第1章 超声检测的物理基础
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运动。
﹡2. 超声波的波形 • 波线：表示振动传播的方向。 • 波阵面：在同一时刻介质中振动相位相同的所有质点连成的
面。 • 波前：某一时刻振动传播到达距声源最远的各点所连成的面。
➢ 超声波由声源向周围传播扩散的过程可用波阵面进行描述 ➢ 在各向同性介质中波线垂直于波阵面。 ➢ 在任何时刻，波前是距声源最远的一个波阵面，波前只有
a. 产生机械振动的波源； b. 能传播振动的弹性介质。
• 液体和气体中的弹性波是由液 体和气体受到压力时的体积的 收缩和膨胀产生的。
• 机械波的传播不是物质的传播, 而是能量的传播。
﹡2. 波动方程
• 当振源作谐振动时，所产生的波是最简单最基本的波。
➢ 假设振动在各向同性、无吸收的均匀介质中传播。
1.3 超声波的传播 1.3.1 超声波的波动特性 1. 波的叠加 • 波的叠加原理：当几列波在同一介质中传播时，在某些点
相遇，则相遇处质点的振动是各列波引起振动的合成，合 成声场的声压等于每列声波声压的矢量和。 • 相遇后各列声波仍保持各自原有的频率、波长、幅度、传 播方向等特性不变继续前进。
2. 波的干涉 • 相干波：两列频率相同、振动方向相同、相位相同或相位
时的两点频率值 fl 和 fu 之间的频率范围。 ※ 中心频率 f c ：fl 和 fu 的算术平均值。
1.2.3 超声波的传播速度
• 声速：超声波在介质中的传播速度，表征介质声学特性的重 要参数。
• 声速依赖于传声介质自身的密度和弹性模量等性质，与超声 波的波型有关。
1. 纵波、横波和表面波的声速
• 周期和频率互为倒数：
T
1 f
（1－1）
• 谐振动：位移随时间的变化符合余弦规律的振动形式。
y =Acos(ωt+φ) （1－2）
式中：y — 任意时刻的位移 ；
A — 振幅，y 的最大值； t — 时间；
(ω t + φ) — 相位角，ω为角频率，φ为初始相位角。
• 谐振动的振幅和频率始终保持不变，是最简单最基本振动。
一个而波阵面可以有任意多个。 • 根据波阵面的形状（波形），将波动分为平面波、柱面波和
球面wenku.baidu.com等。
• 平面波：波阵面为相互平行平面的波。
➢ 声源：一个作谐振动的无限大平面。
➢ 波动方程： y Acos（t x）
c
（1－5）
➢ 不考虑介质所吸收的波的能量，质点振动幅度不随距声 源的距离而变化。
• 横波：质点振动方向垂 直于波的传播方向。
➢ 介质受到交变的剪切 力的作用时，发生剪 切形变而产生的。
➢ 横波只能在固体中传 播，不能在气体和液 体中传播。
➢ 横波速度通常约为纵 波声速的一半。
• 表面波：仅在半无限大固体介 质的表面或与其他介质的界面 及其附近传播而不深入到固体 内部传播的波型的总称。
点 波 源S1、S2分 别 在M点 引 起 的 振 动 为 ：
y1
A1cos（t
x1 ） ， c
y2
A2cos（t
x2 ） c
质 点M的 合 振 动 ：y Acos（t ）
差恒定的波。其波源称为相干波源。
• 波的干涉现象：两列相干波相遇叠加时会出现的特殊现象。 ➢ 合成声波的频率与两列波相同； ➢ 合成声压幅度在空间中不同位置随两列波的波程差呈周 期性变化，某些位置振动始终加强，另一些位置振动始 终减弱；
➢ 当波程差 δ = nλ 时，合成声压为最大幅度，等于两列波 声压幅度之和；δ = (2n+1) λ/2时，合成声压为最小幅度， 等于两列波声压幅度之差。
y AcosPt
受迫振动频率 固有频率
式中：A — 受迫振动的振幅；
P — 策动力的圆频率； φ — 受迫振动的初相位。
ω0
策动力频率
➢ 共振：受迫振动时，外力的频率与物体的固有频率相等时，
振幅达到最大值的现象。
1.1.2 机械波 1. 机械波 • 机械波：机械振动在弹性介质
中的传播。 • 产生机械波的条件：
