超声波探伤幻灯片超声波探伤物理基础省公共课一等奖全国赛课获奖课件.pptx

第一章 超声波探伤物理基础 黄新超河南省锅炉压力容器安全检测研究院4月第1页第一章 超声波检测物理基础第2页 超声波是一个机械波，是机械振动在介质中传输。该章主要包括几何声学和物理声学基本定律和概念。几何声学：反射定律、折射定律、波形转换。物理声学：波叠加、干涉、衍射等第3页1 振动与波动11振动 物体沿着直线或曲线在某一平衡位置附近作往复周期性运动,称为机械振动.振动产生必要条件：一是，物体一旦离开平衡位置，就会受到回复力作用；二是阻力足够小。全振动：物体受到一定力作用，离开平衡位置，产生一个位移；该力消失后，在回复力作用下，将向平衡位置移动，抵达平衡位置时，它并没有停顿，而是越过平衡位置运动到相反方向最大位移；然后，再向平衡位置移动。第4页第5页振动表示：可用周期和频率表示振动快慢；用振幅表示振动强弱。周期T 振动物体完成一次全振动所需要时间,称为振动周期.单位：秒（S）频率f 振动特物体在单位时间内完成全振动次数,称为振动频率.单位：赫兹（Hz）振幅A 振动物体离开平衡位置最大距离。第6页 简谐振动 最简单最基本直线振动称为谐振.其特点是物体受到回复力大小与位移成正比,其方向总是指向平衡位置.第7页图1.1 质点谐振动参考图 质点谐振动等效图第8页简谐振动方程 质点水平位移和时间t关系式：y=Acos(t+)其中：A：振幅，最大水平位移 ：圆频率，=2f=2/T ：初相位，即t=0时质点相位 t+：质点在t时刻相位 简谐振动方程描述了谐振动物体在任意时刻位移情况。第9页阻尼振动在机械系统振动时，因为受到摩擦力或其它阻力作用，系统能量会不停损耗，质量振动振幅逐步减小，以至于振动停顿。所以，阻尼振动是一个比较普遍情况，也称为衰减振动。(不符合机械能守恒)第10页受迫振动因为振动系统内部阻尼作用，能量逐步消耗，因初始激发引发自由振动，将因为能量逐步损耗，振动逐步减弱，以至运动停顿。要维持振动必须由另一系统不停给以激发，即不停地补充能量，这种由外加作用维持振动，称为强迫振动。(不符合机械能守恒)y=Acos(Pt+)其中：A：振幅，最大水平位移 P：策动力圆频率T ：初相位 第11页12波动 振动传输过程，成为波动。波动分为机械波和电磁波两大类。机械波是机械振动在弹性介质中传输过程。如水波、声波、超声波等。电磁波是交变电磁场在空间传输过程。如无线电波、红外线、可见光、紫外线、X射线、射线等。超声波是机械波，所以下面只讨论机械波。第12页物质弹性模型 第13页 弹性介质：这种质点间以弹性力联络在一起介质称为弹性介质。普通固体、液体、气体都可视为弹性介质。机械波产生：弹性介质中一个质点振动就会引发邻近质点振动，邻近质点振动又会引发较远质点振动，于是振动就以一定速度由近及远地向各个方向传输开来，从而就形成了机械波。第14页 机械波：是机械振动在弹性介质中传输过程.机械波必须具备以下两个条件:1）要有作机械振动波源；2）能传输机械振动弹性介质。振动与波动是相互关联，振动是产生波动根源，波动是振动状态传输。波动中介质各质点并不随波前进，只是以交变振动速度在各自平衡位置附近往复运动。波动是振动状态传输过程，也是振动能量传输过程。这种能量传输，不是靠质点迁移来实现，而是由各质点位移连续改变来逐步传输出去。第15页机械波主要物理量 波长：单位：mm、m 同一波线上相邻两振动相位相同质点间距离.或者说：沿着波传输方向，两个相邻同相位质点间距离。频率：f 单位：赫兹（Hz）波动过程中,任一给定点在1秒钟内所经过完整波个数.