纵波的直观分析法-- 杨桂巧
超声纵波法测试铝合金的内部应力
ｆ （＋）％ ｎ （ ２ ＋） ｇ
ｏ
３ Ａ ２ ｇ Ａ
由（ ） ３ 式知 ， 单轴 应力 与 声 速变 化 呈线 性关 系 。
８ ３ ２８
科
学
技
术
与
工
程
ｌ ０卷
本文 利用 该公式 测试 Ｌ １ Ｙ １型铝合 金 内部应力 。
３ 实验数据及处理
２ 实验 方法 与实验装置
中图法 分类号
Ｔ １５ ２ ５ Ｇ ．８ ； １
文献标志码
Ａ
１４ ９ ０年 Ｓ Ｏ ａ提 出应 力 引 起 的 声 双 折 射 现 ．ｋ 象 ＿， 】 即超声 横 波 垂 直 入 射 到 弹 性 介 质 中 时 ， 由于 应 力 引起 的各 向异 性 ， 分 解 为沿 主应 力 方 向偏 振 将
力的变 化关 系如 图 ３和 图 ４所示 。由 图知 ， Ｙ １型 Ｌ１
中的传 播时 间 ， 原 理 如 图 １所 示 。初 始 电信 号 触 其
发 函数 发生器 ， 使其 产 生 脉 冲信 号 触 发超 声 脉 冲 发 生器 ， 生 的超 声脉 冲激 发超 声 波 换 能器 产 生 超 声 产 波， 超声 波在 试 样 中传 播 一 段 时 间后 ， 接 收换 能 被 器 接收 ， 转换 为 电信 号 。经 放 大 、 形后 ， 生触 并 整 产
阶弹性 常数 （ ｕ ｇａ Ｍ ｍａｈｎ常数 ）Ｋ 为 各 向同性 材 料 ；ｏ 在初 始状 态下 的体 积模量 ， ＝ ２ ／ 。 Ｋ Ａ＋ ｇ ３
初始 电信
迄今 为止 ， 弹 性 技 术 应 用 比较 成 熟 的 有 钢 轨 应 声 力 和 螺栓 应 力 的 检 测 。本 文 主 要 采 用 回 振 法研究 Ｌ 型铝 合金 在 拉压 应 力作 用 下 的纵 波 Ｙ１ １ 声 速变化 ， 出一种 用 超 声纵 波 测 试 材料 内部 单 轴 提
利用测纵波声速测量杨氏模量
将式（1-3）代入式（1-2），得
Y= ρ（1-4）
（2）测量密度的方法有很多，该实验用静力称衡法得到该固体的密度。某种物质单位体积的质量叫做这种物质的密度。对一密度均匀的物体，若其质量为m,体积为V，则该物体的密度：m
ρ= （1-5）
实验中，测出物体的质量m和体积V，由上式可求出样品的密度。设被测物在空气中的质量为m（空气浮力忽略不计），全部
杨氏模量的测量
杨氏模量的测量方法有很多种。一般实验室采用光杠杆测量法，但用这种方法产生形变的过程缓慢并伴有弛豫过程，对脆性材料（如石墨、玻璃、陶瓷等）不适用，也不能在不同温度状态下测量。波传播法（包括连续波法和脉冲波法）所用设备复杂、换能器转变温度低且价格昂贵，普遍应用受到限制。动态法（又称共振法或声频法）包括弯曲（横向）共振法、纵向共振法和扭转共振法，虽适用范围广，结果也与实际吻合并被广泛采用，但成本较高、过程繁琐，不适于在实验室进行。
（1）固体中弹性纵波的波速为
ν纵波= （1-1）
式中，Y为待测固体的杨氏模量；ρ为该固体的密度。由式（1-1）得
Y=ν纵波2ρ（1-2）
由式（1-2）可见，只要我们测得超声波在该固体中传播的速度ν纵波以及该固体的密度ρ，就可以算出该固体的杨氏模量，实现对杨氏模量的间接测量。
实验时，让连续波经脉充调制后由发射换能器发射至被测固体介质之中，超声波在该固体介质中传播，经过时间t后，达到距离L处的接收换能器。由运动定律可知，声波在介质中传播的速度可由以下公式求出：
本实验采用的测量方法是通过测量固体中弹性纵波的波速来求得杨氏模量。该方法既能测出固体材料的杨氏模量，又能使学生学习和掌握时差法测量超声纵波声速的原理和方法，使杨氏模量测量实验、超声波测量声速试验、密度测量实验有机的结合在一起，并进一步熟悉示波器的使用，能够激发和培养创新意识和创新能力。
在大学物理中讲授纵波的一点尝试
２ 内容
２．１ 平面简谐波函数适用于纵波 当波源 做 简 谐 振 动 时，介 质 中 各 点 也 都 做 简 谐
振动，此时形成的波称 为 简 谐 波．在 均 匀、无 吸 收 的
介质中，沿ｘ 正方向 传 播 的 平 面 简 谐 波 函 数 的 一 种
形式为
［ （ ） ］
ｙ＝Ａｃｏｓ ２π
ｔ Ｔ
形变为
［ （ ） ］ ｄｙຫໍສະໝຸດ ｄｘ＝２λπＡｓｉｎ ２π
ｔ Ｔ
－λｘ
＋φ
（５）
疏部受拉最大，密 部 受 压 最 大．由 （５）式 可 知，疏 部
和密部分别满足
（ ） ２π