• 频谱分析：将复杂振动分解为谐振动的方法。
➢ 脉冲波的频谱：对于非周期的振 动都可认为是由无限多个频率连 续变化的谐振动的合成，即可将 脉冲波视为具有一定频率范围的 连续频率的简谐波的合成。
f (t)
a0 2
n1
an cos t
bn sin t
➢ 频谱特征量：
※ 峰值频率 f p ：幅度峰值所对应的频率值。 ※ 频带宽度（－6dB）：峰值两侧幅度下降为峰值的一半
• 纵波:（无限大固体介质） cL
E
1
1 1 2 （1-8）
（液、气体）
c B
（1-9）
• 横波:（无限大固体介质）cS
G
E1
21 （1-10）
• 表面波:（半无限大固体介质表面 0 < < 0.5 ）
0.87 1.112
• 特征值：声压、声强（描述声场的物理量）和声阻抗（声 波在界面上的行为相关的重要参数）。
1. 声压：
• 声压：在声波传播的介质中，某一点在某一时刻所具有的 压强与没有声波存在时该点的的静压强之差。
P cA sin（t x） cu
c
式中： ρ—介质的密度； c—介质的声速；
A—质点位移振幅； ω—角频率；
cR
1
G 0.87 1.112
1
E
1 （1-11）
21
式中： E — 介质的弹性模量；
B — 液体、气体介质的体积弹性模量； G — 介质的切变模量； ρ— 介质的密度； σ— 介质的泊松比。
➢ 声速主要是由介质的弹性性质、密度和泊松比决定。
➢ 同一固体介质中， c L＞c S＞c R 。 ➢ 当介质本身存在不均匀性，以及介质发生温度、应力等
• 任何复杂的振动都可以视为多个谐振动的合成。
﹡2. 阻尼振动和受迫振动 • 阻尼振动：振幅或能量随时间不断减少的振动形式。
y A0et cost 0
02 2
式中：β— 阻尼系数 ω— 阻尼振动的圆频率 ω0— 振动物体的固有圆频率
• 受迫振动：在周期性外力作用下物体所产生的振动。 ➢ 受迫振动的频率取决于外力作用的频率。
lg I2 I1
（1-15）
分贝（dB）： 10 lg I2 20 lg P2
I1
P1
（1-16）
20 lg P2 20 lg H2
P1
H1
表1-3 常用声压比对应的分贝值
（1-17）
P2/ P1或 H2/ H1 10
4
2
dB
20 12
6
1
1/2 1/4 1/10
0
-6 -12 -20
• 波长λ：波经历一个完整周期所传播的距离。
• 波速 c ：单位时间内波所传播的距离。（由材料性质决定）
• 波长λ与波速 c 、频率f、周期T 之间的关系：
c cT
f
（1－4）
1秒钟（C）
1.2 超声波 1.2.1 超声波的定义 • 超声波：频率大于20kHz的机械波。
1.2.2 超声波的分类 1. 超声波的波型 • 波型分类：根据波动中质点振动方向与波传播方向的关系。 • 超声检测的主要应用波型：纵波、横波、表面波（瑞利波）
和兰姆波。
• 纵波：质点振动方向平行于 波的传播方向。 ➢ 弹性介质受到交替变化的 拉应力或压应力时，产生 交替变化的伸缩形变或体 积变化，这种变化又会产 生弹性恢复力，从而产生 振动并在介质中传播。
➢ 纵波是唯一在液体、气体 和固体中均可传播的波型。
➢ 在应用其他波型时，常采 用纵波声源经波型转换后 得到其他所需的波型。
Z p c
u ➢ 声阻抗是超声波在介质中传播时所受到的一种阻力。
➢ 声阻抗的大小等于介质密度和声速的乘积。
➢ 声阻抗对不同介质界面上的超声波传播有很大的影响。
1.2.5 幅度的分贝表示
• 标准声强：听觉的最小声强：I1＝10－16瓦/㎝2
• 声强级：声强 I2与标准声强 I1之比的常用对数称为声强级， 单位为贝尔（Bel）。
➢ 谐振动的初始相位角 = 0时，可用下列简谐波的波动
方程来描述介质中任一点在任一时刻的位移：
y Acos（t x） Acos（t kx）
c
式中：y — 介质中任一点在任一时刻的位移；
（1－3）