波速：C 单位：m/s km/s 波动中,波在单位时间内所传输距离称为波速.第16页C=f 或=C/f波长与波速成正比，与频率成反比。当频率一定时，波速愈大，波长就愈长；当波速一定时，频率愈低，波长就愈长。第17页2 波类型1、依据质点振动方向分类 依据波动传输时介质质点振动方向相对于波传输方向不一样,可将波动分为纵波、横波、表面波和板波等.纵波：介质中质点振动方向和波传输方向平行。用 L 表示，又称压缩波或疏密波。当介质质点受到交变正应力作用时，质点之间产生对应伸缩形变，从而形成纵波。这时介质质点疏密相间，故纵波又称为压缩波或疏密波。第18页 凡能承受拉伸或压缩应力介质都能传输纵波。所以，纵波能够在固体、液体和气体中传输。第19页横波：介质中质点振动方向和波传输方向垂直。用S 表示 当介质质点受到交变剪切应力作用时，产生切变变形，从而形成横波。只有固体能够承受剪切应力，液体和气体不能承受剪切应力，所以，横波只能在固体介质中传输，不能在液体和气体中传输。第20页 表面波：当介质表面受到交变应力作用时，产生沿介质表面传输波。用R表示，表面波是瑞利在1887年首次提出，所以，表面波又称瑞利波。第21页 表面波在介质表面传输时，质点作椭圆运动，椭圆长轴垂直于波传输方向，短轴平行于波传输方向。椭圆运动能够视为纵向振动与横向振动合成，即纵波和横波合成。所以，表面波和横波一样，只能在固体介质中传输，不能在液体和气体中传输。表面波只能在固体表面传输。表面波能量随传输深度增加而快速减弱。普通认为，表面波检测只能发觉距工件表面两倍波长深度范围内缺点。第22页各 种 类 型 波 比 较波类型质点振动特点传输介质应用纵波质点振动方向平行于波传输方向固、液、气体介质钢板、锻件检测等横波质点振动方向垂直于波传输方向固体介质焊缝、钢管检测等表面波质点作椭圆运动，椭圆长轴垂直波传输方向，短轴平行于拨传输方向固体介质钢管检测等第23页2、按波形状分类按波形状分类 波形状（波形）是指波阵面形状。波阵面：同一时刻，介质中振动相位相同全部质点所联成面称为波阵面。波 前：某一时刻，波动所抵达空间各点联成面积称为波前。波 线：波传输方向称为为波线。由以上定义可知，波前是最前面波阵面。任意时刻，波前只有一个，而波阵面却有很多。在各向同性介质中，波线恒垂直于波阵面或波前。据波阵面形状不一样，能够把不一样波源发出波分为平面波、柱面波和球面波。第24页（1）平面波 波阵面为相互平行平面波称为平面波。平面波波源为一个平面。尺寸远大于波长刚性平面波源在各向同性均匀介质中辐射波可视为平面波。平面波波束不扩散，平面波各质点振幅是一个常数，不随距离而改变。第25页第26页（2）柱面波波阵面为同轴圆柱面波称为柱面波。柱面波波源为一条线。长度远大于波长线状波源在各向同性介质中辐射波可视为柱面波。柱面波波束向四面扩散，柱面波各质点振幅与距离平方根成反比。第27页第28页（3）球面波波阵面为同心圆波称为球面波。球面波波源为一点。尺寸远小于波长点波源在各向同性介质中辐射波可视为球面波。球面波波束向四面八方扩散，球面波各质点振幅与距离成反比。实际应用超声波探头中波源近似活塞振动，在各向同性介质中辐射波称为活塞波。当距离源距离足够大时，活塞波类似于球面波。第29页第30页3、按振动连续时间分类、按振动连续时间分类依据波源振动连续时间长短，将波动分为连续波和脉冲波。（1）连续波波源连续不停地振动所辐射波称为连续波。超声波穿透法检测常采取连续波。第31页（2）脉冲波波源振动连续时间很短（通常是微秒数量级），间歇辐射波称为脉冲波。