ｔ Ｔ
－λｘ
＋φ
＝２ｎπ＋
π ２
ｎ
为
整数
（６）
（ ） ２π
ｔ Ｔ
－λｘ
＋φ＝２ｎπ＋３２π ｎ 为整数 （７）
密部和疏部是媒质的质元被压缩和拉伸得最厉
２０１１年第８期 物理通报 大学物理教学
在大学物理中讲授纵波的一点尝试＊
康永刚 张秀娥
（防灾科技学院 河北 三河 ０６５２０１） （收 稿 日 期 ：２０１１－０３－２７）
摘 要：采用小球弹簧链模型和相对形变，以便于理解纵波的基本性质． 关键词：纵波 平面简谐波函数 小球弹簧链模型 相对形变
害的地方，也就是质 元 形 变 最 大 的 地 方，势 能 最 大；
把（６）式和（７）式 分 别 代 入 （１）式 和 （２）式 可 知，密
部 和 疏 部 处 于 平 衡 位 置 ，且 振 动 速 度 最 大 ，即 动 能 最
大 ．可 见 ，纵 波 的 疏 部 和 密 部 不 同 于 横 波 的 波 峰 和 波 谷，而是与横波的平衡位置处 类 似．与 文 献［４］用 旋
纵波的直观分析法
纵波的直观分析法在“机械波”一章的教学中，我布置了这样一道练习题：在横渡的波峰中央处，质点的动能最______；在波谷中央处，质点的动能最______；在纵波的疏部中心处，质点的动能最；在纵波的密部中心处，质点的动能最______．由于横波比较直观，易理解，所以学生在答题时，对题中“在横波的波峰中央处，质点的动能最小；在波谷中央处，质点的动能最小”基本上都能给出正确答案和解释．学生是从对单摆的振动情况和单摆振动形成的波形图的直观理解而得出正确答案的．然而纵波比较抽象，尽管学生分析时头脑里有纵波演示时疏部及密部的传播图，但极易把纵波的传播示意图与弹簧振子的振动情况联系起来．把纵波传播示意图简化成一根弹簧拉长（或压缩）后弹簧振子的振动情况，如图1所示．按图1分析就成了在疏部时弹簧的伸长量最大，两处弹性势能最大而动能最小．因此有不少学生得出“在纵波的疏部中心处，质点的动能最小；在纵波的密部中心处，质点的动能最小”的完全错误的结论．为使学生能像对横波那样直观地理解和记忆纵波的特性，我在教学中采用纵波弹簧波形图对此题进行了如下分析讲解，收到了较好的教学效果．图2是沿弹簧传出的疏密相间的纵波波形图．我们知道，在波形图中，处于平衡位置的质点其动能最大，势能最小．这样我们只要分析出处于平衡位置的质点在波形图中的位置．就可以较方便地分析纵波传播时各点的特性．根据处于平衡位置的质点所受恢复力应为零的特点．并针对如图2借助胡克定律F=-kx分析如下：从图2可以看出，质点若处于疏部中心处，由于在其两边都有互为对应、大小相等、方向相反的力的作用．使疏部中心的质点所受的恢复力为零．故此质点在平衡位置．动能最大而势能最小．例如图2中质点2位于纵波疏部中心处，它距两邻质点1和质点3的距离最大且距离相等．质点3对2有向右的弹力F32，质点1对2有向左的弹力F12，且F32、F12是一对平衡力．即质点2所处位置是平衡位置（F恢=0）．所以纵波传播图中疏部中心处的动能最大而势能最小．同理，纵波传播图中密部中心处动能最大而势能最小．用上述方法把同一波长中的两个平衡位置找到后，就可以很方便地分析一个波长内各点的特性．例如位于相邻最密点与最疏点的正中间点．振幅最大，势能最大．动能最小．另外，利用找平衡位置的观点．分析比较横波、纵波传播简图3和简图4也能得出同样的结论．在图3中质点1在t=0、T／2、T时刻处于平衡位置，此时质点l的动能最大、势能最小．从图4还可以看出．质点1在T／2时刻是处在疏部中央处．在0、T时刻处在密部中央处．所以，由纵波、横波传播简图比较，同样也能得到：“在横渡的波峰中央处．质点的动能最小．在波谷中央处，质点的动能最小；在纵波的疏部中心处质点的动能最大．在纵波的密部中心处质点的动能最大．”综上分析，可以看出学生之所以得出错误的结论．是因为在分析时只计入整根弹簧只有伸长（或压缩）的特征，而没有计入纵波传播时整根弹簧上有伸长的同时还有压缩及波动质点的相互作用．上述找波形图中质点受恢复力F恢=0的位置来分析波动图的讲解方法简单、直观，学生容易理解，克服了学生受弹簧振子思维定势对纵波特性理解的影响．简谐波中的质点在什么位置动能最大波是波源振动形式在介质中传播,从而使媒质所有质点在平衡位置附近先后振动形成的．既然对一个个质点来说也是振动,就有一个动能和势能的转化问题．那么质点在什么位置动能最大往什么位置势能最大呢？