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第一章超声波检测
第一节超声检测的基础知识
第二节超声场及介质的声参量简介
第三节超声场在介质中的传播特性
第四节由圆形压电晶片产生的声场简介
第五节超声波检测方法
第六节超声检测技术的应用
第一章超声波检测
超声波是超声振动在弹性介质中传播的机械波。与声波和次声波在弹性介质中的传播类同,区别在于超声波的频率高于20kHz。
可听声波:20-20000Hz,人耳可听到的声波范围;
次声波:低于20 Hz;
超声波:高于20000Hz。
-10MHz。较高的频率主要用于细晶材料和高灵敏度检测,较低的频率用于衰减较大和粗晶材料(1MHz以下)。
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第一节超声检测的基础知识
超声波波长很短,这决定了超声波具有一些重要特性,使其能广泛应用于无损检测。
1、方向性好超声波具有像光波一样定向束射的特性。
2、穿透能力强对于大多数介质而言,它具有较强的穿透能力。例如在一些金属材料中,其穿透能力可达数米。
3、能量高超声检测的工作频率远高于声波的频率,超声波的能量远大于声波的能量。
4、遇有界面时,将产生反射、折射和波型的转换。利用超声波在介质中传播时这些物理现象,经过巧妙的设计,使超声检测工作的灵活性、精确度得以大幅度提高。
5、对人体无害。
第一章超声波检测
一、超声波的特点
(一)描述超声波的基本物理量
超声波的产生依赖于做高频机械振动的“声源”和传播机械振动的弹性介质,所以机械振动和波动是超声检测的物理基础。
1、声速c:单位时间内,超声波在介质中传播的距离;
超声波的速度就是声音的速度,即声在空气(15℃)中的速度是340米/秒,只不过它们的频率不同而已;超声波在20 ℃的钢中是5200米/秒;在铝中的传播速度为5100米/秒。
2、频率f:单位时间内,超声波在介质中任一给定点所通过完整波的个数;
3、波长λ:声波在传播时,同一波线上相邻两个相位相同的质点之间的距离;
第一章超声波检测
二、超声波的分类
4、周期T:声波向前传播一个波长距离时所需的时间;
5、角频率ω:
其中频率和周期是由波源决定的,声速与传声介质的特性和波型有关。

上述各量之间的关系:
第一章超声波检测
(二)超声波的分类
超声波的分类方法很多,主要有:
按介质质点的振动方向与波的传播方向之间的关系分类;
按波振面的形状分类;
按振动的持续时间分类等。
其中,按按介质质点的振动方向与波的传播方向之间的关系分类是研究超声波在介质中传播规律的重要理论依据,将着重讨论。
第一章超声波检测
第一章超声波检测
超声波的分类
超声波的波型
超声波的波型指的是介质质点的振动方向与波的传播方向的关系。按波型可分为纵波、横波、表面波和板波等。
1、纵波。介质中质点的振动方向与波的传播方向相同的波叫纵波,用L表示。介质质点在交变拉压应力的作用下,质点之间产生相应的伸缩变形,从而形成了纵波。纵波传播时,介质的质点疏密相间,所以纵波有时又称为压缩波或疏密波。
声音在空气中的传播是纵波。
固体介质可以承受拉压应力的作用,因此可以传播纵波,液体和气体虽不能承受拉应力,但在压应力作用下产生容积的变化,因此液体和气体介质也可以传播纵波。
第一章超声波检测
纵波(Longitudinal wave)
第一章超声波检测
2、横波。介质中质点的振动方向垂直于波的传播方向的波叫横波,用S或T表示。横波的形成是由于介质质点受到交变切应力作用时, 产生了切变形变,所以横波又叫做切变波。
液体和气体介质不能承受切应力,只有固体介质能够承受切应力,因而横波只能在固体介质中传播,不能在液体和气体介质中传播。
如抖动绳子时
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