当前超声波检测中广泛采取就是脉冲波。第32页3 超声波传输速度 超声波在介质中传输速度是表征介质声学特征主要参数。超声波、次声波和声波都是机械波，在同一介质中传输速度是相同。超声波在介质中传输速度与介质弹性模量和密度相关。超声波传输速度与以下原因相关：1）介质：弹性模量、密度、弹性变形形式、尺寸大小、均匀性等 2）超声波波型：如纵波、横波与表面波等 3）温度:普通固体中声速随介质温度升高而降低。第33页3-1 无限大固体介质中声速纵波声速：横波声速：表面波声速：E：介质杨氏弹性模量；：介质伯松比；：介质密度G：介质切变弹性模量第34页由以上三式可知：1）固体介质中声速与介质密度和弹性模量等相关，不一样介质声速不一样；介质弹性模量愈大，密度愈小，则声速愈大。2）声速与波类型相关，在同一个固体介质中，纵波、横波和表面波声速各不相同，并存在以下关系：CLCSCR 对于钢材:CL:CS:CR=1.8:1:0.9第35页3-2 细长棒中纵波声速 CLb 细长棒中(棒径d)纵波声速与无限大介质中纵波声速不一样.第36页3-3 液体、气体介质中声速B:液体、气体介质容变弹性模量，表示产生单位容积相对改变量所需压强；：液体、气体介质密度几乎除水以外全部液体当温度升高时，容变弹性模量减小，声速降低。水是温度在74摄氏度左右时声速达最大值。第37页3-4 声速测量探伤仪测量法测厚仪测量法示波器测量法第38页4 波叠加、干涉、衍射和惠更斯原理4-1 波叠加原理几列波相遇后仍保持自已原有频率、波长、振动方向等特征并按原来传输方向继续前进，好象在各自途中没有碰到其它波一样，这就是波叠加原理。又称波独立性原理。波迭加现象能够从许多事实观察到，如两石子落水，能够看到两个以石子入水处为中心圆形水波迭加情况和相遇后两波仍按原来方向进行传输情况。第39页4-2 波干涉两列频率相同，振动方向相同，位相相同或位相差恒一波相遇时，介质中一些地方振动相互加强，而另一些地方振动相互减弱或完全抵消现象叫做波干涉现象。驻波两列振幅相同相干波在同一直线上沿相反方向传输时相互叠加而成波，称为驻波第40页4-3惠更斯原理波动是振动状态传输，假如介质是连续，那么介质，中任何质点振动都将引发邻近质点振动，邻近质点振动又会引发较远质点振动，所以波动中任何质点都能够看作是新波源。据此惠更斯于1690年提出了著名惠更斯原理：介质中波动传输到各点都能够看作是发射子波波源，在其后任意时刻这些子波包迹就决定新波阵面。利用惠更斯原理能够确定波前几何形状和波传输方向。第41页惠更斯原理图第42页4-4 波衍射波在传输过程中碰到与波长相当障碍物时，能绕过障碍物边缘改变方向继续前进现象，称为波衍射或波绕射。波衍射现象是衍射时差法超声检测（TOFD）物理基础。第43页波衍射第44页 波衍射和障碍物尺寸Df及波长相对大小相关.当Df 时,反射强,绕射弱,几乎全反射;当Df Z1 如水/钢 r=(Z2-Z1)/(Z1+Z2)0,反射声压Pr 和入射声压 P0同相位，界面上入射波和反射波叠加形成驻波，合成声压最大Pr P0 水/钢界面：r=0.935 R=0.875 t=1.935 T=0.125 第60页平面波垂直到水平面波垂直到水/钢界面钢界面(Z2(Z2Z1)Z1)第61页（2）当Z1 Z2 如钢/水 r=(Z2-Z1)/(Z1+Z2)Z2 如钢/空气 钢/空气界面：r-1 t 0 t r=1 R 1 T 0 R+T=1 表明：当入射波声阻抗远大于透射波介质声阻抗时，声压反射率趋于1，透射率趋于0，声压几乎全反射，无透射。