有的同学认为简谐振动的质点和单摆及弹簧振子一样,它们在平衡位置时动能最大，在最大位移处时势能最大而动能为零.这种认识是错误的,它混淆了单个质点的简谐振动和波中各质点的简谐振动的能量转化上的区别．它们的区别有以下两点: 第一,单个质点与的简谐振动与外界没有能量交换机械能守恒.而波动是离波源近的质点先振动通过媒质间的相互作用力（弹性力）依次带动离源远的质点振动.故就每一个介质质点来说它与周围质点构成了一个不可分割的统一体依次带动的过程也是能量传递的过程，因此对每个质点来说其机械能不守恒,试想若守恒，哪来能量向远处传播?第二,单各质点做在谐振动时．其势能仅由自身因素决定．取决于质点离开平衡位置的位移大小(在水平弹簧振子中．取决于其伸长量)．而在波动中由于各质点间存在弹性力作用．其势能就取决于质点与周国质点间的相对位移．也即质点所在处附近煤质的形变程度．图甲是横波（可设想为绳子形成的波）．处在最大位移处的质点A相对位移为零，形变量最小．故其势能为零．动能也是一定为零的．否则这一点就不是处在最大位移处的点．在平衡位置处的质点B，形变最大,势能最大．同样动能也最大．图乙是纵被．设为弹簧成的疏密波．由图可知处于平衡位置的质点．如图中的第10和第4质点恰好处在疏部和密部中央．这里是弹性形变最大的位置，势能最大．动能也最大．综上所述．不管是横波还是纵波．质点处平衡位置时动能和势能都最大.在最大位移处质点的动能和势能都为零：机如波中动能和势能的变化县同步的．同时达最大和同时为零．并且做周期性变化.。
用超声纵波测试材料45#钢内部的载荷应力
Ｓ ｒ ｓ ｅ ｓ ｒ ｍ ｅ ｆ４ ＃ Ｓｔｅ ｔ ｔ ａ ｏ ｃ Ｌｏ ｉｕ ｎ ｌＷ ａ ｅ ｔ ｅ ｓＭ ａ ｕ ｅ ｎｔｏ ５ ｅ ｌｗｉｈ Ｕｌｒ ｓ ｎｉ ｎｇｔ ｄｉ ａ ｖｓ
Ｙ Ｎ ｉ ｉ ， Ｎ ｈｒｎ ＷＥ ｉ Ａ Ｇ Ｊ ｊ ＤＯ Ｇ Ｓ ｉ ， ＩＱｎ ｕｕ ｕ
（ｃ ｏｌ ｆ ｔ ｉｌ ｃ ｎ ｅａｄＥ ｇ ，ｉｎｓ ｎｖｒｉ ｆＳｉ ｃ ｎ ｅｈ ｏ ｇ ， ｈｎｉ ｇＪ ｎｓ １０ ３ ｈｎ ） Ｓｈｏ ｏ ｅ ａ Ｓｉ ｃ ｎ ｎ． Ｊ ｇｕＵ ｉｅｓｙｏ ｃｅ ｅａｄＴ ｃ ｎｌ ｙ Ｚ ｅｊ ｎ ｉ ｇｕ２ ２０ ，Ｃ ｉａ Ｍａ ｒ ｅ ａ ｔ ｎ ｏ ａ ａ
结果表 明 ： 材料在拉 、 压单轴应力作用 下 ， 超声纵波 的声速都发生 了变化 ， 声速相对变化率 与应 力成线性 关系。通过本实验提供 了一种无损测试材 料内部应 力的方法 。
关键 词 ： 弹性 理 论 ；回振 法 ； 力 测 试 声 应 中 图 分 类 号 ： Ｇ １ ．８ Ｔ １５ ２５ 文 献标 识 码 ： Ａ
论 以及 相关 实 验 作 了系统 的研 究 。文 中主要 研 究 单轴 应 力 对超 声 纵波 在 ４ ＃ 传 播声 速 的影 响 ， 而 ５钢 从
提 出利用超声纵波测试材料 内部单轴载荷应力的方法 。用 自行搭建的测试平台 ， 利用 回振法（ ＩＧ— ＳＮ
纵波的直观分析法-- 杨桂巧
纵波的直观分析法物理题目“下列说法中不妥的是（）A．在纵波中，质点的疏部中心位移和密部中心位移均为零B．横波中，质点在波谷时动能最小C．纵波中，疏部中心质点动能最小D．机械波是波的一种形式”学生疑问：A、C如何分析？学生的思维障碍：纵波比较抽象，尽管学生分析时头脑里有纵波演示时疏部及密部的传播图，但极易把纵波的传播示意图与弹簧振子的振动情况联系起来．把纵波传播示意图简化成一根弹簧拉长（或压缩）后弹簧振子的振动情况，如图1所示．按图1分析就成了在疏部时弹簧的伸长量最大，两处弹性势能最大而动能最小．因此有不少学生得出“在纵波的疏部中心处，质点的动能最小；在纵波的密部中心处，质点的动能最小”的完全错误的结论．为使学生能像对横波那样直观地理解和记忆纵波的特性，我在教学中采用纵波弹簧波形图对此题进行了如下分析讲解，收到了较好的教学效果．图2是沿弹簧传出的疏密相间的纵波波形图．我们知道，在波形图中，处于平衡位置的质点其动能最大，势能最小．这样我们只要分析出处于平衡位置的质点在波形图中的位置．就可以较方便地分析纵波传播时各点的特性．根据处于平衡位置的质点所受回复力应为零的特点．并针对如图2借助胡克定律F=-kx分析如下：从图2可以看出，质点若处于疏部中心处，由于在其两边都有互为对应、大小相等、方向相反的力的作用．