入 射 角 ， 记 为第49页/共81页第四十九页

19、，共82页。超声波检测的物理(wl)基础（四）4 讨 论（ 1 ） 当 入 射 角 第 一 临 界 角 时 ， 第 二 ( d r ) 介 质 中 可 能 存 在 横 波 和 纵 波 两 种 波 型（ 2 ） 当 第 一 临 界 角 入 射 角 第 二 ( d r ) 临 界 角 时 ， 第 二 ( d r ) 介 质 中 只 可 能 存 在 横 波 而 无 纵 波 。三 、 斜 入 射 时 的 声 压 反 射 系 数 和 透 射 系 数第50页/共81页第五十页，共82页。超声波检测的物理(wl)基础（四）四 、 曲 界 面 上 的 反 射 和 透 射1 反 射反 射 波 的 聚 焦 与 发

20、 散 ( f s n ) 只 与 界 面 形 状 有 关 ， 而 与 其 它 因 素 无 关 （ 凹 面 聚 焦 凸 面 发 散 ( f s n ) ）第51页/共81页第五十一页，共82页。超声波检测(jinc)的物理基础（四）2 透 射 ( t u s h ) C 1 C 2 凹 界 面 聚 焦 发 散 第52页/共81页第五十二页，共82页。超声波检测的物理(wl)基础（四） C 1 C 2 凸 界 面 发 散 聚 焦讲 解 实 际 运 用 （ 车 轴 横 波 ( h n g b ) 探 伤 ）第53页/共81页第五十三页，共82页。超声波检测的物理(wl)基础（五）第五节圆盘声源的声场

21、一、圆盘声源在声束轴线上的声压(shny)分布第54页/共81页第五十四页，共82页。超声波检测的物理(wl)基础（五）利 用 惠 更 斯 原 理 ， 经 过 数 学 ( s h x u ) 计 算 ， 可 得 ：为 了 更 加 容 易 的 了 解 P 随 a 的 变 化 关 系 ， 可 描 绘 其 数 学 ( s h x u ) 图 象第55页/共81页第五十五页，共82页。超声波检测的物理(wl)基础（五）1 从 图 象 上 可 以 看 出 ， 当 a 3 N 时 ， 两 图 象 几 乎 重 合 ， 故 复 杂 ( f z ) 的 关 系 在 此 状 态 下 可 以 化 简 ， 结 果 为

22、 ：2 规 律 ： 在 靠 近 声 源 附 近 ， 有 很 多 极 大 值 和 极 小 值 的 变 化 ， 在 最 后 一 个 极 大 值 后 ， 声 压 随 距 离 的 增 加 而 减 小 。3 我 们 把 最 后 一 个 极 大 值 点 到 声 源 的 距 离 称 为 近 场 区 长 度用 符 号 N 表 示 。第56页/共81页第五十六页，共82页。超声波检测的物理(wl)基础（五）4 讨 论 ：（ 1 ） N 随 D 的 增 加 而 增 大 ， 随 f 的 增 加 而 增 大 （ f = c / ）（ 2 ） N 的 大 小 对 探 伤 结 果 的 影 响 。5 对 给 定 的 声 源

23、 和 材 料 ( c i l i o ) ， 通 过 讨 论 我 们 可 以 知 道 ， 声 场 中 的 极 大 值 点 和 极 小 值 点 的 数 量 。 也可 以 精 确 计 算 近 场 区 长 度 （ k = 0 + 或 1 - 时 a 的 值 ）以 N 的 推 导 为 例 ： （ 不 要 求 掌 握 ）第57页/共81页第五十七页，共82页。超声波检测(jinc)的物理基础整 理 ：K 越 大 ， 则 a 越 小 ， 故 K = 0 ( 取 + 号 ) 或 K = 1 ( 取 - 号 ) 时 ， 为 最 后 一 个 ( y ) 极 大 值 点 。此 时 的 a 值 就 是 近 场 区

