声波的分类.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 波的类型 质点振动特点 传播介质 应　用 纵波 质点振动方向平行于 波传播方向 固、液、气体 钢板、锻件检测等 横波 质点振动方向垂直于 波传播方向 固体、特别粘的薄液层 焊缝、钢管检测等 表面波 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 固体表面，且固体的厚度远大于波长 钢管检测等 板波 对称型 （S型） 上下表面：椭圆运动， 中心：纵向振动 固体介质（厚度为几个波长的的薄板） 6mm） 非对称型 （A型） 上下表面：椭圆运动， 中心：横向振动 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。 2.2.3 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