使疏部中心的质点所受的回复力为零．故此质点在平衡位置．动能最大而势能最小．例如图2中质点2位于纵波疏部中心处，它距两邻质点1和质点3的距离最大且距离相等．质点3对2有向右的弹力F32，质点1对2有向左的弹力F12，且F32、F12是一对平衡力．即质点2所处位置是平衡位置（F回=0）．所以纵波传播图中疏部中心处的动能最大而势能最小．同理，纵波传播图中密部中心处动能最大而势能最小．用上述方法把同一波长中的两个平衡位置找到后，就可以很方便地分析一个波长内各点的特性．例如位于相邻最密点与最疏点的正中间点．振幅最大，势能最大．动能最小．另外，利用找平衡位置的观点．分析比较横波、纵波传播简图3和简图4也能得出同样的结论．在图3中质点1在t=0、T／2、T 时刻处于平衡位置，此时质点l的动能最大、势能最小．从图4还可以看出．质点1在T／2时刻是处在疏部中央处．在0、T时刻处在密部中央处．所以，由纵波、横波传播简图比较，同样也能得到：“在横渡的波峰中央处．质点的动能最小．在波谷中央处，质点的动能最小；在纵波的疏部中心处质点的动能最大．在纵波的密部中心处质点的动能最综上分析，可以看出学生之所以得出错误的结论．是因为在分析时只计入整根弹簧只有伸长（或压缩）的特征，而没有计入纵波传播时整根弹簧上有伸长的同时还有压缩及波动质点的相互作用．上述找波形图中质点受恢复力F恢=0的位置来分析波动图的讲解方法简单、直观，学生容易理解，克服了学生受弹簧振子思维定势对纵波特性理解的影响.。
纵波反射系数近似计算分析
收稿 日期 ：Ｏ Ｏ ９ Ｏ ２ １ 一０ —１ 作者简介 ： 杜品 （９ ６ ， 汉 ， １ ８ 一） 男， 成都理工大学研究生在读 ， 业应 用地球物 理。 专
内 蒙古石 油化 工
２１ 年第 ２ 期 ００ ４
国内Ｓ Ｐ二元复合驱研 究现 状分析
关 淑 霞 刘 化 龙 朱 友 益 ， ，
Ｒ（ ） Ａ ＋ Ｂ ｉ。 ＋ Ｃｓｎ ０ａ 。 ｅ一 ｓｎ ０ ｉ。ｔ ｎ ０ （） １
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其 中 △ 、 △ 分 别 为 界面 上 下 层拉 梅 系数 和 △ ｐ 密 度 之差 ， ｐ 别 为 界 面 上 下 层 拉 梅 系 数 和 密 、 分 度 的平 均值 。
摘 要： 反射 系数 的 求取 是ＡＶＯ 分析 技术 中的重要 一环 ， 不 同的条件 下 ， 择 合适 的反 射 系数 计 在 选 算公 式是 非 常重要 的 。本文 通过 对 几种反 射 系数近似 公 式 与 Ｚ ｏ ｐ ｉ ｅｐ ｒ ｚ方程 计算 结 果的误 差 对 比分析 ， ｔ 阐 明 了在不 同条件 下各 种近 似公 式的计 算精度 ， 为准确计 算反 射 系数选取 合 适 的近 似 公 式提 供 了依 据 。 关键 词 ： 反射 系数 ； ＡＶＯ； 近似 公 式 ； 差 误
１０ ４ ０
１０ ４ ０
２６ ， ２
２６ ． ２
３ｏ ２ ｏ
Ｉ０ １ ０
】Ｏ ，． ６ ６ ２ｓ ３
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（ ）Ｈ ｜ ｒ ｎ ａ ｄＶｅｍ（ ９ ５ 近似 公式 ： ２ ｉ ｅｍａ ｎ ｒ １ ９ ） ｔ
军考大纲解读——军校考试大纲[最新版]物理考点58：纵波
![军考大纲解读——军校考试大纲[最新版]物理考点58：纵波](https://img.taocdn.com/s3/m/827fe53c4b73f242336c5f12.png)
军考大纲解读——军校考试大纲[最新版]物理考点58：纵波关键词：军校考试张为臻军校考试试题军校考试培训军考大纲军考考点士兵军考纵波是质点的振动方向与传播方向同轴的波。
如敲锣时，锣的振动方向与波的传播方向就是一致的，所以声波是纵波。
纵波是波动的一种(波动分为横波和纵波)。
亦称“疏密波”，纵波的传播过程是沿着波前进的方向出现疏密不同的部分。
实质上，纵波的传播是由于介质中各体元发生压缩和拉伸的变形，并产生使体元回复原状的纵向弹性力而实现的。
因此纵波只能在拉伸压缩的弹性的介质中传播，一般的固体、液体、气体都具有拉伸和压缩弹性，所以它们都能传递纵波。
声波在空气里传播时，由于空气微粒的震动方向与波的传播方向一致，所以是纵波。