A — 振幅； ω — 角频率； c — 波速； k — 波数，k＝ω/ c＝2πf /c ； x — 任一点距波源的距离。
• 兰姆波：由倾斜入射到薄板中的声波产生的沿薄板延伸方 向传播的一种波型。
➢ 兰姆波传播时，整个板厚内的质点均产生振动，质点振 动方式是纵向振动与横向振动的合成，在不同深度层面 上质点振动幅度和方向是变化的。
➢ 对称型（S型）：质点相对于板的中间层作对称型运动。 ➢ 非对称型（A型）：质点相对于板的中间层作反对称型
※ x/c ：代表波传播到 x 距离时，质点起始振动时间相对于 波源的延迟。
※ Kx：相当于距离 x 的质点相对于波源振动相位的延迟。 ※ 波速c ：相位速度，单位时间内同一振动相位的延迟。
3. 机械波的主要特征量
• 周期T 和频率f : 波动经过的介质质点产生机械振动的周期 和频率。（主要由波源决定）
• 瑞利波：表面波的一种，是在半无限大固体介质与气体或液 体的交界面上产生，并沿界面传播。
➢ 瑞利波传播时，质点沿椭圆轨迹振动，是纵向运动和 横向运动的合成，椭圆长轴垂直于波的传播方向，短 轴平行于波的传播方向。
➢ 瑞利波传播时随穿透深度增加，质点振动能量下降很 快，穿透深度约为一个波长。
➢ 瑞利波可以沿圆滑曲面（R＞5 λ）传播而没有反射。
• 球面波：波阵面是以声源为中心的同心球面的波。
➢ 声源：点状球体。
➢ 波动方程： y A cos（t x）
x
c
（1－6）
➢ 质点的振幅与距声源的距离成反比。
• 柱面波：波阵面为同轴圆柱面的波。
➢ 波源：一无限长的线状直柱。
➢ 波动方程：
y
A cos（t x）
x
c
（1－7）
➢ 质点的振幅与距柱状声源的距离平方根成反比。
变化时，会引起声速的改变。
﹡2. 兰姆波声速 • 兰姆波的传播特性与给定的频率和板厚条件有关。 • 对于特定的频率和板厚组合，兰姆波可有多个对称型和反
对称型的振动模式，每个模式具有不同的波速（相速度）。
➢ 相速度：振动相位传播的速度。 ➢ 频散：速度随频率变化而变化的现象。 ➢ 脉冲波激发兰姆波时，形成的兰姆波相当于一组具有
多个相位传播速度的波。
➢ 群速度：一组速度有差异的波在一个介质中沿同一方 向传播时，介质中质点的振动是各个波的合成。质点 合成振动的最大幅度的传播速度。
➢ 兰姆波的相声速和群速度均是随频率、板厚和兰姆波 模式三个因素而变化。
﹡3. 引起声速变化的因素 • 对于各向同性均匀介质，对应于特定材料、特定波型的声速
u—质点振动速度。
（1-13）
➢ 超声检测仪荧光屏上脉冲的高度与声压成正比。
2. 声强
• 声强：在垂直于声波传播方向的平面上，单位面积上单位 时间内通过的声能量。也称为声的能流密度。
I P2
2c ➢ 超声波的声强与声压平方成正比
（1-14）
3. 声阻抗
• 声阻抗：超声场中任意点的声压与该点振动速度之比。
值为常数。
• 介质存在不均匀性，以及介质发生温度、应力等变化时，介 质的密度、弹性性质的变化会引起声速改变。
• 固体与液体温度的改变对声速的影响。 ➢ 通常情况下，固体、液体随温度升高而声速降低。 ➢ 水是声速随温度变化的特例，在74℃左右时，声速最大。
1.2.4 超声波的声压、声强和声阻抗
• 超声场：介质中有超声波存在的区域。
• 活塞波：有限尺寸的平面的声源产生的波形，不是单纯的 平面波或球面波。
➢ 声源：一个有限尺寸的平面，声源上各质点作相同频率、 相位和振幅的谐振动。
➢ 由于干涉的原因，离声源较近处的波阵面形状较复杂； 距声源足够远处的波阵面类似于球面。
﹡3. 连续波与脉冲波 • 连续波：介质中各质点振动时间为无穷时的波。 • 脉冲波：质点振动时间很短的波。 • 一个脉冲波可以分解为多个不同频率的谐振波的叠加。
第1章 超声检测的物理基础
1.1 机械振动与机械波 1.1.1 机械振动 1. 机械振动与谐振动 • 机械振动：质点在平衡位置附近作往复运动。 • 周期T ：振动质点完成一次围绕平衡位置往复运动的过程
所需要的时间。s (秒)或 μs(微秒) 。
