超声波基础参数课件

超声波基础参数频率的定义振动质点单位时间（通常指1秒，以下同）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）。啊啊频率的单位还有千赫兹（KHz）和兆赫兹（MHz），他们之间的关系为：1MHz=103KHz=106Hz，探伤中常用单位是MHz。啊啊啊啊啊啊啊啊啊频谱实际上探头发射出的超声波并不是单一频率，而是由各种频率的正弦波叠加而成频谱，频谱的中心为探头的中心频率，理论上中心频率=标称频率，但由于制造精度会存在误差，中心频率往往分布在标称频率附近。啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊例如标称2.5MHz的探头测量出的中心频率可能为2.492MHz，2.488MHz，2.514MHz等等。波长（λ）横波波长纵波波长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，分别为纵波和横波波长，单位为毫米（mm）或米（m），探伤中的常用单位为mm。啊声速（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，要注意的是声速C与介质质点本身的振动速度V是两个不同的概念，一般V<<C。单位为米/秒（m/s）或千米/秒（km/s），其中km/s是常用单位。啊啊啊啊啊声速（C）常用材料的声速材料声速（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————声速总结（1）声速与介质的参数有关。（2）同一种波型，不同介质，声速不同。（3）同一种介质，不同波型，声速不同。（4）声速与介质的温度有关，且在气体中的声速受温度变化明显，液体次之，固体受影响最小。（5）固体的应力状况对声速有一定影响，一般应力增加，声速增加，只不过增加缓慢。（6）固体材料组织均匀性对声速的影响在铸铁中表面较为突出，铸铁表面冷却快，晶粒细，声速大，中心冷却慢，晶粒粗，声速小。波长、声速和频率之间的关系例题：用频率为2.5MHz的斜探头检测钢轨时，横波在钢中的波长为多少？解：横波在钢中速度c=3.23Km/s频率f=2.5MHz（注：单位换算中，速度的常用单位除以频率的常用单位等于波长的常用单位）一、频率（f）

二、波长（λ）

三、声速（c）

四、波长、声速和频率之间的关系

超声场中某一点某一瞬时所具有的压强（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（P）。单位为帕斯卡（Ｐa，1Pa＝1N/m2）。P=ρcu,ρ为介质的密度，c为超声波在该介质中传播的速度，u介质中质点振动的速度。

一、声压（P）

二、声阻抗（Z）

四、分贝（dB）

三、声强（I）超声波的声压远大于声波的声压。探头接收到的超声波的声压越大，回波信号越好，仪器上产生的波高越高，若仪器的垂直线性良好，反射声压与回波高度之间成正比：P1/P2=H1/H2一、声压（P）

二、声阻抗（Z）

四、分贝（dB）

三、声强（I）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），单位为kg/（m2·ｓ），1kg/（m2·ｓ）=1瑞利。数值上声阻抗等于介质密度（ρ）与声速（C）的乘积，即，声阻抗越大，超声波纵波传播的速度越快，质点的振动速度越小，所以它表示超声场中介质对质点振动的阻碍作用。声阻抗只与介质性质有关，一般材料随着温度的升高，声阻抗的值降低。钢的声阻抗Z钢远远大于空气的声阻抗Z空气，两者相差上万倍。一、声压（P）

二、声阻抗（Z）

四、分贝（dB）

三、声强（I）单位时间内，垂直通过单位面积的声能量称为声强（Ｉ）。常用单位为J/（cm2·s）或W/cm2。对于平面余弦波，其平均声强（Ｉ）为：一、声压（P）

二、声阻抗（Z）

四、分贝（dB）

三、声强（I）声波的声强与频率平方成正比，而超声波的频率远大于可闻声波。因此超声波的声强也远大于可闻声波的声强，这是超声波能用于探伤的重要原因。贝尔与分贝引起听觉的最弱声强Ｉ0=10-16W/cm2，一般以此作为标准声强，在声学上称为“闻阈”，即f=1000HZ时引起人耳听觉的声强最小值，将某处环境的声强与标准声强Ｉ0之比取其对数就得到两者相差的数量级，称为声强级，声强级的单位为贝尔B。一、声压（P）

二、声阻抗（Z）

四、分贝（dB）

三、声强（I）实际上贝尔这个单位太大，通常取其十分之一分贝数（单位为dB）表示。两个声强比即：分贝差计算对于放大线性（垂直线性）比较好的超声波探伤仪，两处声强的分贝差可变形为：

一、声压（P）

二、声阻抗（Z）

四、分贝（dB）

三