无损检测基础知识 超声波基础知识

超声波基础知识目录CONTENTS超声波的产生123超声波的基本参数超声波的类型1超声波的产生

波的分类

人们把声源振动在介质中的传播过程，称为波动，简称波。波是物质的一种运动形式，大致可分为电磁波和机械波两类。

水波、声波、超声波是机械波。

无线电波、红外线、紫外线是电磁波。1超声波的产生现实生活中，大部分蝙蝠都能发出超声波。当超声波遇到食物或障碍物时，脉冲波会反射回来，蝙蝠用两耳接受物体的反射波，并据此确定该物体的位置和大小。声呐是一种利用声波在水下的传播特性，通过电声转换和信息处理，完成水下探测和通讯任务的电子设备。1超声波的产生雷达用无线电的方法发现目标并测定它们的空间位置。通过发射电磁波对目标进行照射并接收其回波，由此获得目标至电磁波发射点的距离、距离变化率(径向速度)、方位、高度等信息。1超声波的产生机械振动的振源又有能传递机械振动的介质产生机械波的两个条件

例：在探伤作业中，超声波探头就是产生超声波的振源，有机玻璃、耦合剂、钢轨等就是传播的介质。1超声波的产生20Hz以下次声波20Hz～20KHz20KHz～1000MHz超声波1000MHz以上特超声波声波的种类声源的振动有快有慢，用每秒振动的次数“频率”来衡量，单位为“赫兹”（符号为Hz）人耳能听见人耳听不见人耳听不见人耳听不见超声波探伤就是采用的像蝙蝠这样的脉冲反射形式，这种反射波又叫回波。2超声波的类型

波的类型简图质点振动特点传播介质应用纵波L介质质点振动方向平行于波的传播方向固体、液体

和气体钢板、锻件

探伤等横波S介质质点振动方向垂直于波的传播方向固体焊缝、钢管

探伤等表面波R在介质表面传播时介质表面质点作椭圆运动，椭圆长轴垂直于波的传播方向，短轴平行于波的传播方向固体钢板、锻件、

钢管探伤等兰姆波对称型（S型）薄板中心质点作纵向运动，上下表面质点作相位相反并对称于中心的椭圆运动固体（厚度与波长相当的薄板）薄板、薄壁钢管（

）非对称型

（A型）薄板中心质点作横向运动，上下表面作相位相同的椭圆运动固体（厚度与波长相当的薄板）薄板、薄壁钢管（

）按质点的振动方向分类2超声波的类型

按振动持续时间分类

根据波源振动持续时间的长短，超声波可分为连续波和脉冲波两种，其中连续波是指波源持续不断地振动所辐射的波。而脉冲波则指波源振动持续时间很短（微秒级，1μｓ＝10－6ｓ）、间歇辐射的波。2超声波的类型

波形是根据波阵面的形状来区分的，所谓波阵面，是指同一时刻介质中振动相位相同的所有质点联成的面。某一时刻波动所到达的空间各点所联成的面称为波前（波前是最前面的波阵面），任一时刻，波前只有一个。按波的形状分类3超声波的基本参数

1．振幅（A）

指振动质点偏离平衡位置的最大距离。2．频率（ｆ）

振动质点单位时间内围绕平衡位置完成全振动的次数称为振动频率，其数值与波动频率相等。波动频率是指波动过程中任一给定质点在单位时间内通过完整波的个数。单位为赫兹（Hz）。3．周期（T）

指振动质点完成一次全振动所需要的时间。单位为秒（ｓ）。周期与频率的关系式：

3超声波的基本参数

4．波长（λ）

同一波线上相邻两振动相位相同的质点间的距离称为波长。波源或介质中任一质点完成一次全振动，波正好前进一个波长的距离。单位为毫米（mm）或米（m）。5．声速（C）

声波在弹性介质中，单位时间内所传播的距离，也可称为波速。单位为米/秒（m/s）或千米/秒（km/s）。波长、声速和频率之间的关系式：3超声波的基本参数

一台仪器的工作频率是2.5MHz，在探测钢工件时，纵波和横波的波长各是多少？(钢C1＝5900m/s，钢CS＝3230m/s)解：根据公式λ

＝c／f，则

λ1＝5900×103／2.5×106＝2.36mm

λ

S＝3230×103／2.5×106＝1.292mm答：纵波波长为2.36mm，横波波长为1.292mm。3超声波的基本参数

材料声速（km/s）纵波波长（mm）横波波长（mm）纵波横波2MHZ2.5MHZ2MHZ2.5MHZ钢5.93.232.952.361.6151.292有机玻璃2.731.431.371.090.7150.572尼龙10102.4——1.20.96————水1.48——0.740.59————油1.4——0.700.56————空气0.34——0.170.14————一些常用材料的声速和波长3超声波的基本参数

波速随传播波的材料特性和波形不同而有所差异1、同一类型的波在不同的材料当中传播，C不同固体>液体>气体在液体，气体，CS=02、不同类型的波在同一介质中传播，C不同CL>CS>CR纵波与横波声速之比和表面波与横波声速之比为

CL：CS：CR=1.8：1.0：0.9如果频率相同，则在同介质中纵波波长最长，横波次之，瑞利波长最短。1.声波的传播速度主要取决于()。

A.脉冲长度

B.频率

C.声波的传播介质

D.波形

答案：CD练习2.超声波是人耳能听到的声波。（）3.超声波是电磁波。（）4.介质质点振动方向与波的传播方向平行的波，称为（

）A、纵波B、横波C、表面波D、莱姆波5.超声波在相同的材料中传播，波长最短的超声波频率是（

）A、1MHzB、2.5MHzC、5MHzD、