超聲波是一種能量形式,當(dāng)其強(qiáng)度超過一定值時(shí),它就可以通過與傳播超聲波的媒質(zhì)的相互作用,去影響,改變以致破壞后者的狀態(tài),性質(zhì)及結(jié)構(gòu)用作治療。
超聲波是一種機(jī)械波,機(jī)械振動(dòng)與波動(dòng)是超聲波探傷儀探傷的物理基礎(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),稱為機(jī)械振動(dòng)。振動(dòng)的傳播過程,稱為波動(dòng)。波動(dòng)分為機(jī)械波和電磁波兩大類。機(jī)械波是機(jī)械振動(dòng)在彈性介質(zhì)中的傳播過程。超聲波就是一種機(jī)械波。
機(jī)械波主要參數(shù)有波長、頻率和波速。波長?:同一波線上相鄰兩振動(dòng)相位相同的質(zhì)點(diǎn)間的距離稱為波長,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)波長的距離,常用單位為米(m);頻率f:波動(dòng)過程中,任一給定點(diǎn)在1秒鐘內(nèi)所通過的完整波的個(gè)數(shù)稱為頻率 ,常用單位為赫茲(Hz);波速C:波動(dòng)中,波在單位時(shí)間內(nèi)所傳播的距離稱為波速,常用單位為米/秒(m/s)。
由上述定義可得:C=? f ,即波長與波速成正比,與頻率成反比;當(dāng)頻率一定時(shí),波速愈大,波長就愈長;當(dāng)波速一定時(shí),頻率愈低,波長就愈長。
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覺的機(jī)械波稱為聲波,頻率低于20Hz的機(jī)械波稱為次聲波,頻率高于20000Hz的機(jī)械波稱為超聲波。次聲波、超聲波不可聞。
超聲波特點(diǎn)
1. 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。
2. 方向性好:超聲波是頻率很高、波長很短的機(jī)械波,在無損探傷中使用的波長為毫米級(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。
3. 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。
4. 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。
超聲波探傷儀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,使其能廣泛用于無損探傷。
超聲波是一種波動(dòng)形式,它可以作為探測(cè)與負(fù)載信息的載體或媒介如B超等用作診斷;
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