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      無損探傷超聲波的波動特性有哪些

      來源:至德鋼業(yè) 日期:2020-12-10 11:26:41 人氣:1160

      無損探傷超聲波的波動特性主要有以下幾點


       1. 惠更斯原理


        波源的振動導致波動,波的傳播要靠質(zhì)點間力的作用。假設傳播媒介是連續(xù)的,那么一點的振動都會擾動周邊各個點,因此在波的傳播過程中任一振動點都被視為新的波源。荷蘭物理學家克里斯蒂安·惠更斯于1690年提出這一理論,總結為:介質(zhì)中波動傳播到的各點都可以看作發(fā)射子波的波源,在其后的任一時刻,這些子波的包跡就決定了新的波陣面?;诨莞乖恚恍枘骋粫r刻的波陣面,就可以推算出波前的幾何形狀以及波的傳播方向。如圖為惠更斯原理示意圖。


       2. 波的衍射


       衍射是指波繞過障礙物的邊緣面而繼續(xù)向前傳播的現(xiàn)象,如圖所示。在波的傳播過程中,當碰到與自身波長長度近似的障礙時,能繞過其邊緣,改變方向繼續(xù)前進,所以又稱波的繞射。圖所示為水面上波遇到小孔徑障礙時的衍射現(xiàn)象示意圖。


       波的衍射與小孔尺寸、波長大小有關,當小孔的尺寸大于波長時,反射強,認為近乎全反射。在波長大于小孔尺寸時,衍射效果清晰。在超聲探傷中,如果缺陷尺寸過于微小,遠低于波長,就會因為衍射導致反射回波強度較弱,缺陷回波很低的情況,出現(xiàn)漏檢。因此通常認為超聲波探傷的靈敏度大概為介質(zhì)中聲波波長的1/2。波的衍射對超聲探傷而言,既有利又有弊。由于波的衍射,使超聲波能夠繞過晶粒繼續(xù)在介質(zhì)中前進,是有利于檢測的,但同時由于衍射,使得些小缺陷回波不夠明顯,進而導致漏檢,是不利于檢測的。


       3. 波的疊加


       當多個波在同一介質(zhì)中某處相遇時,此處的質(zhì)點振動情況是由這些波的相互疊加,該質(zhì)點位移是這些波位移的矢量和。而這些波過后,繼續(xù)保持自身頻率、幅值、波長、傳播方向等性質(zhì)繼續(xù)前進,這就是波的疊加性,又稱波的獨立性原理。比較常見的一種是向水中投入兩個或以上石子,就可以看到以石子為中心產(chǎn)生的圓形水波在相遇處疊加,相遇后仍按原來傳播方向保持原來特性繼續(xù)傳播。


      4. 波的干涉


       多列波相遇在空間中某處時,其疊加的情形是較為復雜的,可以合成多波的干涉種形式的波動。最簡單的一種疊加就是兩列頻率相同,振動方向相同,相位差恒定的波相遇時,介質(zhì)中部分位置的振動相互加強,而另一部分的振動相互減弱甚至歸零的現(xiàn)象叫作波的干涉。相干條件是同頻率、同振動方向、恒定相位差,對應的波稱為相干波,對應的波源稱為相干波源。


      5. 駐波


       駐波是干涉現(xiàn)象的特例。在振幅相同的情況下,兩列相干波在同一直線上反向移動疊加后的波,稱駐波。駐波的波腹和波節(jié)位置總是固定不變的,其相位也不隨位置變化故駐波的波形是強弱相間的,并且不會隨著時間變化,似乎永駐不動,由此得名駐波。駐波中相鄰波腹或波節(jié)的距離為λ/2,相鄰波敗與波節(jié)的距離為λ/4。當待測件厚度為超聲波長的1/2或整數(shù)倍時,入射波與底面反射波同相,待測件內(nèi)就會產(chǎn)生駐波,引起共振?;隈v波現(xiàn)象,研究人員設計了共振式超聲波測厚儀,利用測得的共振頻率來檢測各類材料的厚度。



      本文標簽:超聲波 

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