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【正文】 ? 兩個聲壓的比即為平底孔與大平底之間的聲壓差。 ???? c osc osFNSS2?NxLA ?? 2??c o sc o sDDGSf???t a nt a nLL12 ?2022/5/30 AVG曲線 ? 2. 實用 AVG曲線： 橫坐標表示橫波聲程，縱坐標表示相對波高的 dB值。其回波聲壓為： ? 探頭置于圓柱體內側，從內孔檢測圓柱體，類似于球 ? 面波在凹柱面上的反射。NSS122 ????2022/5/30 橫波聲場結構 3. 半擴散角 (1) 縱波斜入射在第二介質中產生 橫波聲場，波束不對稱于聲束 軸線，存在上下（ θ上 、 θ下 ） 兩個半擴散角，且 θ上 ＞ θ下 。當x≥3N時，橫波聲場波束軸線上的聲壓為： ? P∝ FS， P∝ 1/x 。 2022/5/30 橫波發(fā)射聲場 ? 假想橫波聲源 ? 橫波探頭輻射的聲場由第一介質中的縱波聲場與第二介質中的橫波聲場兩部分組成。 2022/5/30 實際聲場與理想聲場比較 ? 實際聲場與理想聲場存在區(qū)別的原因 ： ? （ 1）實際聲場的近場區(qū)內，軸線上聲壓變化幅度小于理想聲場，極值點減少。 矩形波源的近場區(qū)長度為： ）（ ??? b2572ba r c s i n0 ???)(2572aa r c s i n0 ??? a?????SFN ?2022/5/30 矩形波源輻射的縱波聲場 ? 矩形晶片輻射聲場 ??????????? s i nco s)s i nco ss i n (co ss i n)co ss i ns i n (),( 0kbkbkakarFprp s?2022/5/30 矩形波源輻射的縱波聲場 ? 兩個特定面內的聲場指向性系數(shù) ? XOZ面內， ?0＝????? s i n)s i ns i n ()0,( 0kakarFprp s????s i n)s i ns i n ()0,0,()0,(kakarPrPD ??aab 2572a r c s in??? ??2022/5/30 矩形波源輻射的縱波聲場 ? ZOY面 ?90＝????? s i n)s i ns i n ()90,( 0kbkbrFprp s????s i n)s i ns i n ()90,0,()90,(kbkbrprpD ?＝bbb 2572a r c s i n??? ??2022/5/30 縱波聲場近場區(qū)在兩種介質中的分布 ? 實際檢測中，近場區(qū)分布在兩種不同的介質中，設第一種介質（水）厚度為 L，則第二種介質（鋼）中剩余近場區(qū)長度 N’ 為： ? 基于鋼中近場區(qū)計算 : ? 基于水中近場區(qū)計算 : 2122212 439。在波束未擴散區(qū)內，波束不擴散，不存在擴散衰減，各截面平均聲壓基本相同。 ) ? （ 3）半擴散角 θ 0以外的聲場聲壓很低，超聲波的能量主要集中在半擴散角 θ 0以內。rdsPdP ?? ??0?????????? s i n)s i n(2 10SSSkRkRJrFPP2022/5/30 縱波發(fā)射聲場 ? 指向性系數(shù) ：波源前充分遠處任意一點的聲壓 P(r, θ )與波源軸線上同距離處聲壓 P(r, θ )之比，用 DC表示。在 x≥N的遠場區(qū)，軸線上的聲壓最高，偏離中心聲壓逐漸降低，且同一截面上聲壓的分布是 完全對稱 的。 2022/5/30 縱波發(fā)射聲場 ? 在近場區(qū)內，由于聲源表面上各點輻射至被考察點的波程差大，所引起的聲源振幅差和相位差也大，且它們彼此相互干涉，結果是近場區(qū)的聲源分布十分復雜，出現(xiàn)很多極大值與極小值。 2022/5/30 縱波發(fā)射聲場 ? 由近場區(qū)內的聲壓分布 ? 可知當 ??????????? )4(s i n2 220 xxDpp???????????? )4(s in 22xxD?? 10?020 P?p 從 由 在聲軸線上會出現(xiàn)聲壓極大和極小值 2022/5/30 縱波發(fā)射聲場 ? （ 1）近場區(qū)： 波源附近由于波的干涉而出現(xiàn)的一系列聲壓極大極小值的區(qū)域，稱為超聲場的近場區(qū)。討論圓盤聲源的聲場將從聲壓沿軸線的分布以及聲束擴散的特性著手。 η介質的粘滯系數(shù) ρ—介質的密度 C波速 2022/5/30 衰減系數(shù)的測定 ? 1. 薄板工件衰減系數(shù)的測定 ? 