3、反射、透射与折射①反射:超声波从第一介质入射到具有不同声阻抗的第二介质时,在两种介质之间的界面上,入射超声波改变入射方向返回第一介质的现象称为超声波的反射,其包括一部分超声波被反射,而另一部分进入第二介质;或者全部的超声波被反射(全反射)两种情况,取决于超声波的入射角度和两种介质的性质例如超声波从钢中垂直入射到与空气的界面上时,将发生全反射(几乎100%反射),而从钢中垂直入射与水的界面上时,则只有约88%的声能反射,约12%进入水中,接下来我们就来聊聊关于超声波28和40用途 超声波的传播特性?以下内容大家不妨参考一二希望能帮到您!

超声波28和40用途 超声波的传播特性

超声波28和40用途 超声波的传播特性

3、反射、透射与折射

①反射:超声波从第一介质入射到具有不同声阻抗的第二介质时,在两种介质之间的界面上,入射超声波改变入射方向返回第一介质的现象称为超声波的反射,其包括一部分超声波被反射,而另一部分进入第二介质;或者全部的超声波被反射(全反射)两种情况,取决于超声波的入射角度和两种介质的性质。例如超声波从钢中垂直入射到与空气的界面上时,将发生全反射(几乎100%反射),而从钢中垂直入射与水的界面上时,则只有约88%的声能反射,约12%进入水中

②透射:超声波从第一介质入射到第二介质时,如果两个介质具有相同的声阻抗,超声波将全部透射到第二介质中。但是如果两个介质具有不同的声阻抗,则超声波在界面上将同时发生反射和投射,即一部分超声波能量透过界面进入第二介质

③声压往复透过率:在超声直探头检测中,一个探头兼做发射和接收,当超声波从第一介质垂直入射到第二介质并在第二介质底面由空气界面完全反射后返回,再次透射穿过第一、二介质的界面并为探头所接收,探头接受的返回超声波声压与入射超声波声压之比称为声压往复透过率

④折射:超神波从第一介质倾斜入射到第二介质,而这种介质具有不同的声速时,在两种介质之间的界面上,入射声波除了一部分能量在界面反射以外,还有一部分进入到第二介质但是改变了原来的入射方向,这种现象称为超声波的折射,当第二介质时固体的情况下,在发生折射的同时,还伴有波形转换发生。

超声波检测技术中,超声波在界面上的折射特性主要用于达到波形转换的目的,例如把一般厚度振动模式的压电晶体激发的纵波转换成横波、瑞丽波、兰姆波等,以适应不同工件及不同情况下的检测需要。

在倾斜入射超声波的情况下,随着入射角的增加,对应一定波形(具有一定声速)的超声波折射角也随之增大,当折射角度达到90°时,该波形的折射波将不能在第二介质中存在,把这时对应的入射角称为临界角,具体可分为:第一临界角(主要用来激发横波 做纯横波检测)、第二临界角(主要用来激发瑞利波)、第三临界角(第一介质中只留下反射波)

⑤声束的汇聚与发散:一束平行声波从第一介质透射进入具有不同声速的第二介质并且界面为弯曲的情况下,若声束轴线与曲率的圆心重合,除了声束轴线上的波线能垂直反射和透射外,其余偏离轴线之外的波形与曲界面的法线之间构成一定的入射角,使入射的声波称为斜入射的反射或折射,偏离声束轴线越远的声射线入射角度越大,从而通过的声束发生汇聚或扩散现象。汇聚现象称为聚焦,扩散现象称为发散,汇聚还是发散取决于两种介质的声速差异、曲面的弯曲方向。

超声波检测中应用的声透镜聚焦探头就是利用超声波透过具有不同声速的第二介质弯曲界面能产生汇聚的现象,而在检测具有曲面的工件时,需要考虑进入工件的超声波是扩散还是汇聚。

⑥侧壁效应与端角反射(也称角偶反射):在进行超声检测时,与超声波的反射特性有关,在被检工件中常会因为工件的形状影响而产生一定特殊的反射及波形转换,从而有可能影响对超声检测结果的正确判断。

4、超声波在传播过程中的衰减

超声波在材料中传递时,随着传播距离的增大,垂直于声路上的单位面积通过的声能会逐渐减弱(振动能量逐渐减少),这种现象称为超声波的衰减

①扩散衰减:超声波在介质传播时,由于声束本身存在扩散现象使能量逐渐分散,其自身的波前扩大会造成随着传播距离(声能)的增大而垂直于声束传播方向的单位面积(声束横截面)通过声能逐渐减小(声能密度减小),此称为扩散衰减。扩散衰减取决于超声波的声场几何形状而与传声介质的性质无关,因此不属于材料特性

②散射衰减:超声波在传声介质中传播时,遇到不同阻抗的介质组成的界面时,构成了超声波的反射、折射及波形转换条件,使原有的超声波波束沿着长而复杂的路径连续不断的被分散,改变原来的传播方向,散乱地向各方向传递,这种现象称为散射。散射的结果是使得垂直于声路上的单位面积通过的声能减少,即减弱原来传递方向上的超声能量,被分散的超声波能量最终变成内耗损失,并将最终变成热能损耗,这种衰减称为散射衰减。散射衰减与传声介质中质点的声阻抗均匀性有关,即与声速的各向异性、材料自身的成分、显微结构特性相关。

③吸收衰减:超声波在材料中传递时,能量衰减的另一个重要原因是吸收造成的衰减,它与传声介质的黏滞性、热传导、边界摩擦、弹性滞后、分子弛豫等机理有关。机械振动的传递造成质点之间的内壁摩擦而使一部分超声能量转变为热能被传到以及溶质原子迁移或其他形式分子运动而被消耗掉能量等,把这些原因所导致的超声能量衰减统称为吸收衰减

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