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超声波的反射和折射

发布者: 发布时间:2022/5/9

超声波焊接已经遍及各处,那么超声波的反射和折射又知道多少呢?当声波从一种介质向另一种介质传播时,如果两者的声阻抗不同,就会在其分界面上产生反射和透射现象,使一部分能量返回第一种介质,另一部分能量穿过界面进入第二种介质而继续向前传播。

如果界面的尺寸大于声束的直径,称为大界面。这时,其反射规律遵循几何光学的反射定律:反射角β等于入射角α (见图2-7)。显然,当超声的入射角大于0°时,由于反射角等于入射角,反射的声束很难被同一探头所接收。所以在接收时应注意侧动探头,使入射声束方向与被探物体器的表面垂直,以期得到尽可能多的回声。反射波的强弱是由两种介质的声阻抗差所决 定的,声阻抗差越大,反射越强。

如果界面的尺寸小于声束的直径,称为小界面。当入射超声遇到小界面时,呈散射模式,即 反射无一定的方向。这时,探头所接收到的散射 回声的强度与入射角无明显的关系。

如果界面的尺寸小于半个波长(λ/2)时,超 声即绕过此界面而继续向前传播,不产生任何反 射,这种现象称为绕射。

这就说明,从理论上讲,超声所能识别的最小界面的尺寸应接近于λ/2。也就是说,釆用较高频率(波长短)的超声波,其识别能力就高些。比如,2.5MHz的超声的波长为0. 6mm,所能识别的最小界面是0.3mm。5MHz的超声,其波长为0. 3mm,所能识别的最小界面则是0.15mm。由此可见,探测小的物体,应选用较高频率的探头。

穿过大界面的透射声束,当两种介质的声速不同时,就会偏离入射声束的方向而传播, 这种现象称为折射(见图2-7)。当入射角大于某一临界角时,其折射的声束会重新进入第一种介质,而完全不能进入第二种介质,造成第二种介质中的“失照现象",这种现象叫做 全反射。

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