超聲波發(fā)射聲場與規(guī)則反射體的回波聲壓

超聲波發(fā)射聲場與

規(guī)則反射體的回波聲壓

Chapter3SoundField

&EchoSoundPressure

目錄Contents縱波發(fā)射聲場橫波發(fā)射聲場聚焦聲源發(fā)射聲場規(guī)則反射體的回波聲壓AVG曲線縱波發(fā)射聲場

longitudinalWaveSoundField圓盤聲源輻射的縱波聲場矩形聲源輻射的縱波聲場縱波聲場近場區(qū)在兩種介質中的分布實際聲場與理想聲場比較圓盤聲源輻射的縱波聲場

——聲軸線上的聲壓分布圓盤聲源輻射的縱波聲場

——聲軸線上的聲壓分布理論計算仿真圓盤聲源輻射的縱波聲場

——聲軸線上的聲壓分布近場區(qū)：在聲源附近由于波的干涉而出現(xiàn)一系列聲壓極大值和極小值的區(qū)域——菲涅爾區(qū)。在近場內內，聲束不擴散。近場長度圓盤聲源輻射的縱波聲場

——聲軸線上的聲壓分布遠場區(qū)：聲程x>N的區(qū)域。聲壓隨聲程單調下降，當x>3N時，——聲壓與聲程成反比——符合球面波的規(guī)律——所有規(guī)則反射體回波聲壓計算的基礎。圓盤聲源輻射的縱波聲場

——橫截面聲壓分布近場：存在中心軸線上聲壓為0的截面，軸線上聲壓為0，偏離中心聲壓較高；遠場：軸線上聲壓最高，偏離中心聲壓逐漸降低。同一截面聲壓分布對稱。圓盤聲源輻射的縱波聲場

——橫截面聲壓分布仿真圓盤聲源輻射的縱波聲場

——橫截面聲壓分布應用：探頭聲軸線偏離、折射角測量均應在遠場。圓盤聲源輻射的縱波聲場

——指向性和半擴散角指向性：聲束集中向一個方向輻射的性質。

圓盤聲源輻射的縱波聲場

——指向性和半擴散角圓盤聲源輻射的縱波聲場

——指向性和半擴散角

圓盤聲源輻射的縱波聲場

——指向性和半擴散角圓盤聲源輻射的縱波聲場

——指向性和半擴散角圓盤聲源輻射的縱波聲場

——指向性和半擴散角圓盤聲源輻射的縱波聲場

——未擴散區(qū)與擴散區(qū)未擴散區(qū)長度矩形聲源輻射的縱波聲場

——聲軸線上聲壓分布矩形聲源輻射的縱波聲場

——聲軸線上聲壓分布聲壓計算與聲場仿真矩形聲源輻射的縱波聲場

——指向性

短邊平面

長邊平面矩形聲源輻射的縱波聲場

——近場長度近場長度特點與源盤聲源相同?？v波聲場近場區(qū)在兩種介質中的分布剩余近場長度在水浸法檢測中，如水層距離小于水中近場長度，則在鋼中的剩余近場長度為：縱波聲場近場區(qū)在兩種介質中的分布仿真實際聲場與理想聲場比較

——特點理想聲場：連續(xù)波均勻激勵、理想液體介質；實際聲場：脈沖波非均勻激勵、固體介質。特點：相同：遠場；不同：近場：實際聲場近場的聲壓分布較均勻，幅度變化較小，極大值點的數量也少，極小值遠大于0。實際聲場與理想聲場比較

——原因理想聲場時連續(xù)波，在某點完全干涉、實際聲場時脈沖波，部分干涉或不干涉；激勵脈沖包含了許多頻率成分，每個頻率的信號激勵晶片所產生的聲場相互疊加，使總聲壓分布趨于均勻；實際聲場與理想聲場比較

——原因實際聲場聲源的激勵非均勻，中間幅度大，邊緣幅度小，而干涉主要受邊緣的影響大，所以產生的干涉比均勻激勵時的小的多；理想聲場針對液體，聲壓線形疊加；實際聲場針對固體，聲壓方向在連接線上，疊加干涉少。橫波發(fā)射聲場

TransverseWaveSoundField假想橫波聲源橫波聲場的結構假想橫波聲源假想：把第一介質中的縱波聲場轉換為軸線與橫波波束一致的橫波聲場。假想橫波聲源為橢圓，長軸為Ds，短軸為：橫波聲場的結構——聲軸線上聲壓在足夠遠處聲軸線上的聲壓：規(guī)律：與縱波相似。仿真橫波聲場的結構——近場長度假想橫波聲源的近場長度橫波聲場中第二介質中的近場長度為：橫波聲場的結構——近場長度

橫波聲場的結構——半擴散角縱波折射的橫波聲場，聲束不對稱，存在上下兩半擴散角：橫波聲場的結構——半擴散角橫波垂直入射規(guī)則反射體的回波聲壓

EchoSoundPressure

大平底FlatBottom平底孔Bottom-DrilledHole長橫孔LongSide-DrilledHole短橫孔ShortSide-DrilledHole球孔Sphere大直徑圓柱體HugeDiameterCylinder計算的前提

所有規(guī)則反射體回波聲壓計算的前提：大平底平底孔——平底孔回波聲壓平底孔——兩平底孔回波比較平底孔孔徑差1倍：回波聲壓差12dB

平底孔聲程差1倍：回波聲壓差12dB平底孔——平底孔與大平底比較長橫孔

規(guī)律：長橫孔回波聲壓與直徑的平方根成正比、與聲程的3/2次方成反比、與頻率成正比?？讖较嗤?，聲程差一倍，回波差9dB;

聲程相同，孔徑差一倍，回波差3dB.短橫孔規(guī)律：短橫孔回波聲壓與長度、直徑平方根成正比、與聲程的平方成反比、與頻率成正比。球孔可見：球孔聲壓直徑成正比、與聲程的平方成反比、與頻率成正比。直徑一定，聲程相差一倍，聲壓差12dB；聲程一定，直徑相差一倍，聲壓差6dB.大直徑圓柱體——實心圓柱體回波聲壓：可見，與厚度與直徑相同的大平底相同。大直徑圓柱體——空心規(guī)則反射體的回波聲壓若考慮介質衰減，回波聲壓應為：AVG曲線AVGCurve縱波平底孔AVG曲線Bottom-drilled-holeAVGCurveforLongitudinalWave橫波平底孔AVG曲線Bottom-drilled-holeAVGCurveforTransverseWave縱波平底孔AVG曲線——通用曲線制作：x>3N：計算；x<3N：實測縱波平底孔AVG曲線——通用曲線縱波平底孔AVG曲線——通用曲線優(yōu)點通用性強，適用于不同探頭。缺點歸一化計算復雜。縱波平底孔AVG曲線——通用曲線例：用2.5P20直探頭檢測厚度為400mm的鋼鍛件，已知縱波聲速為5900m/s，在170mm處發(fā)現(xiàn)一缺陷，其回波比底波低10dB。（1）如何用底波調整φ2mm靈敏度？（2）求此缺陷的當量平底孔尺寸?？v波平底孔AVG曲線——實用曲線制作以特定儀器和探頭，在不同深度和孔徑的反射體試塊上實測。優(yōu)點使用簡單，無需歸一化