第三章(无损检测)超声波检测jpu

1、第6章 常用无损检测方法 第6章 常用无损检测方法 二、二、 超声波倾斜入射到平界面上的反射和折射超声波倾斜入射到平界面上的反射和折射当超声波相对于界面入射点法线以一定的角度倾斜入射到当超声波相对于界面入射点法线以一定的角度倾斜入射到两种不同介质的界面上时，在界面上会产生两种不同介质的界面上时，在界面上会产生反射、折射和波型反射、折射和波型转换现象转换现象。入射声波与入射点法线之间的夹角称为。入射声波与入射点法线之间的夹角称为入射角入射角。光光的折射是由于光在不同介质的传播速度不同而引起的。的折射是由于光在不同介质的传播速度不同而引起的。 第三章第三章 超声波检测超声波检测 第6章 常用无损检

2、测方法 第6章 常用无损检测方法 超声波倾斜入射到平界面上的反射、折射超声波倾斜入射到平界面上的反射、折射(a) 纵波入射；纵波入射； (b) 横波入射横波入射 sLsL 第三章第三章 超声波检测超声波检测 第6章 常用无损检测方法 第6章 常用无损检测方法 1、反射、反射 当纵波以入射角当纵波以入射角L倾斜入射到异质界面上时，将会在介质倾斜入射到异质界面上时，将会在介质1中于入射点法线的另一侧产生与法线成一定夹角中于入射点法线的另一侧产生与法线成一定夹角 的反射纵的反射纵波。波。 称为称为反射角反射角。入射纵波与反射纵波之间的关系符合几何。入射纵波与反射纵波之间的关系符合几何光学的反射定律，

3、即光学的反射定律，即L= 。LL 第三章第三章 超声波检测超声波检测 L第6章 常用无损检测方法 第6章 常用无损检测方法 第三章第三章 超声波检测超声波检测 与光的反射不同的是，当介质与光的反射不同的是，当介质1 1为固体时，界面上既产为固体时，界面上既产生反射纵波，同时又发生波型转换并产生反射横波，即生反射纵波，同时又发生波型转换并产生反射横波，即反射后同时产生纵波与横波两种波型。这时，横波反射反射后同时产生纵波与横波两种波型。这时，横波反射角角 与纵波入射角与纵波入射角L之间的关系与光学中的斯涅耳定之间的关系与光学中的斯涅耳定律相同，为律相同，为 SS1sL1Lsinsincc第6章 常

4、用无损检测方法 第6章 常用无损检测方法 第三章第三章 超声波检测超声波检测 斯涅耳定律斯涅耳定律 Snells Law(光的折射定律）：光的折射定律）：光入射到不同光入射到不同介质的界面上会发生反射和折射。其中入射光和折射光位于同介质的界面上会发生反射和折射。其中入射光和折射光位于同一个平面上，并且与界面法线的夹角满足如下关系：一个平面上，并且与界面法线的夹角满足如下关系： n1sin1 = n2sin2 其中，其中，n1和和n2分别是两个介质的折射率，分别是两个介质的折射率，1和和2分别是入射光（或折射光）分别是入射光（或折射光）与界面法线的夹角，叫做入射角和折射角。与界面法线的夹角，叫做

5、入射角和折射角。第6章 常用无损检测方法 第6章 常用无损检测方法 若入射声波为横波，也会产生同样的现象，这时横波入射若入射声波为横波，也会产生同样的现象，这时横波入射角角S S与横波反射角与横波反射角 相等。介质相等。介质1为固体时纵波反射角与横为固体时纵波反射角与横波入射角之间的关系为波入射角之间的关系为 L1LS1Ssinsincc由于固体中纵波声速总是大于横波声速，因此，无论是纵波入由于固体中纵波声速总是大于横波声速，因此，无论是纵波入射还是横波入射，均有。射还是横波入射，均有。当介质当介质1为液体或气体时，为液体或气体时，则入射波和反射波只能为纵波则入射波和反射波只能为纵波。 SLS

6、 第三章第三章 超声波检测超声波检测 第6章 常用无损检测方法 第6章 常用无损检测方法 2 2、 折射折射当两种介质声速不同时，透射部分的声波会发生传播方向的改当两种介质声速不同时，透射部分的声波会发生传播方向的改变，变，称为称为折射折射。不论是纵波入射还是横波入射，只要介质。不论是纵波入射还是横波入射，只要介质2 2为固体，为固体， 则介质则介质2 2中除有与入射波相同波型的折射波外，均可因在界面发生波中除有与入射波相同波型的折射波外，均可因在界面发生波型转换而产生与入射波不同波型的折射波。型转换而产生与入射波不同波型的折射波。 这时，介质这时，介质2 2中可能同时中可能同时存在纵波与横波

7、。折射角与入射角之间的关系符合斯涅耳定律。存在纵波与横波。折射角与入射角之间的关系符合斯涅耳定律。 第三章第三章 超声波检测超声波检测 斯涅耳定律斯涅耳定律 S2SL2LS1sL1LL1Lsinsinsinsinsinccccc折射角相对于入射角的大小和折射波声速与入射波声速的比率折射角相对于入射角的大小和折射波声速与入射波声速的比率有关。同时，有关。同时，由于纵波声速总是大于横波声速，因此纵波折射角由于纵波声速总是大于横波声速，因此纵波折射角L要大于横波折射角要大于横波折射角S。 第6章 常用无损检测方法 第6章 常用无损检测方法 3 3、 临界角临界角(1) (1) 第一临界角第一临界角

8、。当入射波为纵波，且。当入射波为纵波，且c cL2L2 c cL1L1时，折射角大于入时，折射角大于入射角，使纵波折射角达到射角，使纵波折射角达到9090的纵波入射角称为第一临界角，用符号的纵波入射角称为第一临界角，用符号表表示。示。当纵波入射角大于第一临界角时，第二介质中不再有折射纵波，只有折射当纵波入射角大于第一临界角时，第二介质中不再有折射纵波，只有折射横波。横波。 第三章第三章 超声波检测超声波检测 L2LL1LsinsinccL2L1arcsinccI第6章 常用无损检测方法 第6章 常用无损检测方法 (2) (2) 第二临界角第二临界角 。当入射波为纵波，第二介质为固体，。当入射波

9、为纵波，第二介质为固体， 且且c cS2S2 c cL1L1时，使横波折射角达到时，使横波折射角达到9090的纵波入射角为第二临界角，用符号的纵波入射角为第二临界角，用符号表示。（表示。（ss9090时，介质时，介质2 2中波的情况？中波的情况？） 通常在超声检测中，临界角主要应用于第二介质为固体，通常在超声检测中，临界角主要应用于第二介质为固体， 而第一介而第一介质为固体或液体的情况。这种情况下，质为固体或液体的情况。这种情况下，可利用入射角在第一临界角和第二可利用入射角在第一临界角和第二临界角之间的范围，在固体中产生一定角度范围内的纯横波，临界角之间的范围，在固体中产生一定角度范围内的纯横波， 对试件进对试件进行检测。或：第二介质中既无折射纵波，又无折射横波，介质的表面将产行检测。或：第二介质中既无折射纵波，又无折射横波，介质的表面将产生表面波生表面波。 第三章第三章 超声波检测超声波检测 S2SL1LsinsinccS2L1arcsinccII第6章 常用无损检测方法 第6章 常用无损检测方法 (3) 第三临界角第三临界角 。第三临界角是在。第三临界角是在固体介质固体介质与另一种介质的界面上，与另一种介质的界面上，用横波作为入