探伤中，探头与工件间如不施加耦合剂，则形成固/气界面，超声波无法进入工件。（4）当Z1Z2 如钢和焊缝 r 0 t 1 R 0 T 1 超声波垂直入射声阻抗相差很近界面时，几乎全透射，无反射。在焊缝探伤中，母材和填充焊缝金属，声阻抗非常靠近，若没有任何缺点，是不会产生界面回波。第64页以上讨论超声波纵波垂直入射到第一平界面上声压、声强反射率和透射率公式一样适合用于横波入射情况，但必须注意是在横波入射到固体/液体或固体/气体界面上，横波全反射。因为横波不能在液体和气体中传输。第65页例：超声波垂直入射至水/钢界面，已知水声速CL1=1500m/s,密度为1000kg/m3，钢中声速CL2=5900m/s,Cs2=3230m/s,密度为7800kg/m3，试计算界面声压反射率r、声压投射率t、声强反射率R和声强透射率T？第66页解：依据声阻抗定义：Z=c 水声阻抗：Z1=1cL1 =1000kg/m31500m/s 钢声阻抗：Z2=2cL2 =7800kg/m35900m/s 第67页72 薄层界面反射率与透射率 薄层：耦合层、缺点薄层Z3 Z2Z1d2d2 超声波脉冲宽度d2 超声波脉冲宽度第68页1、均匀介质中异质薄层(Z1=Z3Z2)第69页声压反射率和声压透射率与 相关。（1）当 r0,t 1 即薄层厚度为其半波长整数倍时,超声波全透射,几乎无反射,好象不存在异质薄层一样.（2）当 r1,t 0 即当异质薄层厚度等于其四分之一波长奇数倍时,声压透射率最低,声压反射率最高.第70页钢和铝中气隙、水隙声压透射率第71页钢和铝中气隙、水隙声压反射率第72页（1）当f1MHZ时，钢中厚度为d=mm气隙几乎100反射。两块紧贴在一起十分精密钢块之间间隙也有 mm。可见超声波对检测含有气体介质裂纹等面积型缺点灵敏度是很高。（2）当材料中气隙或水隙厚度一定时，频率增加，声压反射率伴随增加。例：对钢中气隙d=mm时，f=1MHz,r=20%；f=5MHz,r=60%提升超声波探伤频率对于提供探伤灵敏度是有利。第73页2、薄层两侧介质不一样双界面(Z1 Z3Z2)比如：晶片保护膜工件；有机玻璃耦合层工件薄层声强透射率T为：第74页（1）当 时，当薄层厚度等于半波长整数倍时,经过薄层声强透射率与薄层性质无关;（2）当 时，且 当薄层厚度等于四分之一波长奇数倍时,声强透射率等于1，超声波全透射。这对于直探头保护膜设计含有主要理论指导意义。第75页73声压往复透射率在超声波单探头检测中，探头兼作发射和接收超声波。探头发出超声波透过界面进入工件，在固/气界面产生全反射后再次经过同一界面被探头接收。这时探头接收到回波声压Pa与入射波声压P0之比，称为声压往复透射率T往 第76页P0PtPtPaZ1Z2Z空气=0第77页 1、往复透射率高，探伤灵敏度高，反之，探伤灵敏度低。2、声压往复透射率与界面两侧介质声阻抗相关，与从何种介质入射到界面无关。3、界面两侧介质声阻抗相差愈小，声压往复透射率就愈高，反之就愈低。第78页8 超声波斜入射到界面时反射与折射81 波型转换与反射、折射定律 波型转换：当超声波斜入射界面时，除产生同种类型反射和折射外，还会产生不一样类型反射和折射。几何光学三定律：1、在均匀介质中光线沿直线传输；2、入射角反射角；入射线、反射线、折射线在同一平面内；3、入射角和折射角满足：n:折射率第79页纵波入射Z1Z2LL第80页 依据反射、折射定律：同一介质中纵波声速不变,所以 =同一介质中纵波声速大于横波声速，所以 ,第81页第一临界角：第一临界角：当CL2 CL1 时，L L ,伴随L 增大,L 也增大，当 L 90时，所对应纵波入射角,1第二临界角：第二临界角：第82页（1）当纵波入射角小于第一临界角时，第二介质中现有纵波又有横波；（2）当纵波入射角介于第一临界角和第二临界角时，第二介质中只有横波，没有纵波，这就是惯用横波斜探头制作原理。