声学基础（课堂PPT）.ppt

第二章 混凝土超声检测技术基础 ;第1节 概述;一、介质的弹、塑性 1．固体介质的基本性质——形变 外力作用下 质点位移 形状改变(切变)、体积改变(体变) 2．介质的弹、塑性;一、介质的弹、塑性 3．决定介质弹、塑性的因素 力的大小 作用时间 介质本身的性质：软硬程度 外界环境：温度、湿度 因此，介质的弹、塑性是相对的，有条件的。 ;二、波与声波 1．波动是物质的一种运动形式。分机械波和电磁波。 机械波：由于机械振动在弹性介质中引起的波动过程，如水波、声波、超声波等。 电磁波：由于电磁振荡所产生的变化电场和变化磁场在空间的传播过程。如无线电波等。 ;二、波与声波 2．声波分类（根据频率大小） 次声波： 0—20Hz 可闻声波：20—2×104Hz 超声波： 2×104—1010Hz 特超声波：＞1010Hz ;;三、振动与波 1．弹性振动——质点受力后的振动，在一定位置附近来回重复运动 在外力作用下：质点偏离平衡位置; 外力解除后：质点逐步恢复到平衡位置。 但在惯性作用下，质点在平衡位置两侧震荡。 随着时间的推移，质点逐步静止在平衡位置。; 在振动过程中，弹性介质中的振动质点所产生的应力作用，引起相邻质点产生相应的振动，并以一定的速度向四周传播。这种由质点振动所产生的波动，叫弹性波。;;四 波的描述—— 简单、直观的图形方式;2） 多点振动图 每道记录就是该观测点的质点振动图，多道记录的组合形成走时曲线;2．波剖面图 定义：某时刻t质点振动位移u随距离x变化的图形 射线方向——波传播的方向 波前（面）——t时刻刚刚开始振动的质点所连成的曲面 波尾（面）——t时刻刚刚结束振动的质点所连成的曲面 波长λ——相邻波峰（或波谷）之间的距离，等于波在一个周期内传播的距离。; 3．振动图与波剖面图的关系 当声源性质与传播介质一定时，质点振动位移u是时间t和观测位置x的函数，即u=u(t，x)。 若固定一个变量来研究振动位移随另一个变量的变化关系时，则分别形成振动图与波剖面图。 两种图形以不同的角度描述波动的动力学特点，它们之间有密切的联系。 振动图与波剖面图之间的对应关系，见图。 其中：(a)波剖面图 (b)振动图;五、波的类型 根据介质质点的振动方向和波的传播方向的关系来区分： 体波(body wave)：在介质的整个体积内传播的波 纵波(compressional wave，压缩波，P波) 横波(shear wave，剪切波，s波) 面波(surface wave)：沿介质的表面传播的波 瑞利波(Raleigh wave，R波)：沿介质的自由表面传播的波 勒夫波(Love wave，L波)：沿不同介质的分界面传播的波;1、纵波(P波，压缩波， compressional wave) 弹性介质发生体积形变(拉伸或压缩)所产生的波动； 特点是质点振动方向与波的传播方向一致； 它在介质中传播时，会形成间隔出现的压缩带和稀疏带。; P波：质点振动方向与波的传播方向一致 波的传播方向;2、横波(shear wave，剪切波，S 波) 弹性介质发生形状改变（剪切形变）时所产生的波动； 特点是质点振动方向与波的传播方向相互垂直； 质点振动在水平平面内产生的横波分量，叫SH波； 质点振动在垂直平面内产生的横波分量，叫SV波。;S波：质点振动方向与波的传播方向垂直 波的传播方向 ; 3、瑞利波 沿介质与大气层接触的自由表面传播的波。 特点：质点在通过传播方向的垂直平面内沿椭圆轨迹做逆时针运动。椭园长轴垂直于介质表面，长短轴之比为3:2。强度随深度呈指数衰减，水平方向衰减慢。 瑞利波在工程物探中有特殊作用。 ;瑞利波质点运动方式