超声波倾斜入射到界面的反射和折射.ppt

2.7 超声波倾斜入射到界面时的反射和折射,2.7.1 波型转换与反射、折射定律,当超声波倾斜入射到界面时，除产生同种类型的反射和折射波外，还会产生不同类型的反射和折射波，这种现象称为波型转换,2.7.1 波型转换与反射、折射定律,当超声波垂直入射到光滑平界面时，将在第一介质中产生一个与入射波方向相反的反射波，在第二介质中产生一个与入射波方向相同的透射波。1纵波斜入射 当纵波L倾斜入射到界面时，除产生反射纵波L和折射纵波L外，还会产生反射横波S和折射横波S，如图1.30（a）所示。各种反射波和折射波方向符合反射、折射定律：由于在同一介质中纵波波速不变，因此。又由于在同一介质中纵波波速大于横波波速，因此（1）第一临界角（2）第二临界角：,2.7.1 波型转换与反射、折射定律,由 和 的定义可知：时，第二介质中既有折射纵波L又有折射横波S。时，第二介质中只有折射横波S，没有折射纵波L，这就是常用横波探头制作和横波检测的原理。时，第二介质中既无折射纵波L，又无折射横波S。这时在其介质的表面存在表面波R，这就是常用表面波探头的制作原理。例如，纵波倾斜入射到有机玻璃/钢界面时，有机玻璃中cL1=2730m/s，水中cL1=1480m/s，钢中：cL2=5900m/s，cS2=3230m/s。则第一、二临界角分别为：由此可见有机玻璃横波探头楔块角度 有机玻璃表面波探头楔块角度。,2.7.1 波型转换与反射、折射定律,2横波斜入射 当横波倾斜入射到界面时，同样会产生波型转换 增加到一定程度时，=90,在第一介质中只有反射横波，没有反射纵波，即横波全反射，这时所对应的横波入射角称为第三临界角，用表示对于钢：cL1=5900m/s，CS1=3230m/s，当 33.2时，钢中横波全反射。,2.7.2 声压反射率,1.纵波倾斜入射到钢/空气界面的反射 纵波倾斜入射，当 左右时产生一个较强的变型反射横波。2.横波倾斜入射到钢/空气界面的反射 当 左右时，很低，较高。当 33.2时，即钢中横波全反射,2.7.3 声压往复透射率,超声检测中，常常采用反射法，超声波往复透过同一探侧面，因此声压往复透射率更具有实际意义。超声波倾斜入射，折射波全反射，探头接收到的回波声压Pa 与入射波声压P0之比称为声压往复透射率，常用T表示，T=Pa/P0。图245 图246,2.7.4 端角反射,超声波在两个平面构成的直角内的反射叫做端角反射。在端角反射中，超声波经历了两次反射，当不考虑波型转换时，二次反射回波与入射波互相平行，即回波声压Pa与入射波声压P0之比称为端角反射率，用T端表示。（1）纵波入射时，端角反射率都很低，这是因为纵波在端角的两次反射中分离出较强的横波。（2）横波入射时，入射角 或 附近时，端角反射率最低。时，端角反射率达100%。,