理论教育 超声波衰减的原因详解

超声波衰减的原因详解

时间:2023-06-17 理论教育 版权反馈
【摘要】:引起超声波衰减的主要原因有波束扩散、晶粒散射和介质吸收。柱面波波阵面为同轴圆柱面,波束是扩散的,存在扩散衰减,由2.8节可知,声压与距离的平方根成反比。

超声波衰减的原因详解

引起超声波衰减的主要原因有波束扩散、晶粒散射和介质吸收。

1.扩散衰减

超声波在介质中传播时,由于波束的扩散,使波阵面不断扩大,某点处超声波的能量随距离增加而逐渐减弱的现象称为扩散衰减。由于平面波的波束不扩散,不存在扩散衰减。柱面波波阵面为同轴圆柱面,波束是扩散的,存在扩散衰减,由2.8节可知,声压与距离的平方根成反比。球面波波阵面为同心球面,波束也是向四周扩散,存在扩散衰减,声压与距离成反比。

2.散射衰减

超声波在介质中传播时,遇到声阻抗不同的界面产生散乱反射引起衰减的现象,称为散射衰减。散射衰减与材质的晶粒密切相关,当材质晶粒粗大时,散射衰减严重,同时介质中的杂质、内应力、第二相等也会引起散射衰减。被散射的超声波沿着复杂的路径传播到探头,在示波屏上引起林状回波(又叫草波),使信噪比下降,严重时噪声(即指林状回波)会湮没缺陷波,如图2-45所示。

3.吸收衰减(www.daowen.com)

超声波在介质中传播时,由于介质中质点间的摩擦(即黏滞性)和热传导等使声能转换为其他形式的能量(如热能)而衰减,称为吸收衰减或黏滞衰减。

在以上三种衰减中,由介质引起的有吸收衰减与散射衰减,这两种衰减就是通常所说的介质衰减。扩散衰减则是由波形引起的。

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图2-45 林状回波

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