24、长 度 。考 虑 到故 取第58页/共81页第五十八页，共82页。超声波检测(jinc)的物理基础（五）二 、 指 向 性根 据 叠 加 原 理 和 干 涉 的 原 理 ， 超 声 波 在 传 播 中 ， 不 只 局 限 在 中 心 轴 线 上 ， 而 是 一 个 能 量 ( n n g l i n g ) 不 均 匀 分 布 的 空 间 。 其 中 ， 能 量( n n g l i n g ) 主 要 集 中 在 中 心 轴 线 附 近 ， 按 直 角 坐 标 图 象 可 以 表 示 为 ：第59页/共81页第五十九页，共82页。超声波检测的物理(wl)基础（五）如 果 按 极 坐 标 绘

25、制 图 象 ， 则 可 以 形 象 的 表 示 为 ：可 见 ， 在 声 压 为 0 的 指 向 上 和 中 心 轴 线 之 间 集 中 ( j z h n g )了 绝 大 多 数 的 能 量 ， 我 们 把 这 个 区 域 成 为 主声 束 ， P = 0 与 中 心 轴 线 间 的 夹 角 称 为 指 向 角 。第60页/共81页第六十页，共82页。超声波检测的物理(wl)基础（五）1 指 向 角 公 式对 于 圆 形 声 源 ( s h n y u n ) 0 = 1 . 2 2 ， 根 据 数 学 上 弧 度 与 角 度 的 关 系 ， 可 以 得 出 ：2 讨 论（ 1 ） 0 随

26、 D 的 增 加 而 减 小 ， 随 f 的 增 加 而 减 小 。（ 2 ） 0 的 大 小 对 探 伤 结 果 的 影 响 。 ( N 、 0 的 计 算 )3 非 扩 散 区晶 片 尺 寸 越 大 ， 近 场覆 盖 范 围 越 大 ， 而 远场 覆 盖 范 围 越 小 。第61页/共81页第六十一页，共82页。超声波检测(jinc)的物理基础（五）三 、 规 则 形 状 发 射 体 的 反 射1 几 点 假 设为 了 方 便 的 以 数 学 形 式 描 述 ( m i o s h ) 规 则 反 射 体 的 回 波 声 压 ， 做 以 下 几 点 假 设 a ) 工 件 是 半 无 限

27、大 的 ， 即 没 有 边 界 的 影 响 。 b ) 在 反 射 体 位 置 ， 超 声 波 全 反 射 。 c ) 声 波 到 达 位 置 的 声 压 值 即 为 回 波 声 压 。 d ) 反 射 体 距 声 源 的 距 离 a 3 N ， 且 反 射 体 尺 寸第62页/共81页第六十二页，共82页。超声波检测(jinc)的物理基础（五）2 平 底 孔从 前 面 的 知 识 ( z h s h i ) 可 知 ，超 声 波 到 达 平 底 孔时 的 声 压 为 ：平 底 孔 的 反 射 ， 也 相 当 于 一 个 活 塞 波 源 ， 故两 式 合 并 得 ：第63页/共81页第六十三页

28、，共82页。超声波检测的物理(wl)基础（五）讨 论 ：（ 1 ） P 平 与 d 2 成 正 比 ， 与 a 2 成 反 比 。即 a 不 变 ， d 增 加 一 倍 时 ， P 平 增 加 4 倍 。 d 不 变 ， a 增 加 一 倍 时 ， P 平 变 为 原 来 的 1 / 4 。（ 2 ） 若 有 两 个 平 底 孔 ， 孔 径 和 声 程 分 别 为 d 1 、 d 2 和 a 1 、 a 2两 者 相 差 的 d B 数 可 以 ( k y ) 表 示 为 ：第64页/共81页第六十四页，共82页。超声波检测(jinc)的物理基础（五）当 a 1 = a 2 ， d 1 = 2

29、 d 2 时 ， = 1 2 d B d 1 = d 2 ， a 2 = 2 a 1 时 ， = 1 2 d B（ 3 ） 在 实 际 探 伤 ( t n s h n g ) 中 ， 若 以 a 2 、 d 2 做 为 基 准 缺 陷 ， a 1 为 发 现 缺 陷 的 声 程 ， 则 由 上 式 可以 推 出 缺 陷 的 当 量 平 底 孔 大 小 可 以 用 下 式 求 出若 以 绝 对 数 值 或 百 分 数 描 述 波 高 时 ，也 可 由 下 式 计 算第65页/共81页第六十五页，共82页。超声波检测(jinc)的物理基础（五）（ 4 ） 计 算例 1 ： 基 准 ( j z h

