圆盘声源声束轴线上的声压分布规律

圆盘声源声束轴线上的声压分布规律
一、超声场概述
通常把充满超声波的空间部分称为超声场。

圆盘声源(指一种圆平面状的振子）辐射的纵波声场轴线上的声压分布规律。

由图可知，波源附近的轴线上声压上下起伏变化，存在若干个极大极小值。

距波源的距离愈近，声压极大极小值的点就愈密。

声学上把由子波的干涉在波源附近的轴线上产生一系列声压极大极小值的区域称为超声场的近场区。

波源轴线上最后一个声压极大值至波源的距离称为近场区长度，用N表示。

直探头的近场区长度
D——为圆形压电晶片的直径
λ—为超声波波长
A——方晶片(或矩形晶片)面积
斜探头的近场区长度N值计算：（由于声束折射变化，先计算出晶片在折射后的有效面积，再进行换算）
由于近场区存在声压极大、极小值，处于声压极大值处的较小缺陷可能回波较高，而处于声压极小值处的较小缺陷可能回波较低，极易引起误判，所以探伤中尽量避开近场区探伤。

二、波束指向性与指向角
如图探头发出的超声波能量集中在一定区域并向一个方向辐射的现象称为波束指向性。

晶片发出的超声波束经过一段距离后，按一定角度扩展辐射，非扩散区为近场长度N的1.67倍，大于1.67N为扩散区，常用指向角表示。

D=晶片的直径
λ=超声波波长
在相同条件下,若晶片直径D愈大或波长λ愈短(频率愈高),则指向角,就愈小,波束指向性就愈好,超声波能量集中,探伤灵敏度高,分辨率好,定位精确,不过近场长度N也将愈大。

三、超声场特征值主要有声压、声强和声阻抗
1.声压：超声场中某一点某一瞬间时所具有的压强与该点没有超声波存在时的静态压强之差称为该点的声压。

2.声阻抗：介质中某一点的声压与该点的振动速度之比称为声阻抗。

3.声强：单位时间内，垂直通过单位面积的声能量称为声强。