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1、超声波概念及特性,超声波概念及特性,教学目的：了解超声波基础及一般概念，掌握超声波在介质中的传播特性。,超声波概念及特性,一、振动,1、振动现象,物体在一定位置附近作来回往复运动称为振动。,超声波概念及特性,一、振动,2、基本振动：在周期性直线振动中最基本最重要的是简谐振动。,3、振动规律：质点离开平衡位置的位移随时间的变化规律遵循余弦（或正弦）函数规律。,超声波概念及特性,一、振动,X质点离开平衡位置的距离；A质点离开平衡位置的最大位移绝对值，即振幅；角频率，2f；（t）简谐振动的相位；t0时初始相位。,振幅A、周期T、频率f、相位（t）是描述简谐振动物理量,超声波概念及特性,二、波动,水波
2、；声波；电磁波；,1、波动现象：,振动在介质中传播过程就称为波动，简称波。,波动传播过程只有能量的传递，而没有质量的传输，波动并不引起介质本身作总体运动。在波动过程中，质点始终在平衡位置附近作往复运动并不随波前进。如：漂浮在水中的木块。,超声波概念及特性,二、波动,2、波动方程,C波速；X波线上某任意位置点离开原点0距离；,描述在时间t，距离原点0为X的某点(B点)的位移。,超声波概念及特性,二、波动,3、波的类型：,连续波：指持续时间不断，具有许多单独的等幅波峰的波。,脉冲波：指持续时间有限的波，持续时间通常为微秒数量级。,通常超声波探伤使用的是窄频带脉冲波。,连续波、脉冲波,超声波概念及特
3、性,二、波动,4、波的描述,波速：在弹性介质中，波在单位时间内所传播的距离，称为波速。常用C表示。,在同一种介质中，不同的波，其波速不同；同一种波在不同介质中，波速也不同。,超声波概念及特性,二、波动,4、波的描述,波长：一个完整波的距离（波峰与波峰或波谷与波谷之间的距离）称为波长。用表示。,超声波概念及特性,二、波动,4、波的描述,周期：波向前移动一个波长所需的时间，如波由一个波峰传到另一个波峰的时间叫波的周期。,频率：任一给定点在单位时间里所通过完整波的个数叫波的频率。频率在数值上等于周期的倒数。,超声波概念及特性,三、超声波,振动频率超过20KHz的机械波即为超声波。超声波探伤常用频率范
4、围：0.5MHz10MHz。,超声波概念及特性,三、超声波,超声波特性：,1、超声波在介质中传播遇到不同介质的界面会发生反射。,超声波在材料中传播遇到缺陷（即不同介质），当缺陷尺寸大于或等于超声波波长时，超声波在缺陷面上反射回来，探伤仪显示出反射波；当缺陷尺寸小于波长时，超声波则绕射而过，不发生反射。,超声波概念及特性,三、超声波,超声波特性：,2、超声波方向性好。超声波频率愈高，方向性愈好。,在实际探伤中一般采用很窄的超声波波束在材料中传播，很容易确定出缺陷的位置。,超声波概念及特性,三、超声波,超声波特性：,3、超声波在介质中传播能量大。,如：频率为1MHz的超声波所传播的能量，相当于振幅
5、相同，频率为1KHz的声波的100万倍。超声波在很多材料中能够入射，因此，超声波在探伤中得到广泛应用。,超声波概念及特性,三、超声波,超声波特性：,4、超声波在介质中传播散射程度与材料的晶粒度密切相关。,超声波的散射程度取决于入射材料晶粒度大小与超声波波长之比。当晶粒度比波长小得多时，即细晶粒材料，超声波几乎没有散射。,超声波概念及特性,三、超声波,超声波特性：,1、超声波在介质中传播遇到不同介质的界面会发生反射。2、超声波方向性好。超声波频率愈高，方向性愈好。3、超声波在介质中传播能量大。4、超声波在介质中传播散射程度与材料的晶粒度密切相关。,超声波概念及特性,本课小结：,振动是波动的基础。波动是振动在介质中的传播。振动频率超过20KHz的机械波即为超声波。探伤常用超声波频率为：0.5MHz10MHz。超声波的传播特性为超声波在探伤领域的应用奠定客观基础。,思考题：如何理解超声波与振动和波动关系？,
