2.7 超声波倾斜入射到界面的反射和折射

对于钢：cL1=5900m/s，CS1=3230m/s ， αⅢ 当 S ≥33.2°时，钢中横波全反射。
2.7.2 声压反射率
1.纵波倾斜入射到钢/空气界面的反射 纵波倾斜入射，当 L 60左右时产生一个较强的变型反射横波。 2.横波倾斜入射到钢/空气界面的反射 当 当
S 30左右时， SS
（1）第一临界角 1 （2）第二临界角αⅡ：
L 90
S 90
1 arcsin
cL1 cL 2
1 arcsin
cL1 cS 2
2.7.1 波型转换与反射、折射定律
由αⅠ 和αⅡ 的定义可知：
① < αⅠ 时，第二介质中既有折射纵波L″又有折射横波S″。 ②αⅠ ～αⅡ 时，第二介质中只有折射横波S″，没有折射纵波L″，这就是常用横波探 头制作和横波检测的原理。 ③ ≥αⅡ 时，第二介质中既无折射纵波L″，又无折射横波S″。这时在其介质的表 面存在表面波R，这就是常用表面波探头的制作原理。 例如，纵波倾斜入射到有机玻璃/钢界面时，有机玻璃中cL1=2730m/s，水中 cL1=1480m/s，钢中：cL2=5900m/s，cS2=3230m/s。则第一、二临界角分别为：
a 0
（1）纵波入射时，端角反射率都很低，这是因为纵波在端角的两次反射 中分离出较强的横波。 （2）横波入射时，入射角 30 或 60 附近时，端角反射率最低。 s 35 ~ 55 时，端角反射率达100%。
S
图2－45
图2－46
2.7.4 端角反射
超声波在两个平面构成的直角内的反射叫做端角反射。在端角反射中， 超声波经历了两次反射，当不考虑波型转换时，二次反射回波与入射波 P // P , 且 90 互相平行，即 P
a 回波声压Pa与入射波声压P0之比称为端角反射率，用T端表示。 T端 P 0
arcsin cL1 2730 arcsin 27.6 cL 2 5900
arcsin
CL1 2730 arcsin 57.7 CS 2 3230
由此可见有机玻璃横波探头楔块角度 L 27.6 ~ 57.7 有机玻璃表面波探头楔块角度≥ 57.7。
2.7.1 波型转换与反射、折射定律
当超声波倾斜入射到界面时，除产生同
种类型的反射和折射波外，还会产生不 同类型的反射和折射波，这种现象称为 波型转换
2.7.1 波型转换与反射、折射定律
当超声波垂直入射到光滑平界面时，将在第一介质中产生一个与入射波 方向相反的反射波，在第二介质中产生一个与入射波方向相同的透射波。 1．纵波斜入射 当纵波L倾斜入射到界面时，除产生反射纵波L′和折射纵波L″外，还会 产生反射横波S′和折射横波S″，如图1.30（a）所示。各种反射波和折射 波方向符合反射、折射定律：
很低， 较高。 ≥33.2°时， rSS 100% 即钢中横波全反射
r
rSL
2.7.3 声压往复透射率
超声检测中，常常采用反射法，超声波往复透过同一探侧面，
因此声压往复透射率更具有实际意义。
超声波倾斜入射，折射波全反射，探头接收到的回波声压Pa 与入射波 声压P0之比称为声压往复透射率，常用T表示，T=Pa/P0。
27271?当超声波倾斜入射到界面时除产生同种类型的反射和折射波外还会产生不同类型的反射和折射波这种现象称为波型转换271当超声波垂直入射到光滑平界面时将在第一介质中产生一个与入射波方向相反的反射波在第二介质中产生一个与入射波方向相同的透射波
2.7 超声波倾斜入射到
界面时的反射和折射
2.7.1 波型转换与反射、折射定律
sin L sin S sin S sin L sin L cL1 cL1 cS 1 cL 2 cS 2
L 。又由于在同一介质 由于在同一介质中纵波波速不变，因此 L 中纵波波速大于横波波速，因此 L s , L S
2．横波斜入射 当横波倾斜入射到界面时，同样会产生波型转换 =90°,在第一介质中只有反射横波，没有反 增加到一定程度时， L 射纵波，即横波全反射，这时所对应的横波入射角称为第三临界角， 用αⅢ表示 c
arcsin
S1
1
arcsin CS 1 3230 arcsin 33.2 CL1 5900