條件：厚度較小，上下底面互相平行，表面光潔 xmnBn)(2/BmLg20??? ?? ）（m、 n—底波的反射次數(shù) Bm、 Bn—第 m、 n次底波高度 δ—反射損失，每次反射損失約為（ ~） dB x薄板的厚度 2022/5/30 衰減系數(shù)的測定 ? 2. 厚板或粗圓柱體衰減系數(shù)的測定 ? 條件：厚度大于 200mm的板材或軸類工件 ? 方法：第一、第二次底波高度測定衰減系數(shù) xB262/B1Lg20 ?? ??? ）（B B2—第一、二次底波高度 6擴散引起的分貝差 δ—反射損失，每次反射損失約為（ ~） dB x薄板的厚度 2022/5/30 第三章 超聲波反射聲場與規(guī)則反射體的回波聲壓 ? 縱波發(fā)射聲場 ? 圓盤波源輻射的縱波聲場 ? 圓盤聲源發(fā)出的聲場，由于聲源尺寸有限，必然在其邊緣發(fā)生衍射效應使聲束向周圍空間擴散，形成一個隨距離增大而波陣面面積不斷擴大的擴散聲束。 ? （ 2）介質的散射衰減與 f、 d、 F有關。 ? 3. 吸收衰減 ：超聲波在介質中傳播時，由于介質中質點間內摩擦和熱傳導引起的超聲波衰減叫吸收衰減。 ? 平面波不存在擴散衰減，而球面波和柱面波有擴散衰減現(xiàn)象。 2022/5/30 2. 球面波在曲界面上的折射 ? 球形界面 ? 柱形界面 ）（ 1/x c 21fxfa1PPxact ???]1/xc 21f) [ x1/xc 2(1fa1PPx）（ acact ????C2/C1透射介質與入射介質中波速之比 2022/5/30 超聲波的衰減 ? 超聲波在介質中傳播時，隨著距離的增加，超聲波能量逐漸減弱的現(xiàn)象叫做超聲波衰減。 ? 見書圖 244 ? （ 1）球面波在球面上的反射波 ∣）（∣ax1fxfa1PPx???P1/a球面頂點處入射波聲壓 f—焦距， f=r/2 177。 2022/5/30 平面波在曲界面上的反射與折射 ? 平面波在曲界面的折射 聚焦 c1＜ c2 c1＞ c2 c1＞ c2 c1＜ c2 ? ?發(fā)散 凹面 凹面 凸面 凸面 2022/5/30 2. 平面波在曲界面上的折射 ? （ 1）平面波入射到球面透鏡時， ? （ 2）平面波入射到柱面透鏡時， ∣∣ fx f0tPPx ??∣∣ fx f0tPPx ??實際檢測用的水浸聚焦探頭就是根據(jù)平面波入射到 c1＞ c2的凸透鏡上，折射波會聚焦的特點設計的，可以提高檢測靈敏度。 +用于發(fā)散， 用于聚焦 Po曲面頂點處入射波聲壓 實際檢測中，球形、柱形氣孔的反射波就屬于以上兩種情形。 XP1rP ?r –聲壓反射率 X—從虛擬波源算起的距離 2022/5/30 球面波在平界面上的反射與折射 ? 2. 雙界面上的反射 ? 球面波在相互平行的雙界面間的多次反射仍符合球面波的變化規(guī)律。 2022/5/30 超聲波的聚集和發(fā)散 ? 聲壓距離公式 ? 1. 平面波聲束不擴散，而是互相平行，聲壓不隨距離變化。 和 60176。由于理論計算公式復雜，因此借助于公式或實驗得到幾種常見界面的聲壓反射率和透射率。s ins inccα??L1S1a r c s inccIII ??2022/5/30 聲壓反射率 ? 超聲波反射、折射定律只討論了超聲波傾斜入射到界面上時，各種類型反射波和折射波的傳播方向，沒有 ? 斜入射時反射波和透射波的聲壓關系較為復雜。 時的橫波入射角稱為第三臨界角，用表示 αⅢ 。 2022/5/30 （ 2）第二臨界角 ? 如：有機玻璃和鋼界面， ? αⅠ =176。 的縱波入射角為 第二臨界角 ，用符號 αⅡ 表示。 2022/5/30 （ 1）第一臨界角 ? 當入射波為縱波，且 cL2cL1時，折射角大于入射角，使縱波折射角達到 90176。 S2SL2LS139。αL39。 聲壓往復透射率與界面兩側介質的聲阻抗有關，與從何種介質入射無關，聲阻抗相差越小，聲壓往復透射率越高。愈小，時，即當最大，時，）（當，時，當trtrntrn4d0d0412d102d2222?????????????2022/5/30 2. 薄層兩側介質不同的雙界面 由上式可知：往復透射率為工件等情況，此時聲壓耦合劑或晶片工件，保護薄膜層，如晶片，即非均勻介質中的薄當)2(s i n)()2(c o s)(4ZZZ2222231222223131321???? dZZZZdZZZZt??????????2313122 )(42d)1(ZZZZtn???? 時，當? 即超聲波垂直入射到兩側介質聲阻抗不同的薄層，如薄層厚