第3章 超声波发射声场与规则反射体分回波声压 .pdfVIP

第三章 超声波发射声场 与规则反射体分回波声压 3、超声波发射场与规则反射体的回波声压 • 主要内容： – 纵波发射声场 – 横波发射声场 – 聚焦声源发射声场 – 规则反射体的回波声压 – AVG 曲线 3 .1纵波发射声场 3.1.1圆盘波源辐射的纵波声场 超声波探头（波源）发射的超声场具有特殊的结构。 只有当缺陷位于超声场内时，才有可能被发现。 由于液体介质中的声压可以进行线性叠加，并且测 试比较方便。 因此对声场的理论分析研究常常从液体 介质入手，然后在一定条件下过渡到固体介质。 3 .1纵波发射声场 3.1.1圆盘波源辐射的纵波声场 3 .1纵波发射声场 3.1.1圆盘波源辐射的纵波声场 2 当X≥3R /λ时，圆盘波源轴线上的声压与距离成反比，与波源面积成正比。 S 近场区：在声源附近由于波的干涉而出现一系列声压极大值和极小值的区 域—菲涅尔区。在近场区内，声束不扩散。近场区声压分布不均匀，是由于 波源各点至轴线上某点的距离不同，存在波程差，互相叠加时存在相位差 而互相干涉，使某些地方声压互相加强，另一些地方互相减弱，于是就出 现声压极大极小值的点。 近场长度：波源轴线上最后一个声压极大值至波源的距离称为近场区长度， 用N表示。 3 .1纵波发射声场 3.1.1圆盘波源辐射的纵波声场  2 2  当 ( Rs x x )＝ （2n＋1） 时，声压有极大值：  2 2 2 2 Ds  (2n 1) x 4(2n 1) 式中：n——正整数，取n 0, 即声压的最后极大值出现的声程： D 2 2 D 2 R 2 F N s  s s s 4 4   3 .1纵波发射声场 3.1.1圆盘波源辐射的纵波声场  2 2 当 ( Rs x x )＝n时，声压有极小值：  D 2 (2n)2 s x 8n n 1、2、3、4...时对应的声程约为N/2 、N/4 、N/8... 3 .1纵波发射声场 3.1.1圆盘波源辐射的纵波声场 3 .1纵波发射声场 3.1.1圆盘波源辐射的纵波声场  超声波频率越高，近场区的长度也就越大。 （O）  对同一直探头来说，在钢中的近场长度比在水中的近场长度大。 （×）  如超声波频率不变，晶片面积越大，超声场的近场长度越短。 （×） 3 .1纵波发射声场 3.1.1圆盘波源辐射的纵波声场 远场区：  声程xN 的区域。声压随声程单调下降，当x3N时， —— P P F / x 0 s 声压与声程成反比——符合球面波的规律——所有规则反射体回波声压 计算的基础。  在远场区轴线上不会出现声压极大极小值，这是因为距离x足够大时， 波源各点至轴线上某一点的波程差很小，引起的相位差也很小，这时 干涉现象可略去不计。 3 .1纵波发射声场 3.1.1圆盘波源辐射的纵波声场 超声场横截面的声压分布： 近场：存在中心轴线