我要考三级1 / 18备考超声三级第一章 基础篇1 超声波:1.1 知识要点：1.1.1 超声波的缘由：超声波因其 频率下限大约等于人的听觉上限而得名。人类 耳朵能听到的声波频率为 20Hz20000Hz 。因此，我们把频率高于 20000 赫兹的声波称为“超声波”。通常用于冶金探伤的超声波频率为 0.4 兆赫兹5 兆赫兹；特殊条件下可达 1050kHz。1.1.2 超声波的 产生：声波是物体机械振动状态（或能量）的传播形式。所谓振动是指物质的质点在其平衡位置附近进行的往返运动形式。1.1.33 超声波的定义：超声振动在介质中传播，以 20kHz 以上频率波动形式在弹性介质中传播的机械振动。是一种能量的 传播形式。1.1.4 超声波的参数：f,超声波 频率;？,波长；c, 声速。且满足 1-1 式：(1-1)=1.1.5 超声波的传播特性根据介质中质点振动的方向和声波的传播方向是否相同，超声波可分 为：纵波：质点振动和传播方向一致的波。可在固体、液体和气体中传播。横波：质点振动方向垂直于传播方向的波。只能在固体中传播。表面波：质点的振动介于纵波和横波之间，沿着固体表面传播，振幅随深度增加而迅速衰减的波。板波（又称兰姆波）：只产生在有一定厚度的薄板内，在板的两表面和中部都有 质点的振动，声场遍及整个板的厚度，沿着板的两个表面及中部 传播。1.1.6 超声波的波速声学理论中，在无限大固体介 质中， ,纵波声速可表示为：cL(1-2)cL= 1(1)(12) =+43，横波声速。可表示为cS= = (1-3)cS 12(1+) ，表面波。 ，可表示 为：cR我要考三级2 / 18= (1-4)cR0.87+1.121+ 12(1+)在上面各式中，E 为杨氏模量， 为密度， 为泊松比，K 为体积弹性模量， 为剪切 弹 性模 。 量 【 1】（注 1：E，杨氏模量 (Youngs modulus)是描述固体材料抵抗 形变能力的物理量。一条长度为 L、截面积为 S 的金属 丝在力 F 作用下伸长 L。F/S 叫应力，其物理意义是金属数单位截面积所受到的力；L/L 叫应变，其物理意义是金属 丝单位长度所 对应的伸长量。 应力与应变的比叫 弹性模量：即。L 是微小变化量。，密度。在物理学中，把某种物质单位体积的质量叫做这种物质的密度。，泊松比。是材料横向应变与纵向应变的比值，也叫横向变形系数，它是反映材料横向变形的弹性常数。K, 体积弹性模量. 物体在 的 压力下 体积为 。若 压力增加( +dP)，则 体积减小 dV。则有 0 0 0 0K=dP/(-dV/V0)，K 被称为该物体的体 积模量(modulus of volume elasticity)。如在 弹性范围内，则专称为体积弹性模量。,剪切弹性模量。是剪切应力与应变的比值。 ）1.1.6 超声波的波速比纵波、横波和表面波的速度比 为：(1-5)= 122(1)(1-6)=0.87+1.121+通常认为横波的声速约为纵波声速的一半，表面波的波速 为横波声速的 90%。即【1-7】CLcScR1.1.6.1 液体、气体介质中的超声波声速液体、气体介质只能传播纵 波，而不能 传递横波、表面波等。液体、气体中超声波纵波波速为：C =式中：B-容变弹性模量； -密度。液体介质的声速，一般情况下随温度的升高而降低。但水是个例外，温度升至 74左右时达到最大值，随后温度升高而降低。1.1.7 连续波和脉冲波连续波是指持续时间无穷的波动；而脉冲波是指持续时间有限的波动。在超声波检测中通常使用脉冲波。在理论分析中，为简化运算过程，通常使用连续波。1.1.8 脉冲波的特点脉冲波不是单一频率。对应 于脉冲宽度为 的脉冲波，具有 的频率范围。总声场为各种1频率的声场的叠加。超声检测中所使用的探头发射的超声脉冲波，其 频率成分取决于激励脉冲的形状、晶片形我要考三级3 / 18态和探头构成等。1.1.8 机械波产生的条件一是有机械振动的波源；二是存在能够传播机械振动的弹性介质。固体、液体、气体均可视为弹性介质。1.1.9 简谐波简谐振 在空间传递时形成的波动即为简谐波，其波函数为正弦或余弦函数形式。动 【 2】简谐波是最简单的机械波，其它机械波可以看成是数个不同简谐波合成的。注 2 简谐振动定义：物体在跟偏离平衡位置的位移大小成正比，方向总是指向平衡位置的回复力作用下的振动。1.1.10 超声波波形分类何谓波形波阵面的形状波阵面某时刻，介质中振动相位相同的所有 质点所联成的面称 为波阵面波前某时刻，振动所传到距离声源最 远的波阵面。波线波的传播方向。1.1.10.1 平面波波阵面为互为平行的平面的波。一般般情况下，如果平面振源尺寸远大于波长，那么这样的波源所发出的波可视为平面波；另外在离点波源无限远的波，也可近似看成平面波。其波动方程为：Y =Acos()式中， y-质点的位移；A-质点的振幅； -角频率，t-时间；x- 波传播的距离；k-波数；1.1.10.2 球面波波阵面为同心球面的波。在介质中向各个方向传播。球面波各质点的振幅与距离成反比。其波动方程为：Y cos(t-kx)=1.1.10.3 柱面波波阵面为同轴圆柱面的波。柱面波各质点的振幅与距离的平方根成反比。