无损检测之超声导波.ppt

超声波导波检测技术超声导波基本原理当介质中有多于一个的界面存在时，就会形成一些具有一定厚度的“层”。位于层中的超声波将要经受多次来回反射，这些往返的波将会产生复杂的波形转换，并且波与波之间会发生复杂的干涉。若一个弹性半空间被平行于表面的另一个平面所截，从而使其厚度方向成为有界的，这就构成了一个无限延伸的弹性平板。位于板内的纵波、横波将会在两个平行的边界上产生来回的反射而沿平行板面的方向行进，即平行的边界制导超声波在板内传播。这样的一个系统称为平板超声波导。在此板状波导中传播的超声波即所谓的板波。板波是超声无损检测中最常用的一种导波形式，由20世纪初究无限大板中正弦波问题而得名。除此之外，圆柱壳、棒及层状的弹性体都是典型的波导。其共同特性是由两个或更多的平行界面存在而引入一个或多个特征尺寸〔如壁厚、直径等)到问题中来。在波导中传播的超声波称为超声导波，在圆柱和圆柱壳中传播的导波称为柱面导波。钢管中超声导波三种模态超声导波特性
相速度与群速度
频散是超声导波的固有特性，主要表现为相速度与群速度的不一致性。所谓相速度，即指单一频率波的传播速度；而群速度即波群传播能量的速度，即由一系列的波长和频率不同的分波叠加而成的合成波，由于各个分波在介质中传播的相速度各不相同，则群波的波形随时间变化，其振幅最大部分的运动速度成为群速度。也表现为不同频率的波叠加形成合成波(波包)时，波包的波峰传播的速度。真空中的相速度和群速度是相等的，但在能高度吸收或具有几何弥散的介质中，两者则不同的。相速度和群速度的关系频散方程
钢板中的频散方程
在钢板中，对于对称模态，存在以下函数方程:

其中：

对于反对称模态:
其中，d，Cp，CL，CT分别为板的厚度，兰姆波的相速度，板中的纵波波速，板中的横波波速，k为波数，其定义如下：k=2πf/CL，其中f为传感器的中心频率。频散曲线五、传感器设计探头的研制超声导波的激发10%

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50%检测系统的基本功能导波激励信号导波激励信号导波检测的优点谢谢大家！