超声波探伤仪的基础知识(六)：超声场的特征值

                                    超声波探伤仪的基础知识(六)：超声场的特征值

超声场的特征值
　　充满超声波的空间或超声振动所波及的部分介质，叫超声场；超声场具有一定的空间大小和形状，只有当缺陷位于超声场内时，才有可能被发现。描述超声场的特征植（即物理量）主要有声压、声强和声阻抗。
　　1.声压P
　　超声场中某一点在某一时刻所具有的压强P1与没有超声波存在时的静态压强P0之差，称为该点的声压，用P表示（P = P1 - P0）。
　　声压幅值 p = ?cu = ?c(2?fA)
　　其中 ?----介质的密度;
　　c----波速;
　　u----质点的振动速度；
　　A----声压最大幅值；
　　f----频率。
　　超声场中某一点的声压的幅值与介质的密度、波速和频率成正比。在超声波探伤仪上，屏幕上显示的波高与声压成正比。
2.声阻抗Z
　　超声场中任一点的声压p与该处质点振动速度u之比称为声阻抗，常用Z表示。
　　Z = p / u = ?cu / u = ?c
由上式可知，声阻抗的大小等于介质的密度与波速的乘积。由u = P/Z可知，在同一声压下，Z增加，质点的振动速度下降。因此声阻抗Z可理解为介质对质点振动的阻碍作用。超声波在两种介质组成的界面上的反射和透射情况与两种介质的声阻抗密切相关。
3.声强I
单位时间内垂直通过单位面积的声能称为声强，常用I表示。
I = Z u2/2 = P2/(2Z)
　　当超声波传播到介质中某处时，该处原来静止不动的质点开始振动，因而具有动能；同时该处介质产生弹性变形，因而也具有弹性位能；声能为两者之和。
　　声波的声强与频率平方成正比，而超声波的频率远大于可闻声波。因此超声波的声强也远大于可闻声波的声强。这是超声波能用于探伤的重要原因。
　　在同一介质中，超声波的声强与声压的平方成正比。