1、砼超聲檢測技術第一部分聲學基礎第一章振動與波一、波的產生 1.波的產生 質點振動 質點在一定位置附近重復運動 彈性介質 相互間由彈性力聯系著的質點組 成的物質 2.質點在彈性介質中的振動產生波 3.簡諧振動方程簡諧振動方程x=Acos(t + ）x位移A振幅，離開平衡位置的最大位移t + 相位：確定物體在時刻t所處的位置 角頻率 2nf 初相位彈性介質模型1質點；2小彈簧二、波的分類 機械波機械振動在彈性介質中的傳播 1.波 過程，如：聲波、水波等 電磁波電磁振蕩引起的變化的電 場與磁場在空間的傳播，如： 無線電波、紫外線、光線等 2聲波 聲波是機械波，按頻率可分為： 次聲波 020Hz 可聞

2、聲波 2020kHz 超聲波 20 kHz1010 Hz (如：砼超聲 20k250kHz） 特超聲波 1010 Hz 金屬超聲 三、波的種類1.按質點振動方向與傳播方向關系分類縱波（P波）質點振動方向與波的傳播方向一致，如聲波； 介質時疏時密，容積變形引起壓強變化而傳播，與容變彈性有關，可以在固體、液體、氣體中傳播。橫波（S波）質點振動方向與波的傳播方向垂直，介質剪切變形引起剪切應變力變化而傳播，與切變彈性有關，只能在固體中傳播。縱波、橫波迭加產生其它類型的波表面波（R波） 縱向振動與橫向振動迭加形成園 振動，沿介質表面傳播，只能在固體中傳播 表面波 板波（蘭姆波） 扭轉波 拉伸波2波的形式

3、 聲波在無限大且各向同性介質中向各方向傳播 波線 傳播的方向 波前 振動傳播到的各點的軌跡 波陣面介質中振動同相位的所有質點的軌跡 按波陣面分 平面波 波陣面是平面，振源是無限大平面 球面波 波陣面是球面，振源是點源 柱面波 波陣面是同軸園柱面，振源是無限長 園柱 （a）平面波；（b）球面波；（c）柱面波 1波線；2波前；3波陣面四、波動方程 1波動方程的意義平面波在無吸收，無限大均勻介質中沿X方向傳播波動方程圖 波動方程： y ：波線上任意一點（距原點X）的質點任一時刻 t 的位移V：波速2波速V振動傳播的速度 周期T質點完成一次振動的時間 波長在周期T內波傳播的距離 頻率f 每秒振動的次數

4、 = v T = v / f例：V4000m/s f 50kHz 80mm波的頻率，振幅，相位也就是質點振動的頻率，振幅，相位第二章 固體中的波速一、縱波波速VP1 無限大介質2薄板介質（板厚）3細長桿（橫向尺寸 ，半無限大與無限大物體波速相近第三章 聲場聲場指充滿聲波的空間一、聲壓 PPP1PO 單位：帕（斯卡）N/m2 P1某點某瞬時的壓強 PO同一點沒有聲強時的壓強聲壓與頻率成正比，所以超聲波比可聞聲波的聲壓大 二、聲強 J 垂直于聲波傳播方向上單位面積，單位時間內通過的聲能量為聲強，超聲波的聲強遠大于可聞聲波的聲強三、聲阻抗率ZZ=V砼 Z108104g/cm2.s第四章 聲波在介質界

5、面的反 射與折射（透射） 聲界面指聲阻抗率Z不同介質的界面一、垂直入射聲壓反射率聲壓透射率 Z1Z2 R0，D1Z2 Z1 R-1 幾乎全反射，如空氣-砼Z2 1 幾乎全反射， 反射波反相二、斜入射 反射定律i = 折射定律 在固體介質的界面聲波的方向，角度及波型均要發生變化第一臨界角 ：若入射波是縱波，且 v1p v2p ，折射角p入射角i p當 p 900時的入射角 i p稱為第一臨界角i 1若入射角第一臨界角，第二種介質中只有折射橫波，這是產生橫波的一種方法第五章 聲波的衰減聲波在傳播過程中振幅隨傳播距離的增大而逐漸減少的現象稱為衰減一、產生衰減的原因1吸收 聲能 熱能2散射 多次反射、折射，波型轉換3擴散 波束擴散使能量分散二、衰減系數 聲壓 P = P0 e-ax衰減系數吸收衰減系數 aa 正比于 f 或 f 2散射衰減系數 as 正比于 f