其波动方程为：Y cos(t-kx)=我要考三级4 / 181.1.11 波源振动的持续时间分类根据波源振动的持续时间，分为连续波和脉冲波。1.1.12 当前广泛应用的超声波探头波源脉冲波法是目前广泛采用的一种形式。其超声波探头中的波源近似于活塞振动，在各向同性的介质中辐射的波可称之为活塞波。当据波源有足够大的距离时，活塞波的振幅衰减类似于球面波。1.2 试题1.超过人耳听觉范围的声波成为超声波，它属于（ ）A.电磁辐射波 B.光波 C.机械振动波 D.微波2.超声波检测法利用的声波属于什么性质的波？（ ）A.机械振动波 B.电磁波 C.光波 D.热波3.超声波的性质属于（ ）A.光波 B.电磁波 C.电 离辐射 D.机械振动波4.超过人耳听觉范围的声波称为超声波，它的 频率高于（ ）A.20Hz B.20000Hz C.2000Hz D.2000000Hz5.频率（ ）的机械振动波属于超声波范畴。A.低于 16 赫兹 B.低于 16 赫兹，高于 20 千赫兹 C.高于 20 千赫兹 D.以上都不是6.超过人耳听觉范围的声波属于超声波，他的 频率高于（ ）A.20 赫兹 B.20 千赫兹 C.2 千赫兹 D.2 兆赫兹7.频率（ ）的机械振动波属于超声波范畴。A.低于 16Hz B 高于 16Hz，低于 20Hz C.高于 20000Hz D.以上都不是8.低于人耳听觉范围的生波成为此音波，他的 频率（ ）A.低于 21 赫兹 B.高于 20 赫兹 C.高于 2 千赫兹 D.高于 2 兆赫兹9.下列那种辐射波不能在真空中传播（ ）A.光波 B.电磁波 C.放射性 辐射 D.声波10.超神波传播的必要条件是（ ）A.有发射声波的生源 B.有传播声波的弹性介质 C.无限大介质 D.波导通道 E.A 和 B11.超声波传播的必要条件是（ ）A.机械振动源 B.传播介质 C.无限大介质 D.波导通道 E.A 和 B12.超声波存在的必要条件是（ ）A.要有振动源 B.要有能传播机械振动的弹性介质 C.A 和 B 同时需要 D.要有无限大介质13.超声波的传播过程是（ ） A.物质的迁移 B.能量的传播 C.质点并不发生振动 D.质点沿传播方向移动14.超声波的实质是（ ） 我要考三级5 / 18A.以应力波的形式传递能量 B.以电磁波的能量传递能量C.以光波的形式传递能量 D.以上都不对15.超声波的主要特性是什么？（ ）A.指向性好 B.传递能量大 C.具有反射、折射、衍射、干涉等特性 D.以上都是16.下列那些是超音波检测技术主要应用的传播特性（ ）A.反射 B.折射 C.衰减 D.声速 E.谐振 F.衍射 G.散射 H.以上都是17.工业超声波检测主要利用了超声比在材料中的什么传播特性（ ）A.反射与折射 B.声速 C.透射与衰减 D.衍射与散射 E.以上都是18.超声波检测主要利用了超声波在材料中的什么传播特性（ ）A.反射 B.折射 C.透射 D 衍射 E.以上都是19.超声波检测利用了超声波在材料中的什么传播特性（ ）A.反射与折射 B.声速 C.透射与衰减 D.衍射与散射 E.以上都是20.有一定持续时间、按一定重复 频率间歇发射，通常具有较大的频带度的超声波叫做（ ）A.脉冲波 B.连续波 C.谐 振波 D.以上都不是21.连续的不停歇振动，通常只有 单一频率的超声波叫做（ ）A 脉冲波 B.连续波 C.谐 振波 D.以上都不是22.常用的超声波脉冲是（ ）A.单纯的正弦波 B.有多种频率的正弦波叠加而成的机械波 C.方波 D.驻波23.超神波是一种机械振动波，描述机械振 动波的特征量是（ ）A.频率 B.周期 C.波速 D.波长 E.以上都是24.以下关于谐振动的叙述，那一条是 错误的（ ）A.谐振动就是质点在做匀速 圆周运动 B.任何谐振动都可视为多个谐振动的合成C.在谐振动中，质点在位移中最大注手里最大，速度为零D.在谐振动中，质点在平衡位置速度最大，受力为零*25.以下关于阻尼振动的叙述，那一条是 错误的（ ）A.阻尼使振动物体的能量逐 渐减小 B.阻尼使振动物体的振幅逐渐减小C.阻尼使振动物体的运动速率逐 渐减小 D.阻尼使振动周期逐渐变长26.在同种固体材料中，纵波声速 ，横波声速 ，表面波声速 之间的关系是：（ ）27.下列不同类型的超声波中，那种波的 传播速度随频率的不同而改 变？（ ）表面波 B.板波 C.疏密波 D.剪切波1.3 判断题1.受破振动的频率等于策动力的频率。 （ ）2.波只能在弹性介质中产生和传播。 （ ）3.由于机械波是由机械振动产生的，所以波 动频率等于振 动频率。 （ ）4.由于机械波是由机械振动产生的，所以波 长等于振幅。 （ ）5.传声介质的弹性介质越大，密度越小，声速就越高。 （ ）6.材料组织部均匀会影响声速，所以 对铸铁材料超声波探 伤的测厚必须注意这问题。 （ ）7.一般固体介质中的声速随温度的升高而增大。 （ ）8.超声波的频率越高，传播速度越大。 （ ）9.频率相同的纵波，在水中的波 长大于在钢中的波长。 （ ）我要考三级6 / 1810.既然水波能在水面传播，那么超声表面波也能沿着液体表面 传播。 （