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超声波基础知识主讲教师：马记21目录CONTENTS1超声场及其特征值2超声波的衰减3超声波的反射、折射等传播特性31超声场及其特征值

超声场及近场、扩散角示意图（1）超声场概述41超声场及其特征值

超声场声压分布图（1）超声场概述51超声场及其特征值

N=(D²-λ²)/4λ=D²/4λ=A

/πλ当D»2λ，有式中D—圆形压电晶片的直径

λ—超声波波长A—方晶片（或矩形晶片）面积

（1）超声场概述61超声场及其特征值

（2）声束指向性与指向角（θ0）超声场主声束和副声束表征声源辐射场特征的另一个重要特性是声束的指向性。71超声场及其特征值

（2）声束指向性与指向角（θ0）式中

D——为晶片的直径；λ——为超声波波长。对圆盘声源辐射的纵波声场，其声束声束指向角（θ0）计算式如下：81超声场及其特征值

（2）声束指向性与指向角（θ0）边长为a的方晶片声束指向角计算式：91超声场及其特征值

（3）特征值声压是超声场中某一点所具有的压强P1与该点没有超声波存在时的静态压强P0之差称为该点的声压。单位为帕斯卡（Ｐa，1Pa＝1N/m2）。通常把声压振幅简称为“声压”，A型脉冲反射式探伤仪示波屏上回波高度与其有一定的线性关系，通过比较不同反射体的回波高度比较其声压。101超声场

单位时间内，垂直通过单位面积的声能量称为声强（Ｉ）。对于平面余弦波，其平均声强（Ｉ）为：在实用上，贝尔这个单位太大，因而常取其1/10，单位为分贝（dB），即LI=10lg（I/I0

）。由于声强与声压的平方成正比，所以有LI=10lg（I/I0）=20lg（P1/P2

）（dB）。（3）特征值111超声场

（3）特征值介质中某一点的声压与该点的振动速度之比称为声阻抗（Z）。数值上声阻抗等于介质密度（ρ）与声速（C）的乘积，即：它表示超声场中介质对质点振动的阻碍作用。由于固体、液体和气体三者的声速和密度相差很大，因此，它们的声阻抗大不相同，即使在同一固体介质中，由于纵波、横波和表面波的声速（C）不同，因此它们的声阻抗也不一样。122超声波的衰减

在介质传播中，随着传播距离的增加，能量逐渐减弱的现象称为超声波的衰减。衰减原因：超声波在均匀介质中的衰减主要有以下三个原因：（1）声束扩散；（2）介质颗粒引起的散射；（3）介质对波动能量的吸收。扩散衰减与传播介质无关，衰减程度由波形和传播距离确定。132超声波的衰减

衰减系数（在不同介质中的衰减程度）（1）当工件厚度2N＜d≤200mm时，可用多次脉冲反射回波高度的比较来测定α，即：

（dB/mm）142超声波的衰减

衰减系数（在不同介质中的衰减程度）

（dB/mm）（2）工件厚度d＞200mm时，采用多次反射可能超出仪器的测定范围，所以用底面的第一次和第二次回波的分贝差来计算衰减系数，即：153超声波的反射、折射等传播特性

在弹性介质中传播的超声波遇到异质界面时会发生反射与折射，并有波型转换发生。利用超声波在界面上的折射特性主要用于达到波型转换的目的。菲涅尔折射定律：α为入射角，C1为

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