常见的纵波有声波和地震引起的P波(P-waves，含义是Primary wave，因为P波是地震波中传播最快的一种，地震时最先到达震中)。
准维教育军队考试网波长：在纵波中波长是指相邻两个密部或疏部之间的距离。
纵波传播的浅显解释：我们如果对分子运动论很熟悉，就会知道，既然我们研究的介质分子是静止的、均匀分布的，那么，对于纵波来说，当振子向前运动时，它将占据前方原来均匀分布介质分子的空间，把原来的介质分子压缩在一个小空间中，形成一个密部。
密部的分子之间的距离变小，呈现的分子力是斥力。
斥力使分子向周围作离心运动。
离心运动的结果，使原来是密部的小空间变成疏部，而周围的空间变成新的密部。
那么，宏观地看，相当于原来密部变成疏部，而且密部传播出去。
那么，新的疏部也传播出去。
张为臻博客于是，宏观地看，振子(波源)不断向外传播出密疏相间的振动，这就是纵波。
纵波的计算：V=λ f f=1/T。
基于纵向共振法测试杨树原木应力波波速及弹性模量的研究
管 殉 ，赵茂程 ，王 正 ，沙万里 ，周 志茹
（ １ ．南 京林 业 大 学机 电工 程学 院 ，江苏 南京 ２ １ ０ ０ ３ ７； ２ ． 南 京 林 业 大学 木 材工 业 学 院 ，江 苏 南京 ２ １ ０ ０ ３ ７）
摘要 ：在介绍纵 向共 振法 检测 木 材应 力 波 波速 及 弹性 模量 的方法 原 理 的基 础上 ，利 用 应 力波 测 试仪 Ｄ ｉ ｒ ｅ ｃ ｔ ｏ ｒ
，
ｐ ｒ ａ ｃ ｔ ｉ ｃ ａ ｌ ｉ ｔ ｙ ｏ ｆ ｇ ｒ ａ ｄ ｉ ｎ ｇ ｗｏ ｏ ｄ ｑ ｕ ａ ｌ ｉ ｔ ｙ ｂ ｙ ｗｏ ｏ ｄ ｓ ｔ ｒ ｅ ｓ ｓ ｔ ｈ ｒ ｏ ｕ ｇ ｈ ｕ ｓ ｉ ｎ ｇ ｔ ｈ ｅ ｓ ｔ ｒ ｅ ｓ ｓ ｗ ａ ｖ ｅ ｍｅ ａ ｓ ｕ ｒ ｅ ｍｅ ｎ ｔ ｉ ｎ ｓ ｔ ｒ ｕ ｍｅ ｎ ｔ ．Ｔ ｈ ｅ ｓ ｔ ｕ ｄ ｙ
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基于TSP纵波的隧道地质异常体快速识别方法
工程建设基于TSP纵波的隧道地质异常体快速识别方法魏栋华，刘康，甄大勇，尹小康，赵思为，罗威（中铁二院工程集团有限责任公司，四川成都610031）摘要：在隧道超前地质预报中，TSP隧道预报系统广泛应用于探测隧道施工掌子面前方地质异常体，并取得较好的应用效果，其数据处理软件包能较好地完成数据采集、处理及结果评估。
但是，TSP系统数据存储未采用SEG统一标准格式，也未公开数据格式，用户针对TSP数据处理开发的软件较少。
针对这种情况，提出基于纵波资料的隧洞前方地质异常体的快速识别方法：采用小波变换对纵波信号进行时变高截滤波，消除时变的高频干扰；利用剪切波变换较好的时频聚集性和方向表征性来分离有效波，利用基于多道最大熵魏格纳-威尔分布改进方法获取TSP 纵波资料高精度时频谱；对高精度时频谱提取各采样点的振幅对数衰减梯度，实现掌子面前方地质异常体的快速识别。
识别方法在岩体较完整的花岗岩段开展预报应用，其结果显示存在频率异常峰值，与隧道开挖揭示花岗岩富水张性节理发育一致，说明识别方法简单有效，值得进一步推广。
关键词：隧道；掌子面；剪切波变换；最大熵；魏格纳-威尔分布；TSP纵波；超前地质预报中图分类号：U456 文献标识码：A 文章编号：1001-683X（2023）11-0008-07 DOI：10.19549/j.issn.1001-683x.2023.06.25.0051 概述在隧道超前地质预报中，常用的物探方法包括弹性波反射法、电磁波反射法及激发极化法等，其中弹性波反射法属长距离预报法，探测有效距离达100 m及以上［1］，适用性广、实施效率高、成果丰富，得到广大物探工作者的认可。
基于弹性波反射法原理，国内外厂家研制了TSP、TGP和TRT等系统，其中瑞士Am⁃berg测量技术公司开发的TSP隧道预报系统比较成熟［2］，在铁路、公路及水利水电领域的长大深埋隧道超前地质预报中有广泛的应用。
TSP隧道预报系统的数据处理软件包是采集与处理的多功能集成软件，对TSP炮集三分量数据通过数据设置、带通滤波、反Q滤波、反射波提取、P-S波分离、深度偏移等多个固化步骤处理［3］，最终在深度域进行地质异常体及流体的识别，预报效果较好。
超声波声速测量实验中的误差分析