• 频率f ：单位时间内振动的次 数（周期数），Hz(赫兹)。
﹡2. 超声波的波形 • 波线：表示振动传播的方向。 • 波阵面：在同一时刻介质中振动相位相同的所有质点连成的
面。 • 波前：某一时刻振动传播到达距声源最远的各点所连成的面。
➢ 超声波由声源向周围传播扩散的过程可用波阵面进行描述 ➢ 在各向同性介质中波线垂直于波阵面。 ➢ 在任何时刻，波前是距声源最远的一个波阵面，波前只有
a. 产生机械振动的波源； b. 能传播振动的弹性介质。
• 液体和气体中的弹性波是由液 体和气体受到压力时的体积的 收缩和膨胀产生的。
• 机械波的传播不是物质的传播, 而是能量的传播。
﹡2. 波动方程
• 当振源作谐振动时，所产生的波是最简单最基本的波。
➢ 假设振动在各向同性、无吸收的均匀介质中传播。
1.3 超声波的传播 1.3.1 超声波的波动特性 1. 波的叠加 • 波的叠加原理：当几列波在同一介质中传播时，在某些点
相遇，则相遇处质点的振动是各列波引起振动的合成，合 成声场的声压等于每列声波声压的矢量和。 • 相遇后各列声波仍保持各自原有的频率、波长、幅度、传 播方向等特性不变继续前进。
2. 波的干涉 • 相干波：两列频率相同、振动方向相同、相位相同或相位
时的两点频率值 fl 和 fu 之间的频率范围。 ※ 中心频率 f c ：fl 和 fu 的算术平均值。
1.2.3 超声波的传播速度
• 声速：超声波在介质中的传播速度，表征介质声学特性的重 要参数。
• 声速依赖于传声介质自身的密度和弹性模量等性质，与超声 波的波型有关。
1. 纵波、横波和表面波的声速
• 周期和频率互为倒数：
T
1 f
（1－1）
• 谐振动：位移随时间的变化符合余弦规律的振动形式。
y =Acos(ωt+φ) （1－2）
式中：y — 任意时刻的位移 ；
A — 振幅，y 的最大值； t — 时间；
(ω t + φ) — 相位角，ω为角频率，φ为初始相位角。
• 谐振动的振幅和频率始终保持不变，是最简单最基本振动。
一个而波阵面可以有任意多个。 • 根据波阵面的形状（波形），将波动分为平面波、柱面波和
球面wenku.baidu.com等。
• 平面波：波阵面为相互平行平面的波。
➢ 声源：一个作谐振动的无限大平面。
➢ 波动方程： y Acos（t x）
c
（1－5）
➢ 不考虑介质所吸收的波的能量，质点振动幅度不随距声 源的距离而变化。
• 横波：质点振动方向垂 直于波的传播方向。
➢ 介质受到交变的剪切 力的作用时，发生剪 切形变而产生的。
➢ 横波只能在固体中传 播，不能在气体和液 体中传播。
➢ 横波速度通常约为纵 波声速的一半。
• 表面波：仅在半无限大固体介 质的表面或与其他介质的界面 及其附近传播而不深入到固体 内部传播的波型的总称。
点 波 源S1、S2分 别 在M点 引 起 的 振 动 为 ：
y1
A1cos（t
x1 ） ， c
y2
A2cos（t
x2 ） c
质 点M的 合 振 动 ：y Acos（t ）
差恒定的波。其波源称为相干波源。
• 波的干涉现象：两列相干波相遇叠加时会出现的特殊现象。 ➢ 合成声波的频率与两列波相同； ➢ 合成声压幅度在空间中不同位置随两列波的波程差呈周 期性变化，某些位置振动始终加强，另一些位置振动始 终减弱；
➢ 当波程差 δ = nλ 时，合成声压为最大幅度，等于两列波 声压幅度之和；δ = (2n+1) λ/2时，合成声压为最小幅度， 等于两列波声压幅度之差。
y AcosPt
受迫振动频率 固有频率
式中：A — 受迫振动的振幅；
P — 策动力的圆频率； φ — 受迫振动的初相位。
ω0
策动力频率
➢ 共振：受迫振动时，外力的频率与物体的固有频率相等时，
振幅达到最大值的现象。
1.1.2 机械波 1. 机械波 • 机械波：机械振动在弹性介质
中的传播。 • 产生机械波的条件：
• 频谱分析：将复杂振动分解为谐振动的方法。