（3）当纵波入射角大于等于第二临界角时，第二介质中即没有纵波也没有横波，这是其介质表面存在表面波，这就是惯用表面波探头制作原理。第83页比如，纵波倾斜入射到有机玻璃/钢界面时，有机玻璃中：CL1=2730m/s，钢中CL2=5900m/s，CS2=3230m/s。则第一、二临界角分别为：由此可见有机玻璃横波探头L=27.657.7，有机玻璃表面波探头L57.7 第84页横波入射Z1Z2S第85页横波入射反射、折射定律第三临界角：当横波入射角增大到一定程度，反射纵波沿着界面传输，这时所对应该横波入射角为第三临界角。当横波入射角大于等于第三临界角时，第一介质中只有反射横波，没有反射纵波，即横波全反射。第86页例：对钢/空气界面 5900m/s,=3230m/s,=33.2当 时，钢中横波全反射。第87页LLS有机玻璃晶片钢钢第88页82 声压反射率 超声波反射、折射定律只讨论了各种反射波、折射波方向问题，未包括声压反射率和透射率问题。因为倾斜入射时，声压反射率、透射率不但与介质声阻抗相关，而且与入射角相关，其理论计算公式十分复杂，所以这里只介绍由理论计算结果绘制曲线图形。第89页1、纵波斜入射到钢/空气界面反射 如图所表示，当纵波倾斜入射到钢/空气界面时，纵波声压反射率rLL与横波声压反率rLS 随入射角L而改变。当L=60左右时，rLL很低，rLS很高。原因是纵波倾斜入射，当L=60左右时产生一个较强变型反射横波。钢空气LLSL第90页rLSrLL20406080LrLL0.21.00.40.80.6rLS第91页2、横波斜入射到钢/空气界面反射 如图所表示，横波倾斜入射到钢/空气界面，横波声压反射率rSS 与纵波声压反射率rSL 随入射角而改变。当=30左右时，rSS很低，rSL较高。当33.2（）时，rSS=100，即钢种横波全反射。钢空气SLSS第92页20406080srSS0.21.00.40.80.6rSLrSSrSL33.2第93页83 斜入射时声压往复透射率PtPtP0Pa第94页 声压往复透射率：超声波倾斜入射，折射波全反射，探头接收到回波声压Pa 与入射波声压P0之比。超声波探伤中，惯用是反射法，超声波往复经过同一探测面，所以，声压往复透射率才含有实际意义。第95页水/钢界面声压往复透射率 下列图为纵波倾斜入射至水/钢界面时声压往复透射率与入射角关系曲线。当纵波入射角L14.5（）时，折射纵波往复透射率TLL不超出13%，折射横波往复透射率TLS小于6。当L=14.527.27（）时，钢中没有折射纵波，只有折射横波，其折射横波往复透射率TLS最高不到20。实际检测中水浸检测钢材就属于这种情况。第96页第97页有机玻璃/钢界面上声压往复透射率 下列图 为纵波倾斜入射至有机玻璃/钢界面时往复透射率与入射角之间关系曲线。当L27.6（）时，折射纵波往复透射率TLL不超出小于25，折射横波往复透射率TLS小于10。当L=27.657.7（）时，钢中只有折射横波，无折射纵波。折射横波往复透射率TLS最高不超出30。这时所对应L30，S37。实际检测中有机玻璃横波探头检测钢材就属于这种情况。第98页有机玻璃/钢界面上声压往复透射率 第99页 84 端角反射端角反射：超声波在两个平面组成直角内反射叫做端角反射。