误差理论与数据处理之阿布丰王创作研究性教学课程名称：误差理论与数据处理设计题目：超声波声速丈量的误差分析院系：机械与电子控制工程学院班级：测控1103班设计者：晏雯秀（11222086）赵璐（11222079）郑海冰（11222081）朱崇巧（11222084）周杏芳（11222083）指导教师：孙艳华超声波声速丈量的误差分析摘要 : 针对学生在超声波声速丈量实验中存在的丈量数据误差的问题 , 分析了实验中各种可能的误差来源 , 同时也指出了减小误差的相应措施 , 使学生对该实验的误差来源更清楚。
关键词: 超声波; 谐振频率; 共振干涉频率; 误差声波是在弹性媒质中传播的一种机械波。
对声波特性如频率、声速、波长、声压衰减等的丈量是声学应用技术中的主要内容之一。
在物理实验中 ,进行声速丈量一般采取的是频率大于20 kHz以上的超声波。
由于其频率高、波长短 , 所以超声波具有定向好、功率大、穿透力强、信息携带量大、能引起空化作用以及引起许多特殊效应 (如凝聚效应和分离效应 ) 的优点。
在工业、农业、国防、生物医学和科学研究等各个领域存着广泛的应用 ,如超声无损检测、超声波测距和定位、丈量气体温度瞬间变更、测液体流速、测资料弹性模量等等。
对声速进行丈量 , 在声波定位、探伤、测距等应用中具有重要意义。
超声波声速的丈量方法一般有共振干涉法和相位比较法两种 , 本文主要对共振干涉法中的实验误差作简要分析。
一、共振干涉法原理超声波声速的丈量公式是v = fλ, 其中 , f为超声波频率 , 等于发射换能器的谐振频率 , 可由频率计直接读出; λ 为本实验所要丈量的量 , 为超声波波长。
基来源根基理是利用频率计输入电压的激发 ,通过逆压电效应 , 使压电陶瓷片处在共振状态 , 使陶瓷体发生机械简谐振动 , 从而发射出简谐超声波。
超声波在空气中传播遇到接收换能器反射面发生反射 , 反射波与入射波叠加形成驻波 , 利用接收换能器对超声波进行接收。
纵波检测
扫描线调整的比例
τ值与声程S、水平距离L或深度d的比例关 系，称为扫描线调整的比例，一般用τ: S(L 或d)＝1:n，例如1:0.5、1:1、1:2、1:4等，
习惯上将1:0.5称为2:1。
扫描线的调整
纵波探伤一般按纵波声程S与示波屏水平刻度τ成 一定比例来调节扫描线。具体方法是利用已知尺 寸的试块或工件上的2次不同反射波(底波)的前沿 分别对准相应的水平刻度。 例如按1:2的比例调整纵波直探头的扫描线比例， 即水平满刻度代表200mm的纵波声程。可在IIW 试块上探测100mm的底面，要使示波屏上显示出 1、2次底波。调仪器【扫描】【水平位移】旋钮， 将1、2次底波的前沿分别对准水平刻度的5.0和 10.0，扫描线即调好。
1)大底面回波高度与声程的关系： 根据式 ，式VB＝20lg(PB / P0) 可变为： VB＝20lg(PB/P0) 又大底面的归一化距离AB＝SB/N＝4λSB/D2 代入上式得： VB＝20lg(π/2AB)＝20lg(π/2)－20lg AB
平底孔回波高度与声程的关系： 根据式 ， 式VΦ＝20lg(PΦ/P0) 可变为： VΦ＝20lg(PΦ/P0) 又平底孔的归一化距离AΦ＝SΦ/N＝4λSΦ/D2； 归一化直径GΦ＝φ/D，将其代入上式得： VΦ＝20lg(PΦ/P0)＝40lgπ＋40lgGΦ－40lgAΦ
??例如用纵波直探头检测厚度为100mm的锻件探伤灵敏的锻件探伤灵敏平底孔以上当量大小的缺2mm平底孔将探头对准试块上的保留一定的衰减余量抑旋钮使2mm2mm平底孔的最平底孔抑平底孔的最??如果试块平底孔声程不正好等于工件厚度如果试块平底孔声程不正好等于工件厚度平底孔直径也不正好等于规定灵敏度要求平底孔直径也不正好等于规定灵敏度要求的平底孔直径只要工件厚度和试块平底的平底孔直径只要工件厚度和试块平底孔声程均大于孔声程均大于33nn可先算出规定灵敏度要可先算出规定灵敏度要求的平底孔与试块平底孔反射信号的分贝求的平底孔与试块平底孔反射信号的分贝差差dbdb后进行调整当然要在允许的前提后进行调整当然要在允许的前提下下
纵波特性浅析
纵波特性浅析
杨桂巧
【期刊名称】《西安文理学院学报（自然科学版）》
【年(卷),期】2001(016)003
【摘要】本文从找平衡位置的质元(质点)入手,分析了波动质点的特点,在波形图中找出处于平衡位置的质点,得出了在波动图中处于平衡位置的质点速度最大(动能最大)的结论.
