22波的分类.ppt

2.2 波的类型 2.2.1 按波型分类 根据波动传播时介质质点的振动方向相对于波的传播方向的不同，可将波动分为多种波型，在超声检测中主要应用的波型有纵波、横波、表面波和板波等。 1、纵波L 介质中质点的振动方向与波的传播方向互相平行的波，称为纵波，用L表示。 纵波中介质质点受到交变拉压应力作用并产生伸缩形变，故纵波亦称为压缩波。而且，由于纵波中的质点疏密相间，故又称为疏密波。 凡能承受拉伸或压缩应力的介质都能传播纵波。固体介质能承受拉伸或压缩应力，因此固体介质可以传播纵波。液体和气体虽然不能承受拉伸应力，但能承受压应力产生容积变化，因此液体和气体介质也可以传播纵波。 2、横波S（T） 介质中质点的振动方向与波的传播方向互相垂直的波，称为横波，用S或T表示。 横波中介质质点受到交变的剪切应力作用并产生切变形变，故横波又称为切变波。 只有固体介质才能承受剪切应力，液体和气体介质不能承受剪切应力，故横波只能在固体介质中传播，不能在液体和气体介质中传播。 机械波课件\g2wlkj-10\横波和纵波的传播.swf 2.2.1 按波型分类 3.表面波R 当介质表面受到交变应力作用时，产生沿介质表面传播的波，称为表面波，常用R表示，如图1.7所示。表面波是瑞利1887年首先提出来的，因此表面波又称瑞利波。 表面波在介质表面传播时，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。椭圆运动可视为纵向振动与横向振动的合成，即纵波与横波的合成。因此表面波同横波一样只能在固体介质中传播，不能在液体或气体介质中传播。 表面波只能在固体表面传播。表面波的能量随传播深度增加而迅速减弱。当传播深度超过两倍波长时，质点的振幅就已经很小了。因此，一般认为，表面波检测只能发现距工件表面两倍波长深度内的缺陷。 2.2.1 按波型分类 4.板波 在板厚与波长相当的簿板中传播的波，称为板波。 根据质点的振动方向不同可将板波分为SH波和兰姆波。 （1）SH波：SH波是水平偏振的横波在簿板中传播的波。簿板中各质点的振动方向平行于板面而垂直于波的传播方向，相当于固体介质表面中的横波。 （2）兰姆波：兰姆波又分为对称型（S型）和非对称型（A型），如图1.9所示。 对称型（S型）：簿板中心质点作纵向振动，上下表面质点作椭圆运动、振动相位相反并对称于中心。 非对称型（A型）：簿板中心质点作横向振动，上下表面质点作椭圆运动、相位相同，不对称。 2.2.1 按波型分类 超声检测中常用的波型 2.2.2 按波形分类 波的形状（波形）是指波阵面的形状。 波阵面：同一时刻，介质中振动相位相同的所有质点所联成的面称为波阵面。 波前：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，是波阵面的特例。任意时刻，波前只有一个，而波阵面却有很多。 波线：波的传播方向称为波线。 在各向同性的介质中，波线恒垂直于波阵面或波前。 2.2.2 按波形分类 据波阵面形状不同，可以把不同波源发出的波分为平面波、柱面波和球面波。 2.2.3 按振动的持续时间分类 波源振动的持续时间长短，连续波/脉冲波。 1.连续波 波源持续不断地振动所辐射的波称为连续波，超声波穿透法检测常采用连续波。 2.脉冲波 波源振动持续时间很短（通常是微秒数量级），间歇辐射的波称为脉冲波。目前超声检测中广泛采用的就是脉冲波。 脉冲波的频谱 一个脉冲波可以分解为多个不同频率的谐振波的叠加。 傅立叶变换 将复杂振动分解为谐振动的方法，称为频谱分析。 频谱分析结果 频谱特征量主要有峰值频率、频带宽度和中心频率 * * 上下表面：椭圆运动， 中心：横向振动 非对称型 （A型） 6mm） 固体介质（厚度为几个波长的的薄板） 上下表面：椭圆运动， 中心：纵向振动 对称型 （S型） 板波 钢管检测等 固体表面，且固体的厚度远大于波长 质点作椭圆运动, 椭圆长轴垂直波传播方向, 短轴平行于波传播方向 表面波 焊缝、钢管检测等 固体、特别粘的薄液层 质点振动方向垂直于 波传播方向 横波 钢板、锻件检测等 固、液、气体 质点振动方向平行于 波传播方向 纵波 应　用 传播介质 质点振动特点 波的类型