超声检测物理基础第二章1.pptVIP

声学检测技术 2.1振动与波动 一、振动 振动现象： 弹簧振子 钟摆 活塞 分子的热运动 超声探头 中晶片的振动 概念：物体沿着直线或曲线在某一平衡位置附近作往 复周期性运动 第二章　超声检测的物理基础 力： 运动方程： 方程的解： 第二章　超声检测的物理基础 描述振动的概念：周期、频率 最简单的振动：简谐振动－一维振动 特点： 幅值不变 第二章　超声检测的物理基础 振幅和能量随时间不断减少 方程的解： 特点：振幅和周期都在变化的振动 阻尼振动 第二章　超声检测的物理基础 受迫振动 物体受到周期性外力作用的振动。 方程的解由两部分组成:暂态项和稳态项 暂态项描述了系统的自由衰减振动,与起 振条件有关 稳态项描述了外力作用下系统进行强制性 振动的状态 第二章　超声检测的物理基础 波动的分类: 两类波的不同之处: 机械波的传播需要介质,电磁播的传播可不 需要介质 相同之处:能量传播 反射,折射,干涉,衍射 第二章　超声检测的物理基础 机械波的形成 产生条件： 1）波源；2）弹性介质. 振动与波动的关系： 振动是产生波动的根源,波是振动状态 的传播,介质的质点并不随波传播,只是在 平衡位置附近往复运动. 第二章　超声检测的物理基础 2、描述波动的物理量 波长:沿波的传播方向,两个相邻的、 相位差为 的振动质点之间的距离，即一个完整 波形的长度。 第二章　超声检测的物理基础 频率: 任一给定点在单位时间内所通过的完整 波的个数, 单位：Hz 波的频率是由波源决定的 波速:波在单位时间内所传播的距离 波速只取决于介质的性质 第二章　超声检测的物理基础 波按频率分类： 次声波：频率小于20Hz 声波：20－20000Hz 超声波：20000Hz以上 超声波的特点 具有良好的方向性 能量高 在界面处产生反射、折射和波型转换 穿透力强 第二章　超声检测的物理基础 超声波的应用 医学上：疾病的诊断和治疗 机械加工：玻璃，金刚石等材料的 加工 焊接：塑料的焊接 材料检测和性能测试 第二章　超声检测的物理基础 三、波的分类 按质点的振动方向分类 纵波 横波 1.纵波 质点的振动方向与波的传播方向相互 平行 纵波的产生： 质点受到交变拉压应力作用时，质点 间产生伸缩变形，形成纵波 存在介质： 固体 液体 气体 第二章　超声检测的物理基础 2 横波 质点的振动方向与波的传播方向相互垂 直的波 横波的产生： 介质质点受到交变的剪切应力，产生切 变形变，形成横波。 存在介质： 固体 分SH波和SV波 第二章　超声检测的物理基础 按介质形状分类 1 体波 横波 纵波 2 表面波－瑞利波 3 导波 分管中导波和板中导波 板中导波－板波 Lamb波 第二章　超声检测的物理基础 表面波（瑞利波） 介质表面受到交变应力作用时，产 生沿着固体表面传播的具有纵波和横 波的双重性质的波。 表面质点的运动轨迹为椭圆 振幅随深度的增加迅速减少 用于发现表面缺陷 第一章　超声检测的物理基础 地震波 地震发生时，震源区的介质发生急速的 破裂和运动，这种扰动构成一个波源。由于 地球介质的连续性，这种波动就向地球内部 及表层各处传播开去，形成了连续介质中的 弹性波。 由三部分组成：纵波、横波、表面波 第一章　超声检测的物理基础 按波的形状分类 波的形状是指波阵面的形状。 波阵面：同一时刻，振动相位相同所 有点联成的面。 波前：某一时刻，波动所到达的空间 各点所联成的面。 波线：波的传播方向 第二章　超声检测的物理基础 1 平面波 2 球面波 3 柱面波 按波的持续时间分类 1 连续波 质点连续振动 单频 2 脉冲波 质点振动时间很短 有一定的频率范围 第二章　超声检测的物理基础