探伤工理论培训教材——第二章 超声波物理基础.ppt

探伤工理论培训教材【课目内容】第二章超声波物理基础第一节………………波的一般概念第二节………………超声波第三节………………超声场的特征值第四节………………声压第五节………………声阻抗第六节………………声强第七节………………超声波反射法和穿透法第二章超声波物理基础 (一)机械振动和机械波物体沿着直线或弧线在其平衡位置附近作往复周期性的运动叫机械振动，简称振动。例如摆的运动，汽缸中活塞的运动，以及人们不易或不能直接观察到的音叉振动，压电晶片在高频脉冲激励下的振动等都是机械振动。由弹性力连系着的质点所组成的物质称为弹性介质。在弹性介质中，任何一个质点作机械振动时，它的振动会传递给邻近的质点，使邻近的质点也产生同样的振动。然后又将振动传给下一个质点，这样振动就会以一定的速度由近及远的向各个方向传播，从而形成机械波。因此机械波的产生必须具备两个条件:一是要有作机械振动的振源(即声源)，二是要有能够传递机械振动的介质(即弹性介质)，两者缺一不可。第一节波的一般概念(二)波的定义和分类波是振动能量在弹性介质中的传播过程，它是物质的原子或分子质点的一种运动形式。波分两大类:一是电磁波，由电磁振荡产生的变化电场和变化磁场在空间的传播过程。如无线电波，X射线和红外线等。二是机械波，由机械振动在弹性介质中的传播过程。如水波、声波等，超声波属于机械波范畴。第一节波的一般概念一、超声波的发生和接收超声波是指频率约高于20000Hz(超过人耳可听范围)的声波。如果以频率f来表征声波，并以人的可感觉频率为分界线，可把声波划分为次声波(f20Hz)，可闻声波(20Hz≤f≤20kHz)及超声波(f20kHz)在超声探伤中应用最广的是利用某些压电材料(如石英，锆钛酸铅等)的压电效应，来实现超声波的发生和接收。超声波产生原理1伸缩;2、电极；3、电压；4、晶片第二节超声波二、超声波的波型以质点振动方向与波传播方向的相对关系来表征的在介质中传播的超声波的类型称为波型。由于声源在介质中施力方向与波在介质中传播方向的不同，超声波的波型主要有以下几种:纵波(L)声波在介质中传播时，介质质点的振动方向与波的传播方向一致的波称为纵波。纵波在传播过程中，会引起质点间的压缩和伸长，故又称“压缩波”或“疏密波”。任何弹性介质在体积发生变化时都会产生弹性力，所以纵波能在各种弹性介质(包括固体，液体、气体)中传播。第二节超声波D一质点移动方向;W一波的传播方向。二、超声波的波型横波(s)声波在介质中传播时，介质质点的振动方向与波的传播方向垂直的波,称为横波。横波传播时，介质受到交变的剪切力作用而相应的变形，质点作起伏相间的运动，故又称“切变波”。固体除具有体积弹性外，还具有剪切弹性，而液体和气体没有剪切弹性，所以横波只能在固体中传播。D一质点移动方向;W一波的传播方向。第二节超声波三、超声波的物理量(一)波长(λ)在波的传播方向，两个相邻同相位质点的距离(即一个完整波的长度)称为波长。一般相邻两压缩区(或伸长区)之间的距离称为纵波波长，用符号“