1.波束轴线上的声压

横波声场同纵波声场一样，由于波的干涉而存在近场区和远场区。当x≥3N时，横波声场波束轴线上的声压为

式中 K——系数；

F_S——波源的面积；

λ_S2——第二介质中横波波长；

x——轴线上某点至假想波源的距离。

由式（2-18）可知，在横波声场中，当x≥3N时，波束轴线上的声压与波源面积成正比，与至假想波源的距离成反比，类似纵波声场。

2.近场区长度

横波声场近场区长度为

式中 N——近场区长度，由假想波源O′算起。

由式（2-19）可知，横波声场的近场区长度和纵波声场一样，与波长成反比，与波源面积成正比。

在横波声场中，第二介质中的近场区长度N′为

式中 F_S——波源的面积；

λ_S2——介质Ⅱ中横波波长；

L₁——入射点至波源的距离；

L₂——入射点至假想波源的距离。

我国横波探头常采用K（K=tanβ_S）来表示横波折射角的大小，常用K的值为1.0﹑1.5﹑2.0﹑2.5等。为了便于计算近场区长度，将K与cosβ/cosα﹑tanα/tanβ的关系列于表2-1。

表2-1K与cosβ/cosα﹑tanα/tanβ的关系

例2-3 试计算2.5MHz﹑14mm×16mm方晶片K1.0和K2.0横波探头的近场区长度N（钢中c_S2=3230m/s）。

解

上述计算结果表明，当横波探头晶片尺寸一定时，K值增大，近场区长度将减小。

例2-4 2.5MHz、10mm×12mm方晶片K2.0横波探头，有机玻璃中入射点至晶片的距离为12mm，求此探头在钢中的近场区长度N′。（钢中c_S2=3230m/s）

解

3.半扩散角

从假想横波声源辐射的横波声束同纵波声束声场一样，具有良好的指向性，可以在被检材料中定向辐射，只是声束的对称性与纵波声场有所不同，如图2-14所示。

图2-14 横波声场半扩散角(www.daowen.com)

纵波斜入射在第二介质中产生横波声场，声束不再对称于声束轴线，而是存在上下两个半扩散角，其中上半扩散角θ_上大于声束下半扩散角θ_下。

当横波垂直入射时，其声束对称于轴线，这时半扩散角θ₀可按式（2-22）和式（2-23）计算。

（1）圆片形声源

（2）矩形正方形声源

下面举例说明横波和纵波声场半扩散角的比较。

例2-5 用2.5MHz﹑ϕ12mm，K2横波斜探头检测钢制工件，已知探头中有机玻璃纵波波速c_L1=2730m/s，钢中横波波速c_S2=3230m/s，求钢中横波声场的半扩散角。

解

1）有机玻璃中纵波波长

2）钢中横波波长

3）过轴线与入射平面垂直的平面内

4）入射平面内半扩散角θ_上、θ_下

由K=tanβ=2得β=63.4°。

由得

β₁=arcsin（a-b）=arcsin（0.889-0.086）=53.4°

β₂=arcsin（a+b）=arcsin（0.889+0.086）=77.2°

θ_上=β₂-β=77.2°-63.4°=13.8°

θ_下=β-β₁=63.4°-53.4°=10°

计算结果如图2-15所示。

图2-15 2.5MHz，ϕ12mm，K2斜探头半扩散角

例2-6 用2.5MHz，ϕ12mm纵波直探头检测钢工件，钢中c_L=5900m/s，求其半扩散角。

解

由上述两个例子可以看出，在其他条件相同时，横波声束的指向性比纵波好，横波的能量集中一些。