超声波检测基础知识

超声波检测基础知识超声场特点值与规则反射体的回波声压一、超声场的特点值充满超声波的空间或超声振动所波及的部分介质，叫超声场。超声场拥有必定的空间大小和形状，只有当缺点位于超声场内时，才有可能被发现。描绘超声场的特点值（即物理量）主要有声压、声强和声阻抗。1.1、声压

P超声场中某一点在某一时刻所拥有的压强为该点的声压，用P表示。

P1

与没有超声波存在时的静态压强

P0

之差，称PPP10声压单位：帕斯卡（Pa）、微帕斯卡（μPa）超声检测仪器显示的信号幅度值的实质就是声压

P，示波屏上的波高与声压成正比。

在超声检测中，就缺点而论，声压值反应缺点的大小。1.2、声阻抗

Z超声场中任一点的声压与该处质点振动速度之比成为声阻抗，常用

Z表示。ZP/ucu/uc声阻抗的单位为克/厘米2·秒（g/cm2·s）或千克/米2·秒（kg/m2·s）1.3声强I单位时间内垂直经过单位面积的声能称为声强，常用I表示。单位是瓦/厘米2（W/cm2）或焦耳/厘米2·秒（J/cm2·s）。I1Zu21P222Z1.4分贝在生产和科学实验中，所碰到的声强数目级常常相差悬殊，如惹起听觉的声强范围为10-16~10-4W/cm2，最大值与最小值相差12个数目级。明显采纳绝对值来胸怀是不方便的，但假如对其比值（相对量）取对数来比较计算则可大大简化运算。分贝就是两个同量纲的量之比取对数后的单位。往惯例定惹起听觉的最弱声强为I1=10-16W/cm2作为声强的标准，另一声强I2与标准声强I1之比的常用对数成为声强级，单位为贝（尔）（B）。=lg(I2/I1)(B)实质应用贝尔太大，故长取其1/10即分贝（dB）来作单位：=10lg(I2/I1)=20lg(P2/P1)（dB）往常说某处的噪声为多少多少分贝，就是以10-16W/cm2为标准利用上式计算获得的。二、规则反射体的回波声压实质检测中常用反射法，反射法是依据缺点反射回波声压的高低来评论缺点的大小。但是工件中的缺点形状、性质各不相同，且当前的检测技术还难以确立缺点的真切大小和形状。回波声压相同的实质大小可能相差很大，为此特引用当量法。当量法是指在相同的检测条件下，当自然缺点回波与某人工规则反射体回波等高时，则该人工反射体的尺寸就是此自然缺点的当量尺寸。自然缺点的实质尺寸常常大于当量尺寸。超声波检测中常用的规则反射体有平底孔、长横孔、短横孔、论以上反射体中常有的规则反射体的回波声压。2.1圆盘波源辐射的纵波声场

球孔和大平面等，下边分别讨波源轴线上的声压散布：在连续简谐纵波且不考虑介质衰减的条件下，以下列图所示的液体介质中圆盘源上一点波源ds辐射的球面波在波源轴线上Q点惹起的声压为：dpP0dssin(tkr)r式中P0——波源的开端声压，ds——点波源的面积，——波长，r——点波源至Q点的距离；k——波数，k/c2/，——圆频次，2f，t——时间。依据波的叠加原理，作活塞振动的圆盘波源上各点波源在轴线上Q点惹起的声压能够线性叠加，因此对整个波源面积进行积分就能够获得波源轴线上的随意一点的声压为：PdP2P0sin(Rs2x2x)sin(tkx)x其声压幅值为：P2P0sin(Rs2x2x)式中Rs——波源半径；x——轴线上Q点至波源的距离。上述声压公式比较复杂，使用不便，特作以下简化：当x3Rs2/（即Rs2/2x/6）时，依据sin（很小时）上式可简化为：PP0RS2P0Fsxx式中Fs——波源面积，FsRs2Ds2/4（Ds为波源直径）上式表示，当x3Rs2/时，圆盘轴线上的声压与距离成反比，与波源面积成正比。2.2平底孔回波声压以下图在x3N的圆盘波源轴线上存在一平底孔（圆片形）缺点，设波束轴线垂直于平底孔，超声波在平底孔上全反射，平底孔直径较小，表面各点声压近似相等。依据惠更斯原理能够把平底孔当做一个新的圆盘源，其开端声压就是入射波在平底孔处的声压PxP0FS，探头接收到的平底孔回波声压Pf为：xPfPxFfP0FSFfx2x2式中

P0——探头波源的开端声压；FS——探头波源的面积，

FS

DS2

/4；Ff

——平底孔缺点的面积，

Ff

D2f

/4；——波长；——平底孔至波源的距离。由上式可知，当检测条件(FS,)一准时，平底孔缺点的回波声压或波高与平底孔面积成正比，与距离平方成反比。随意两个距离直径不一样的平底孔回波声压之比为：Hf1Pf1x22D2f1Hf2Pf2x12D2f2两者回波分贝差为：Pf140lgDf1x21220lgDf2x1Pf2（1）当Df1Df2，x2x1时：12等于12dB，这说明平底孔直径必定，距离增添一倍，其回波降落12dB。（2）Df12Df2，x2x1时：12等于12dB，这说明平底孔距离必定，直径增添一倍，其回波高升12dB。2.3大平底面回波声压如上图所示，当x3N时，超声波在与波束轴线垂直、表面光洁的大平底面上的反射就是球面波在平面上的反射，其回波声压PB为：PB

P0FS2x由上