【总页数】2页(P46-47)
【作者】杨桂巧
【作者单位】西安高级中学,陕西,西安,710001
【正文语种】中文
【中图分类】O534
【相关文献】
1.结构面刚度对岩体弹性纵波传播特性影响的数值模拟 [J], 黄真萍;曾焕接;曹洋兵;陈俊熙
2.含横向喷射流的部分饱和介质的纵波衰减和\r频散特性研究 [J], ZHAO Zhengyang;YIN Xingyao;ZONG Zhaoyun
3.气体钻井钻柱拉应力对纵波特性的影响 [J], 王庆;管志川;刘永旺;谢虹桥;张波;胜亚楠;赵国山
4.超声脉冲纵波调制光纤光栅的光谱特性研究 [J], 周峰;叶伟娟;刘锋;李红;何巍
5.基于声发射的樟子松锯材表面横波与内部纵波传播特性及能量衰减规律 [J], 丁锐;方赛银;罗蕊寒;赖菲;杨洲凌;黄长林;李明
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钢结构临界折射纵波超声波法应力检测方法研究
钢结构临界折射纵波超声波法应力检测方法研究摘要:本文介绍了钢结构应力检测方法中的一种非接触式、直观可靠的方法——临界折射纵波超声波法。
该方法可以测定材料中的应力分布情况，具备操作简便、精度高、适用范围广等优点，在钢结构应力检测中得到了广泛应用，并且随着超声波技术的不断发展和改进，其应用也将得到进一步的提升和拓展。
关键词：超声波法；临界折射纵波；钢构件；初始应力引言钢结构是一种常用的建筑结构材料，由于其重量轻、强度高等优点，被广泛应用于各种建筑和工业场合。
在钢结构的使用过程中，由于各种原因（如载荷变化、环境因素等），可能会出现应力问题。
而这些应力问题如果不能及时检测和处理，可能会导致结构失效或者发生事故。
因此，钢结构的应力检测显得尤为重要。
目前，钢结构应力检测的方法有很多种，如光弹法、电阻应变计法等。
其中，临界折射纵波超声波法是一种非接触式、直观可靠的应力检测方法，可以较精确地测定材料中的应力分布情况。
本文将对临界折射纵波超声波法的应用和优点进行介绍。
1 钢构件应力检测方法及理论1.1钢结构是一种常用的建筑结构材料，由于其重量轻、强度高等优点，被广泛应用于各种建筑和工业场合。
然而，在钢结构的使用过程中，由于各种原因（如载荷变化、环境因素等），可能会出现应力问题，而这些应力问题如果不能及时检测和处理，可能会导致结构的失效或者发生事故。
因此，钢结构的应力检测显得尤为重要。
1.2临界折射纵波超声波法是一种非接触式、直观可靠的应力检测方法，可以较精确地测定材料中的应力分布情况。
具体方法是将一束高频超声波引入材料中，当这束超声波的传播速度达到材料中纵波的传播速度时，超声波将发生全反射，此时在材料的表面会形成一条明显的信号线，称为“临界折射纵波”。
临界折射纵波的到达时间会随着材料应力的变化而发生微小的改变，因此通过测量临界折射纵波到达时间的变化，就可以间接地测定材料中的应力分布情况。
临界折射纵波超声波法是一种有效的非接触式应力检测方法，其基本原理是利用超声波的衍射现象，通过测量超声波在加工的钢材表面反射和漫射特征，推断出钢材的应力分布情况。
大规格铝合金锻件超声波纵波探伤缺陷判定方法
大规格铝合金锻件超声波纵波探伤缺陷判定方法通过使用不同规格探头、不同类型超声波探伤仪对大规格铝合金锻件进行超声波探伤对比试验，确定了超声波探伤仪在实际应用过程中易产生幻像波的条件，积累了超声波探伤实践经验，避免造成误判现象的发生。
标签：锻件；超声波；幻像波；重复频率前言采用超声波纵波对铝合金锻件进行无损检测是保证锻件产品内部质量最有效的检测手段，依据国家标准GB/T6519-2000《变形铝合金产品超声波检验方法》进行验收。
正常情况下，超声波纵波探伤的缺陷判定方法是在始波与底波中间出现的反射波为缺陷波，但是在探伤实践中我们发现，在始波与底波中间出现的反射波并非一定是缺陷波反射。
在一次供某用户铝合金锻件200多件的A级检测过程中，废品率在80%以上，我们对其中两件不合格品进行定位取样加工，而在精确定位时未发现缺陷，为了得出正确的超声波探伤结果，我们采用不同的超声波探伤仪、不同的探头、设定不同的探伤参数进行超声波探伤对比试验，通过探伤生产实践总结出怎样能正确判定反射波是真实缺陷波的经验。