第100页84 端角反射 P0Pa横波斜探头第101页第102页端角反射率：回波声压Pa与入射波声压P0之比.T端 Pa/P0例：钢/空气界面上钢中端角反射率。下列图可知，纵波入射时，端角反射率都很低，这是因为纵波在端角两次反射中分离出较强横波。第103页钢/空气界面上钢中端角反射率 横波入射时第104页横波入射时，入射角S=30或60附近时，端角反射率最低。S在3555时端角反射率达100，实际工作中，横波检测焊缝单面焊根部未焊透情况就类似于这种情况，当横波入射角S（等于横波探头折射角S）=3555，即K=tgS=0.71.43时，检测灵敏度最高。当S=56，即K=1.5时，检测灵敏度较低，可能引发漏检。第105页第106页 超声波是一个频率很高波长很短机械波，当超声波入射到曲界面上时，与可见光入射到曲界面上情况相同，含有聚焦和发散特征。而且，因为超声波在界面上会产生波型转换，所以超声波聚焦与发散更为复杂。为了便于讨论，这里不考虑波型转换存在。超声波在碰到曲界面时聚集与发散，与入射波波形，曲界面两侧声速等原因相关，存在各种可能性。下面就超声波检测中经常碰到情况，作简单介绍。9 超声波聚焦与发散第107页91 声压距离公式1、平面波 平面波不扩散，而是相互平行，所以，声压不随距离而扩散。2、球面波 球面波波振面为同心球面，超声场中某一点声压与该点至波源距离成反比。P0：初始声压X：某点至波源距离第108页3、柱面波 柱面波波振面为同轴柱面，声压与距离平方根成反比。第109页92 球面波在平界面上反射与折射1、球面波在单一平界面上反射 球面波入射到平界面上,其反射波仍为球面波,且波源与入射波源对称,反射波声压为:式中:r 为声压反射率;x为从虚拟波源O算起距离第110页第111页2、球面波在双界面反射 球面波在相互平行双界间屡次反射仍符合球面波改变规律.实际探伤中，当平行界面间距d较大时，超声波探头发出超声波可视为球面波，示波屏上各次底波反射波高度近似符合 1：规律。第112页第113页3、球面波在单一平面上折射 因为声速不一样,球面波入射到平界面上时,其折射波不再是严格球面波.只有当张角较小时，可视为近似球面波，且有：对水/钢界面:这说明：球面波入射水/钢界面时，其折射角愈加发散。折射声压：t：声压透射率;x：从折射波源算起距离第114页93平面波在曲界面上反射与折射1、平面波在曲界面上反射 当平面波入射到曲界面上时，其反射波将发生聚焦或发散。平面波束与曲界面上各入射法线成不一样夹角：入射角为0C声束沿原方向返回，称为声轴，其余声线反射则伴随距声轴距离增大，反射角逐步增大。当曲界面为凹球面时，反射线汇聚于一个焦点上；当曲界面为凹圆柱面时，反射线汇聚于一条焦线上。此时，焦距为：式中：r曲界面曲率半径mm。第115页第116页平面波入射到球面时,其反射波发生聚焦或发散，与球面凹凸相关。反射波可视为从焦点发出球面波，其反射声压为：式中：f 焦距 x 轴线上某点至顶点距离;P0 顶点处入射波声压;：+用于发散，-用于聚焦。第117页 平面波入射到柱面时,其反射波可视为从焦轴发出柱面波.实际探伤中，球形、柱形气孔反射就属于以上两种情况。第118页2、平面波在曲界面上折射 平面波入射到曲面上时，其折射波也将聚焦和发散，这时聚焦和发散不但仅与曲面凹凸相关，而且，与界面两侧介质波速相关。对于凹面，当C1C2时聚焦，当C1C2时发散；第119页对于凸面，当C1C2时聚焦，当C1C2时发散。