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簡(jiǎn)談超聲波探傷儀的基本物理原理
簡(jiǎn)談超聲波探傷儀的基本物理原理

     超聲波是一種機(jī)械波，機(jī)械振動(dòng)與波動(dòng)是超聲波探傷的物理基礎(chǔ)。
     物體沿著直線或曲線在某一平衡位置附近作往復(fù)周期性的運(yùn)動(dòng)，稱(chēng)為機(jī)械振動(dòng)。振動(dòng)的傳播過(guò)程，稱(chēng)為波動(dòng)。波動(dòng)分為機(jī)械波和電磁波兩大類(lèi)。機(jī)械波是機(jī)械振動(dòng)在彈性介質(zhì)中的傳播過(guò)程。超聲波就是一種機(jī)械波。
    機(jī)械波主要參數(shù)有波長(zhǎng)、頻率和波速。波長(zhǎng)?：同一波線上相鄰兩振動(dòng)相位相同的質(zhì)點(diǎn)間的距離稱(chēng)為波長(zhǎng)，波源或介質(zhì)中任意一質(zhì)點(diǎn)完成一次全振動(dòng)，波正好前進(jìn)一個(gè)波長(zhǎng)的距離，常用單位為米(m)；頻率f：波動(dòng)過(guò)程中，任一給定點(diǎn)在1秒鐘內(nèi)所通過(guò)的完整波的個(gè)數(shù)稱(chēng)為頻率 ，常用單位為赫茲(Hz)；波速C：波動(dòng)中，波在單位時(shí)間內(nèi)所傳播的距離稱(chēng)為波速，常用單位為米/秒（m/s）。
      由上述定義可得：C=? f，即波長(zhǎng)與波速成正比，與頻率成反比；當(dāng)頻率一定時(shí)，波速愈大，波長(zhǎng)就愈長(zhǎng)；當(dāng)波速一定時(shí)，頻率愈低，波長(zhǎng)就愈長(zhǎng)。次聲波、聲波和超聲波都是在彈性介質(zhì)中傳播的機(jī)械波，在同一介質(zhì)中的傳播速度相同。它們的區(qū)別在主要在于頻率不同。頻率在20~20000Hz之間的能引起人們聽(tīng)覺(jué)的機(jī)械波稱(chēng)為聲波，頻率低于20Hz的機(jī)械波稱(chēng)為次聲波，頻率高于20000Hz的機(jī)械波稱(chēng)為超聲波。次聲波、超聲波不可聞。
超聲探傷所用的頻率一般在0.5~10MHz之間，對(duì)鋼等金屬材料的檢驗(yàn)，常用的頻率為1~5MHz。超聲波波長(zhǎng)很短，由此決定了超聲波具有一些重要特性，使其能廣泛用于無(wú)損探傷。
     1.方向性好：超聲波是頻率很高、波長(zhǎng)很短的機(jī)械波，在無(wú)損探傷中使用的波長(zhǎng)為毫米級(jí)；超聲波象光波一樣具有良好的方向性，可以定向發(fā)射，易于在被檢材料中發(fā)現(xiàn)缺陷。
     2.能量高：由于能量（聲強(qiáng)）與頻率平方成正比，因此超聲波的能量遠(yuǎn)大于一般聲波的能量。
     3.能在界面上產(chǎn)生反射、折射和波型轉(zhuǎn)換：超聲波具有幾何聲學(xué)的上一些特點(diǎn)，如在介質(zhì)中直線傳播，遇界面產(chǎn)生反射、折射和波型轉(zhuǎn)換等。
     4.穿透能力強(qiáng)：超聲波在大多數(shù)介質(zhì)中傳播時(shí)，傳播能量損失小，傳播距離大，穿透能力強(qiáng)，在一些金屬材料中其穿透能力可達(dá)數(shù)米。