理论教育 超声波的波型及特点

超声波的波型及特点

时间:2023-06-17 理论教育 版权反馈
【摘要】:它是横波的一个特例,分为瑞利波和乐甫波。当瑞利波传播时,其振动能量随着深度的增加而迅速减弱。SH波如图1-17所示,SH波是在薄板中传播的水平偏振的横波。

超声波的波型及特点

1.纵波

当弹性介质受到交替变化的拉伸、压缩应力时,受力质点间距就会相应地产生交替的疏密变形,此时质点振动方向与波传播方向相同,这种波型称为纵波,也叫做压缩波或疏密波,用符号“S”表示。图1-14为纵波波型示意图

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图1-14 纵波波型示意图

凡是能产生拉伸压缩变形的介质都能传播纵波。固体、液体和气体都能够传播纵波。

2.横波

当固体弹性介质受到交变的切应力作用时,介质质点就会产生相应的横向振动,质点发生剪切变形,此时质点的振动方向与波的传播方向垂直,这种波称为横波,也叫剪切波,用符号“S”表示。图1-15为横波波型示意图。

凡是能产生剪切变形的介质都能传播横波。当横波传播时,介质的层与层之间发生位移,因此只有固体才能够传播纵波,而液体、气体不能发生层与层之间的位移,不能传播纵波。

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图1-15 横波波型示意图

3.表面波

当固体介质表面受到交替变化的表面张力作用时,质点做相应的纵横向复合振动,此时质点的振动引起的波称为表面波,如图1-16所示。它是横波的一个特例,分为瑞利波和乐甫波。

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图1-16 表面波(www.daowen.com)

(1)瑞利波 当传播介质厚度大于波长时,在一定条件下,在固体介质与气体介质的交界面上传播的表面波称为瑞利波,用符号“R”表示。当瑞利波传播时,其振动能量随着深度的增加而迅速减弱。瑞利波传播时,若碰到棱边,且棱边曲率半径大于5倍波长,则表面波可不受阻拦地全部通过。随着曲率半径的逐渐减小,被棱边反射的能量逐渐增大。因此,利用瑞利波的这种特性可检测工件表面和近表面的缺陷,以及测定表面裂纹深度等。

(2)乐甫波 当传播介质厚度小于波长时,在一定条件下,在固体介质上传播的表面波称为乐甫波,相当于固体介质表面传播的横波。

4.板波

板波是在板厚与波长相当的弹性薄板状固体中传播的声波。根据质点的振动方向可将板波分为SH波和兰姆波。

SH波如图1-17所示,SH波是在薄板中传播的水平偏振的横波。薄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。

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图1-17 SH波

兰姆波分为对称型(S型)和非对称型(A型)两种,如图1-18所示。

在实际检测中,板波主要用来检测薄板或薄壁管内的分层、裂纹等缺陷,以及检测复合板材的结合情况等。

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图1-18 兰姆波

a)对称型 b)非对称型

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