➢ 脉冲波的频谱：对于非周期的振 动都可认为是由无限多个频率连 续变化的谐振动的合成，即可将 脉冲波视为具有一定频率范围的 连续频率的简谐波的合成。
f (t)
a0 2
n1
an cos t
bn sin t
➢ 频谱特征量：
※ 峰值频率 f p ：幅度峰值所对应的频率值。 ※ 频带宽度（－6dB）：峰值两侧幅度下降为峰值的一半
• 纵波:（无限大固体介质） cL
E
1
1 1 2 （1-8）
（液、气体）
c B
（1-9）
• 横波:（无限大固体介质）cS
G
E1
21 （1-10）
• 表面波:（半无限大固体介质表面 0 < < 0.5 ）
0.87 1.112
• 特征值：声压、声强（描述声场的物理量）和声阻抗（声 波在界面上的行为相关的重要参数）。
1. 声压：
• 声压：在声波传播的介质中，某一点在某一时刻所具有的 压强与没有声波存在时该点的的静压强之差。
P cA sin（t x） cu
c
式中： ρ—介质的密度； c—介质的声速；
A—质点位移振幅； ω—角频率；
cR
1
G 0.87 1.112
1
E
1 （1-11）
21
式中： E — 介质的弹性模量；
B — 液体、气体介质的体积弹性模量； G — 介质的切变模量； ρ— 介质的密度； σ— 介质的泊松比。
➢ 声速主要是由介质的弹性性质、密度和泊松比决定。
➢ 同一固体介质中， c L＞c S＞c R 。 ➢ 当介质本身存在不均匀性，以及介质发生温度、应力等
• 任何复杂的振动都可以视为多个谐振动的合成。
﹡2. 阻尼振动和受迫振动 • 阻尼振动：振幅或能量随时间不断减少的振动形式。
y A0et cost 0
02 2
式中：β— 阻尼系数 ω— 阻尼振动的圆频率 ω0— 振动物体的固有圆频率
• 受迫振动：在周期性外力作用下物体所产生的振动。 ➢ 受迫振动的频率取决于外力作用的频率。
lg I2 I1
（1-15）
分贝（dB）： 10 lg I2 20 lg P2
I1
P1
（1-16）
20 lg P2 20 lg H2
P1
H1
表1-3 常用声压比对应的分贝值
（1-17）
P2/ P1或 H2/ H1 10
4
2
dB
20 12
6
1
1/2 1/4 1/10
0
-6 -12 -20
• 波长λ：波经历一个完整周期所传播的距离。
• 波速 c ：单位时间内波所传播的距离。（由材料性质决定）
• 波长λ与波速 c 、频率f、周期T 之间的关系：
c cT
f
（1－4）
1秒钟（C）
1.2 超声波 1.2.1 超声波的定义 • 超声波：频率大于20kHz的机械波。
1.2.2 超声波的分类 1. 超声波的波型 • 波型分类：根据波动中质点振动方向与波传播方向的关系。 • 超声检测的主要应用波型：纵波、横波、表面波（瑞利波）
和兰姆波。
• 纵波：质点振动方向平行于 波的传播方向。 ➢ 弹性介质受到交替变化的 拉应力或压应力时，产生 交替变化的伸缩形变或体 积变化，这种变化又会产 生弹性恢复力，从而产生 振动并在介质中传播。
➢ 纵波是唯一在液体、气体 和固体中均可传播的波型。
➢ 在应用其他波型时，常采 用纵波声源经波型转换后 得到其他所需的波型。
Z p c
u ➢ 声阻抗是超声波在介质中传播时所受到的一种阻力。
➢ 声阻抗的大小等于介质密度和声速的乘积。
➢ 声阻抗对不同介质界面上的超声波传播有很大的影响。
1.2.5 幅度的分贝表示
• 标准声强：听觉的最小声强：I1＝10－16瓦/㎝2
• 声强级：声强 I2与标准声强 I1之比的常用对数称为声强级， 单位为贝尔（Bel）。
➢ 谐振动的初始相位角 = 0时，可用下列简谐波的波动
方程来描述介质中任一点在任一时刻的位移：
y Acos（t x） Acos（t kx）
c
式中：y — 介质中任一点在任一时刻的位移；
（1－3）
A — 振幅； ω — 角频率； c — 波速； k — 波数，k＝ω/ c＝2πf /c ； x — 任一点距波源的距离。
