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中级人员超声波讲稿 （韩立 第一章 前言： 超声波探伤（UT）是目前应用最广泛的五种常规无损探伤（NDT）方法之一,主要用于检测材料内部（埋藏）的不连续性或缺陷。物理基础---机械振动与波动。主要涉及到几何声学和物理声学的一些基本概念和定律。几何声学----反射、折射定律及波形转换；物理声学----波的叠加、干涉、绕射及惠更斯原理。 第一节 振动与波动 概念： 一、振动 周期T---- 频率f---- T=1/f 谐振动--- 阻尼振动--- 受迫振动--- 二、波动 波动--- 产生机械波必须具备的两个条件： 波长--- 频率--- 波速--- 波动方程--- 三、次声波、声波和超声波 次声波--- 声波----- 超声波---- 超声波的四项重要特性（超声波的应用）---- 次声波的应用---- 第二节 波的类型 一、据质点的振动方向分类 纵波L--- 横波S(T)--- 表面波R--- 板波---- 注意不同类型的波在不同介质中的传播特性。 二、按波的形状分类 平面波--- 柱面波--- 球面波--- 三、按振动的持续时间分类 连续波--- 脉冲波--- 第三节 超声波的传播速度 超声波、次声波、声波都是机械波，他们在同一介质中的传播速度相同。 超声波在介质中的传播速度与介质的弹性模量和密度有关。 一、固体介质中的声速 1、无限大固体介质中的声速 P9 ：纵波、横波、表面波三者之间声速的大小关系 2、细长棒中的纵波声速 P10 3、声速与温度、应力、均匀性的关系 P10 二、液体、气体介质中的声速 液体、气体介质中只能传播纵波，不能传播横波和表面波。 液体介质中的声速与温度的关系 水中声速随温度变化具有特殊性 三、声速的测量 1、探伤仪测量法 (1)按时间刻度 (2)按深度刻度 2、测厚仪测量法 （1）共振式测厚仪 （2）脉冲反射式测厚仪 3、示波器测量法 第四节 波的叠加、干涉、衍射和惠更斯原理 一、波的叠加与干涉 1、波的叠加原理 原理： 2、波的干涉 定义： 干涉波的两种情况： 二、驻波 定义：两列振幅相同的相干波在同一直线上沿相反方向传播是互相叠加而成的波。 波节--- 波幅--- 相邻两波节或波幅的间距/2,相邻波节和波幅之间的间距/4 在界面处产生波节或波幅的条件： 三、惠更斯原理和波的衍射 1、惠更斯原理： 2、波的衍射（绕射） 超声探伤灵敏度约为/2 第五节 超声场的特征值 升压、声强和声阻抗 （1）声压——超声场中某点瞬间压强与无超声波存在时同一点静压强之差。 即声压 p与频率f成正比 （2）声强——垂直于超声波传播方向上，单位时间，单位面积通过的声能。 即声强正比于频率 （3）声阻抗——Z=ρC　（表示介质的声学性质） ①与材料的种类有关ρ ②与波型有关C ③与温度有关t↗→C↘→Z↘ Δ质点的振动速度Vm≠波速C Δ质点的振动频率f=波传播的频率f Δ与Z相关的因素：材料的种类，波型，温度 第六节 分贝与奈培 一、分贝与奈培的概念 贝尔(Bel):Δ= 分贝（dB）:Δ=10， 即：（当仪器垂直线性好时） a．已知波高为H2=90%和H1=15%，求H2/H1的分贝差Δ？ 解： b．已知波高差6db, 求？ 解：， H2=H1 即两波高差一倍 第七节 超声波垂直入射到界面时的反射和透射 单一界面的反射与透射率： 在界面两侧的声波，必须符合的两个条件： 1、界面两侧的总声压相等 2、界面两侧质点振动速度幅值相等 a.声压反射率γ(Pr/Pe)和透射率t(Pd/Pe) b.声强反射率R(Ir/Ie)和声强透射率T(Id/Ie) T c.边界条件：由力的平衡：PO+Pr=Pt 由于波的连续性，两侧振动速度的振幅相等： r+1=t； R+T=1 Δ超声波在钢中传播到底面遇到空气100%反射； Δ超声波从钢传到水中时，88%的声能反射，12%进入水中； Δ耦合剂作用是传播声能，同时在探头和工件间起到润滑作用。 薄层界面的反射率与透射率 *超声波通过异质薄