第120页 平面波入射至球面透镜时,其折射波可视为从焦点发出球面波，声压公式：式中:t 为声压透射率;f 为焦距,P0 为 顶点处入射波声压;+用于发散,-用于聚焦第121页平面波入射到柱面透镜,其折射波可视为从焦轴发出柱面波.其声压公式：实际检测用水浸聚焦探头就是依据平面波入射到C1C2凸透镜上，折射波发生聚焦特点来设计，这么能够提升检测灵敏度。第122页94 球面波在曲界面上反射和折射1、球面波在曲界上反射球面波在球面上反射波,可视为从像点发出球面波.式中:P1 为球面顶点处入射波声压;a 为球面顶点至波源距离;“”“”发散，“”聚焦 实际探伤中，距波源较远球形气孔缺点就属于球面波在凸球面上反射。因为反射波深入发散，回波较低，这就是超声波探伤对气孔缺点灵敏度原因所在。第123页2、球面波在柱面上反射 球面波在柱面上反射波不是单纯球面波,也不是单纯柱面波,而是近似为两个不一样柱面波叠加.超声波径向探伤大型圆柱形锻件属于这种情况第124页10 10 超声波衰减超声波衰减超声波在介质中传输时，伴随距离增加，超声能量逐步减弱现象叫做超声波衰减。101衰减原因 扩散衰减、散射衰减、吸收衰减 扩散衰减声束扩散，使超声波能量随距离增加而减弱现象。超声波扩散衰减仅取决与波振面形状，与介质性质无关。第125页 平面波：不存在衰减；球面波：球面波波振面为同心球面，声束向四面八方扩散，存在扩散衰减，声压与距离成反比。柱面波：波振面为同轴圆柱面，声束向四面扩散，存在扩散衰减，声压与距离平方根成反比。第126页散射衰减：超声波在介质中传输时，碰到声阻抗不一样界面产生散乱反射而引发衰减现象。散射衰减与介质晶粒亲密相关晶粒散射。当材质晶粒度大时，散射衰减严重，被散射超声波沿复杂路径传到探头，在示波屏上引发林状回波（又称 草波）使信噪比下降，严重时噪声湮没缺点波。第127页第128页吸收衰减：超声波在介质中传输时，因为介质中质点间内摩擦和热传导引发超声波衰减。介质衰减通常是指吸收衰减和散射衰减，而不包含扩散衰减。102衰减方程和衰减系数1、衰减方程平面波：P0 波源起始声压PX 至波源距离为x处声压X 至波源距离 介质衰减系数第129页球面波：柱面波：第130页2、衰减系数 衰减吸收只考虑介质散射和衰减，未包括扩散，对固体介质而言：sa 吸收衰减系数：a=c1f d d：介质晶粒直径 F：各项异性系数 c1、c2、c3、c4 常数第131页由以上公式可知：（1）介质吸收系数与频率成正比；（2）介质散射系数与f、d、F相关。在实际探伤中，当介质晶粒较粗大时，若采取较高频率，将会引发严重衰减，示波屏出现大量草波，使信噪比显著下降，超声波穿透能力也显著下降。这就是晶粒粗大奥氏体钢和一些铸件探伤困难所在。第132页10103 3 衰减系数衰减系数测测定定薄板工件衰减系数测定 对于厚度较小，上下底面平行，表面光洁薄板工件或试块，可用直探头放在薄板表面，使声波在上下表面往复反射，在示波屏上出现屡次底波，因为介质衰减和反射损失，使底波高度依次减小，如图所表示，介质衰减系数按下面公式计算：第133页式中:m、n 为底波反射次数;Bm、Bn 第m、n次底波高度；为反射损失，每次反射损失约为（0.51)dB；X 为薄板厚度。xBmBnT第134页2、厚板或粗圆柱体衰减系数测定 对于厚度大于200mm厚板或粗圆柱体类工件，可依据第一、二次底波B1、B2高度，按照下面公式计算：式中：B1、B2第一、二次底波高度；：反射损失；6：扩散衰减引发分贝差；x：工件厚度第135页xB1B2T第136页黄新超13903853020E-mail:网站： 第137页