30、n ) 缺 陷 2 0 0 m m ， 2 ， 回 波 高 度 6 d B , 若 在 1 5 0 m m 处 发 现 一 缺 陷 , 回 波 高 度 1 6 d B ， 求 缺 陷 的 当 量平 底 孔 直 径 。 回 波 高 度 用 d B 描 述 时 ， 可 直 接 求 d B 差 。第66页/共81页第六十六页，共82页。超声波检测的物理(wl)基础（五）例 2 ： 基 准 缺 陷 2 0 0 m m ， 2 ， 回 波 高 度 2 0 % , 若 在 1 5 0 m m 处 发 现 ( f x i n ) 一 缺 陷 , 回 波 高 度 8 0 % ， 求 缺 陷 的 当 量平 底

31、孔 直 径 。 回 波 高 度 用 % 描 述 时 ， 可 以 先 求 ， 也 可 使 用 第 二 种 公 式 。方 法 一 ：方 法 二 ：第67页/共81页第六十七页，共82页。超声波检测(jinc)的物理基础（五）3 球 孔球 孔 反 射 具 有 球 面 波 特 性 ( t x n g )结 合 后 可 求 出第68页/共81页第六十八页，共82页。超声波检测(jinc)的物理基础（五）讨 论 ：（ 1 ） P 球 与 d 成 正 比 ， 与 a 2 成 反 比 。即 a 不 变 ， d 增 加 ( z n g j i ) 一 倍 时 ， P 球 增 加 ( z n g j i ) 2

32、倍 。 d 不 变 ， a 增 加 ( z n g j i ) 一 倍 时 ， P 球 变 为 原 来 的 1 / 4 。（ 2 ） 若 有 两 个 球 孔 ， 孔 径 和 声 程 分 别 为 d 1 、 d 2 和 a 1 、 a 2两 者 相 差 的 d B 数 可 以 表 示 为 ：第69页/共81页第六十九页，共82页。超声波检测(jinc)的物理基础（五）当a1= a2， d1= 2 d2时 ， = 6 d B d1= d2， a2= 2 a1时 ， = 1 2 d B第70页/共81页第七十页，共82页。超声波检测(jinc)的物理基础（五）4 长 圆 柱 孔 （ 长 横 孔 ）长

33、 圆 柱 孔 反 射 ( f n s h ) 具 有柱 面 波 特 性 ， 结 合物 理 学 知 识 可 得 ：第71页/共81页第七十一页，共82页。超声波检测的物理(wl)基础（五）讨 论 ：（ 1 ） P 长 与 成 正 比 ， 与 成 反 比 。即 a 不 变 ， d 增 加 一 倍 时 ， P 长 增 加 1 . 4 倍 。 d 不 变 ， a 增 加 一 倍 时 ， P 长 变 为 原 来 的 1 / 2 . 8 。（ 2 ） 若 有 两 个 长 圆 柱 孔 ， 孔 径 和 声 程 分 别 ( f n b i ) 为 d 1 、 d 2 和 a 1 、 a 2 两 者 相 差 的

34、d B 数 可 以 表 示 为 ：当 a 1 = a 2 ， d 1 = 2 d 2 时 ， = 3 d B d 1 = d 2 ， a 2 = 2 a 1 时 ， = 9 d B第72页/共81页第七十二页，共82页。超声波检测的物理(wl)基础（五）5 大 平 面由 图 中 的 对 称 性 可 知讨 论 ：（ 1 ） 当 声 程 增 加 1 倍 时 ，大 平 面 回 波 声 压 变 为 原 来 的 1 / 2 。（ 2 ） 若 有 两 个 大 平 面 ， 声 程 分 别 为 a 1 、 a 2 ， 则 两 者 相 差 的 d B 数 可 以 ( k y ) 表 示 为 ：若 a 2 = 2

