超聲檢測物理基礎(chǔ)第二章7課件

1、聲學檢測技術(shù)聲學檢測技術(shù) 2.7 超聲波垂直入射到界面時的反射和透射 在兩種介質(zhì)的分界面上，產(chǎn)生兩種波： 反射波：返回到原來介質(zhì)中的波 透射波：透射到另一種介質(zhì)中的波 研究內(nèi)容： 界面上聲壓、聲強的分配規(guī)律； 這種分配規(guī)律與兩種介質(zhì)的特性阻抗有關(guān)。 第二章超聲檢測的物理基礎(chǔ) 一、兩種介質(zhì)分界面的聲學邊界條件 在分界面上取面積S、厚度足夠薄的質(zhì)量元 壓強差引起質(zhì)量元的運動 不可能無限大 聲壓在分界處連續(xù) 第七節(jié)聲波垂直入射到界面 法向速度 分界面兩邊的介質(zhì)由于聲擾動得到的法向速度 因為兩種介質(zhì)保持恒定接觸，有分界面處的法向速度相等法向速度與聲壓的關(guān)系為 第七節(jié)聲波垂直入射到界面 二、單一平界面的

2、反射率和折射率波動方程：介質(zhì)1解： 介質(zhì)2解： 由邊界條件 得到 第七節(jié)聲波垂直入射到界面 1. 反射率和折射率的定義反射率r 透射率t根據(jù)邊界條件、反射率和透射率的定義有 結(jié)論：聲波在分界面上反射與透射的大小僅決定于媒質(zhì)的特性阻抗。 第七節(jié)聲波垂直入射到界面 2.聲強反射率與透射率的定義反射率R 透射率T 第七節(jié)聲波垂直入射到界面 2)當這種界面屬絕對硬界面 空氣鋼反射波聲壓與入射波聲壓大小相等,相位相同;反射波的質(zhì)點振動速度與入射波的質(zhì)點振動速度大小相等，相位相反。此時，發(fā)生全反射，入射波和反射波疊加形成駐波 R1 T0 鋼空氣 第七節(jié)聲波垂直入射到界面 3) 當 這種界面稱為軟界面 反射

3、波聲壓與入射波聲壓反相，反射波質(zhì)點振動速度與入射波質(zhì)點振動速度同相. 鋼水 第七節(jié)聲波垂直入射到界面 鋼空氣4）當界面十分柔軟 鋼-空氣反射波聲壓與入射波聲壓大小相等，相位相反；反射波的質(zhì)點振動速度與入射波的質(zhì)點振動速度大小相等，相位相同。此時，發(fā)生全反射，在介質(zhì)1中形成駐波。 R1 T0 第七節(jié)聲波垂直入射到界面 三、聲波入射到介質(zhì)層聲學邊界條件 在x=0處，聲壓連續(xù)和法向質(zhì)點速度連續(xù)， 在x=d處，聲壓連續(xù)與法向質(zhì)點速度連續(xù) 聲壓反射率與透射率的表達式較復雜，反射率與透射率不僅與介質(zhì)的特性阻抗有關(guān)，還與中間層的厚度與波長之比有關(guān)。 第七節(jié)聲波垂直入射到界面 第七節(jié)聲波垂直入射到界面 討論：

4、1）當 薄層厚度是半波長的整數(shù)倍，超聲波全透射，這種透聲層稱為半波透聲層；2）當薄層厚度為四分之一波長的奇數(shù)倍，聲壓透射率最低，即聲波幾乎不能透過薄層；3）當 與 相當，薄層厚度遠遠小于1，r=0, T=1發(fā)生全透射；4）當 與 相同時，r=0,聲波全透射。結(jié)論：當厚度一定時，薄層的透聲本領(lǐng)隨頻率變化。 第七節(jié)聲波垂直入射到界面 2.薄層兩側(cè)介質(zhì)不同聲強透射率為 第七節(jié)聲波垂直入射到界面 討論1）當 薄層厚度為半波長的整數(shù)倍，薄層的聲強透射率與薄層的性質(zhì)無關(guān)。2）當 并且 有 即薄層厚度為四分之一波長的奇數(shù)倍，聲波全透射，稱為四分之一匹配全透射。 第七節(jié)聲波垂直入射到界面四、聲壓往復透射率定義超聲波垂直入射時，在底面全反射