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超声波衰减的主要原因
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声束的扩散衰减不同的振源在介质中产生的波形不同,声波在介质中传播的状况也不同。随着传播距离的增加,声场的声压分布是不同的,声波将会扩散,从而单位面积上超声波能量和声压将会逐渐减少,这种随着波阵面的扩散而引起的超 声波能量和声压的减少,称为扩散衰减。
在实际检测中,随着使用探头型式、晶片大小和频率的不同,超声波的扩散衰减也是不相同的。
超声波的散射衰减超声波的散射主要来源于介质内部声阻抗不同(如金属晶粒的大小不同等)的界面。超声波在这些阻抗不同的界面上产生散乱反射,被散射的超声波在介质中经过复杂的传播路径,使主声束方向上的声能减少而产生的衰减称为散射衰减。 在实际检测中,铸铁材料晶粒粗大而且是由不同成分、不同形态的石墨(片状、团絮 状、球状)和铁素体组成,界面复杂、散射衰减严重;奥氏体不锈钢晶粒粗大,很难用检 测一般钢材的方法来进行检测,这也是散射衰减严重的原因。
介质吸收引起的衰减在超声波传播过程中,由于传播介质的吸收而使声能转换成另外形式的能量(如转换成热能等),而使声能减少称为吸收衰减。
声波被介质吸收主要是由介质的私滞性、热传导、弹性弛豫等因素引起的。私滞性阻碍质点振动,造成质点间的摩擦,使一部分声能转换成热能;热传导是由于介质的疏部和密部之间进行热交换而导致声能的损失;弛豫吸收是由于介质质点振动的迟缓,声能没有 传播出去,而储存在介质的内部。
除了上述三种主要衰减之外,材质的声能衰减还有其他一些因素,如在强磁性材料中由于磁畴壁引起的衰减;电子相互作用引起的衰减;应力与交变应力产生晶格位错引起的衰减;残余应力造成声场紊乱而引起的衰减等。
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