35、 a 1 ， = 6 d B第73页/共81页第七十三页，共82页。超声波检测(jinc)的物理基础（五）6 平 底 孔 与 大 平 面 的 比 较若 有 两 个 回 波 ， 1 为 平 底 孔 （ 或 缺 陷 ） ， 2 为 大 平 面 ， 则 两 者 相 差 的 d B 数 可 以 ( k y ) 表 示 为 ：应 用 一 ： 计 算 缺 陷 大 小 。 （ 第 六 讲 ， 2 1 题 ）应 用 二 ： 平 底 回 波 法 确 定 探 伤 灵 敏 度 。 （ 第 四 章 ）第74页/共81页第七十四页，共82页。超声波检测的物理(wl)基础（六）第 六 节 超 声 波 在 传 播 过 程

36、中 的 衰 减一 、 衰 减 的 原 因 超 声 波 在 实 际 介 质 传 播 时 ， 其 能 量 将 随 距 离 的 增 大 而 逐 渐 减 小 ， 这 种 现 象 称 为 衰 减 。 可 见 ， 超 声 波 的 传 播 过 程 是 个 能 量 的 传 递 过 程 ， 而 非 物 质 的 迁 移 过 程 。1 扩 散 衰 减扩 散 衰 减 是 由 波 源 决 定 的 ： 平 面 波 声 压 ( s h n y ) 是 恒 量 ， 故 无 扩 散 衰 减 。 球 面 波 、 柱 面 波 声 压 ( s h n y ) 都 随 距 离 的 增 加 而 减 小 。活 塞 波 近 场 内 声 压

37、( s h n y ) 有 很 多 极 大 值 和 极 小 值 的 变 化 ， 在 远 场 ， 声 压 ( s h n y ) 随 距 离 的 增 加 而 减 小 。 （ 定 性 ）第75页/共81页第七十五页，共82页。超声波检测的物理(wl)基础（六）2 散 射 衰 减是 由 介 质 引 起 的 ： 表 面 / 内 部 均 能 引 起 散 射 衰 减 （ 结 合 散 射 和 衍 射 理 论 ） 。 尤 其 是 钢 材 中 的 晶 界 。规 律 ： 晶 粒 越 粗 大 ( c d ) ， 衰 减 越 严 重 。 频 率 越 高 （ 波 长 越 小 ） ， 衰 减 越 严 重 。3 吸 收 衰

38、 减是 由 介 质 引 起 的第76页/共81页第七十六页，共82页。超声波检测的物理(wl)基础（六）二 、 衰 减 系 数 的 粗 略 测 定 ( c d n g )1 公 式 的 推 导对 厚 度 为 T 的 工 件 ， 若 第 m 次 底 面 回 波 比第 n 次 底 面 回 波 高 V d B ， 则 材 料 的 衰 减 系数 可 以 表 示 为 ：V ( m - n ) 总 衰 减 量 扩 散 衰 减 量第77页/共81页第七十七页，共82页。超声波检测(jinc)的物理基础（六）2 计 算 ：例 ： 对 厚 度 为 6 0 m m 的 工 件 ( g n g j i n ) ，

39、若 第 3 次 底 面 回 波 比 第 5 次 底 面 回 波 高 8 d B ， 求 材 料 的 衰 减系 数 。（ 保 留 三 位 有 效 数 字 ）第78页/共81页第七十八页，共82页。超声波检测的物理(wl)基础第79页/共81页第七十九页，共82页。讲解(jingji)板第80页/共81页第八十页，共82页。感谢您的欣赏(xnshng)！第81页/共81页第八十一页，共82页。内容(nirng)总结超声波检测的物理基础（一）。2 描述振动的特征量（物理学描述）。（1）定义：传播方向与质点的运动方向相垂直。问题:横波(hngb)不能在液体中传播，横波(hngb)探伤时为什么使用耦合剂（液体）。b）在同一固体介质中，CLCTCR。（1）若p1p2，则0。a) D时，反射强。b)当以上述公式形式描述时，表示超声波从介质Z1入射到Z1/Z2界面。d) 反射体距声源的距离a3N，且反射体尺寸。规律：晶粒越粗大，衰减越严重第八十二页，共82页。