1 A型超声波纵波脉冲反射法原理A型超声波纵波脉冲反射法是由超声波探头发射脉冲波到试件内部，通过观察来自试件内部缺陷及底面反射波的情况来对试件进行检测的方法。
图1是A 型脉冲反射法探伤的基本原理，当试件中不存在缺陷时，显示图形中仅有发射脉冲T和底面回波B两个信号；当被检试件中存在缺陷时，在发射脉冲与底面回波之間将出现来自缺陷的反射回波F，通过观察F的反射波高度可对缺陷的大小进行评估，再通过观察回波F距发射脉冲的距离，可得到缺陷的埋藏深度。
2 铝合金锻件超声波探伤2.1 探伤灵敏度调试方法——试块比较法按照GB/T 6519-2000《变形铝合金产品超声波检验方法》标准要求：根据被检件上下表面机械加工余量来选择对比试块。
通常应有两块，第一块平底孔的埋藏深度等于被检件上表面机械加工余量，第二块等于被检件的厚度，将两块对比试块平底孔的反射波高分别调到荧光屏满刻度的80%，比较两者的增益（或衰减）dB值，取灵敏度较低者即为检测灵敏度。
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纵波的直观分析法
物理题目“下列说法中不妥的是（）
A．在纵波中，质点的疏部中心位移和密部中心位移均为零
B．横波中，质点在波谷时动能最小
C．纵波中，疏部中心质点动能最小
D．机械波是波的一种形式”
学生疑问：A、C如何分析？
学生的思维障碍：
纵波比较抽象，尽管学生分析时头脑里有纵波演示时疏部及密部的传播图，但极易把纵波的传播示意图与弹簧振子的振动情况联系起来．把纵波传播示意图简化成一根弹簧拉长（或压缩）后弹簧振子的振动情况，如图1所示．按图1分析就成了在疏部时弹簧的伸长量最大，
两处弹性势能最大而动能最小．因此有不少学生得出“在纵波的疏部中心处，质点的动能最小；在纵波的密部中心处，质点的动能最小”的完全错误的结论．
为使学生能像对横波那样直观地理解和记忆纵波的特性，我在教学中采用纵波弹簧波形图对此题进行了如下分析讲解，收到了较好的教学效果．
图2是沿弹簧传出的疏密相间的纵波波形图．
我们知道，在波形图中，处于平衡位置的质点其动能最大，势能最小．这样我们只要分析出处于平衡位置的质点在波形图中的位置．就可以较方便地分析纵波传播时各点的特性．
根据处于平衡位置的质点所受回复力应为零的特点．并针对如图2借助胡克定律F=-kx分析如下：
从图2可以看出，质点若处于疏部中心处，由于在其两边都有互为对应、大小相等、方向相反的力的作用．使疏部中心的质点所受的回复力为零．故此质点在平衡位置．动能最大而势能最小．例如图2中质点2位于纵波疏部中心处，它距两邻质点1和质点3的距离最大且距离相等．质点3对2有向右的弹力F32，质点1对2有向左的弹力F12，且F32、F12是一对平衡力．即质点2所处位置是平衡位置（F回=0）．所以纵波传播图中疏部中心处的动能最大而势能最小．
同理，纵波传播图中密部中心处动能最大而势能最小．
用上述方法把同一波长中的两个平衡位置找到后，就可以很方便地分析一个波长内各点的特性．例如位于相邻最密点与最疏点的正中间点．振幅最大，势能最大．动能最小．
另外，利用找平衡位置的观点．分析比较横波、纵波传播简图3和简图4也能得出同样的结论．在图3中质点1在t=0、T／2、T 时刻处于平衡位置，此时质点l的动能最大、势能最小．从图4还可以看出．质点1在T／2时刻是处在疏部中央处．在0、T时刻处在密部中央处．所以，由纵波、横波传播简图比较，同样也能得到：“在横渡的波峰中央处．质点的动能最小．在波谷中央处，质点的动能最小；在纵波的疏部中心处质点的动能最大．在纵波的密部中心处质点的动能最综上分析，可以看出学生之所以得出错误的结论．是因为在分析时只计入整根弹簧只有伸长（或压缩）的特征，而没有计入纵波传播时整根弹簧上有伸长的同时还有压缩及波动质点的相互作用．
上述找波形图中质点受恢复力F恢=0的位置来分析波动图的讲解方法简单、直观，学生容易理解，克服了学生受弹簧振子思维定势对纵波特性理解的影响.。