• 兰姆波：由倾斜入射到薄板中的声波产生的沿薄板延伸方 向传播的一种波型。
➢ 兰姆波传播时，整个板厚内的质点均产生振动，质点振 动方式是纵向振动与横向振动的合成，在不同深度层面 上质点振动幅度和方向是变化的。
➢ 对称型（S型）：质点相对于板的中间层作对称型运动。 ➢ 非对称型（A型）：质点相对于板的中间层作反对称型
※ x/c ：代表波传播到 x 距离时，质点起始振动时间相对于 波源的延迟。
※ Kx：相当于距离 x 的质点相对于波源振动相位的延迟。 ※ 波速c ：相位速度，单位时间内同一振动相位的延迟。
3. 机械波的主要特征量
• 周期T 和频率f : 波动经过的介质质点产生机械振动的周期 和频率。（主要由波源决定）
• 瑞利波：表面波的一种，是在半无限大固体介质与气体或液 体的交界面上产生，并沿界面传播。
➢ 瑞利波传播时，质点沿椭圆轨迹振动，是纵向运动和 横向运动的合成，椭圆长轴垂直于波的传播方向，短 轴平行于波的传播方向。
➢ 瑞利波传播时随穿透深度增加，质点振动能量下降很 快，穿透深度约为一个波长。
➢ 瑞利波可以沿圆滑曲面（R＞5 λ）传播而没有反射。
• 球面波：波阵面是以声源为中心的同心球面的波。
➢ 声源：点状球体。
➢ 波动方程： y A cos（t x）
x
c
（1－6）
➢ 质点的振幅与距声源的距离成反比。
• 柱面波：波阵面为同轴圆柱面的波。
➢ 波源：一无限长的线状直柱。
➢ 波动方程：
y
A cos（t x）
x
c
（1－7）
➢ 质点的振幅与距柱状声源的距离平方根成反比。
变化时，会引起声速的改变。
﹡2. 兰姆波声速 • 兰姆波的传播特性与给定的频率和板厚条件有关。 • 对于特定的频率和板厚组合，兰姆波可有多个对称型和反
对称型的振动模式，每个模式具有不同的波速（相速度）。
➢ 相速度：振动相位传播的速度。 ➢ 频散：速度随频率变化而变化的现象。 ➢ 脉冲波激发兰姆波时，形成的兰姆波相当于一组具有
多个相位传播速度的波。
➢ 群速度：一组速度有差异的波在一个介质中沿同一方 向传播时，介质中质点的振动是各个波的合成。质点 合成振动的最大幅度的传播速度。
➢ 兰姆波的相声速和群速度均是随频率、板厚和兰姆波 模式三个因素而变化。
﹡3. 引起声速变化的因素 • 对于各向同性均匀介质，对应于特定材料、特定波型的声速
u—质点振动速度。
（1-13）
➢ 超声检测仪荧光屏上脉冲的高度与声压成正比。
2. 声强
• 声强：在垂直于声波传播方向的平面上，单位面积上单位 时间内通过的声能量。也称为声的能流密度。
I P2
2c ➢ 超声波的声强与声压平方成正比
（1-14）
3. 声阻抗
• 声阻抗：超声场中任意点的声压与该点振动速度之比。
值为常数。
• 介质存在不均匀性，以及介质发生温度、应力等变化时，介 质的密度、弹性性质的变化会引起声速改变。
• 固体与液体温度的改变对声速的影响。 ➢ 通常情况下，固体、液体随温度升高而声速降低。 ➢ 水是声速随温度变化的特例，在74℃左右时，声速最大。
1.2.4 超声波的声压、声强和声阻抗
• 超声场：介质中有超声波存在的区域。
• 活塞波：有限尺寸的平面的声源产生的波形，不是单纯的 平面波或球面波。
➢ 声源：一个有限尺寸的平面，声源上各质点作相同频率、 相位和振幅的谐振动。
➢ 由于干涉的原因，离声源较近处的波阵面形状较复杂； 距声源足够远处的波阵面类似于球面。
﹡3. 连续波与脉冲波 • 连续波：介质中各质点振动时间为无穷时的波。 • 脉冲波：质点振动时间很短的波。 • 一个脉冲波可以分解为多个不同频率的谐振波的叠加。
第1章 超声检测的物理基础
1.1 机械振动与机械波 1.1.1 机械振动 1. 机械振动与谐振动 • 机械振动：质点在平衡位置附近作往复运动。 • 周期T ：振动质点完成一次围绕平衡位置往复运动的过程
所需要的时间。s (秒)或 μs(微秒) 。
• 频率f ：单位时间内振动的次 数（周期数），Hz(赫兹)。