2.7 超声波倾斜入射到界面的反射和折射

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1、2.7超声波倾斜入射到界面时的反射和折射2.7.1波型转换与反射、折射定律当超声波倾斜入射到界面时，除产生同种类型的反射和折射波外，还会产生不同类型的反射和折射波，这种现象称为波型转换2.7.1波型转换与反射、折射定律当超声波垂直入射到光滑平界面时，将在第一介质中产生一个与入射波方向相反的反射波，在第二介质中产生一个与入射波方向相同的透射波。1．纵波斜入射当纵波L倾斜入射到界面时，除产生反射纵波L′和折射纵波L″外，还会产生反射横波S′和折射横波S″，如图1.30（a）所示。各种反射波和折射波方向符合反射、折射定律：由于在同一介质中纵波波速不变，因此。又由于在同一介质中纵波波速大

2、于横波波速，因此（1）第一临界角（2）第二临界角αⅡ：2.7.1波型转换与反射、折射定律由αⅠ和αⅡ的定义可知：①<αⅠ时，第二介质中既有折射纵波L″又有折射横波S″。②αⅠ～αⅡ时，第二介质中只有折射横波S″，没有折射纵波L″，这就是常用横波探头制作和横波检测的原理。≥αⅡ时，第二介质中既无折射纵波L″，又无折射横波S″。这时在其介质的表面存在表面波R，这就是常用表面波探头的制作原理。例如，纵波倾斜入射到有机玻璃/钢界面时，有机玻璃中cL1=2730m/s，水中cL1=1480m/s，钢中：cL2=5900m/s，cS2=3230m/s。则第一、二临界角分别为：由此可见有机玻璃

3、横波探头楔块角度有机玻璃表面波探头楔块角度≥。2.7.1波型转换与反射、折射定律2．横波斜入射当横波倾斜入射到界面时，同样会产生波型转换增加到一定程度时，=90°,在第一介质中只有反射横波，没有反射纵波，即横波全反射，这时所对应的横波入射角称为第三临界角，用αⅢ表示对于钢：cL1=5900m/s，CS1=3230m/s，αⅢ当≥33.2°时，钢中横波全反射。2.7.2声压反射率1.纵波倾斜入射到钢/空气界面的反射纵波倾斜入射，当左右时产生一个较强的变型反射横波。2.横波倾斜入射到钢/空气界面的反射当左右时，很低，较高。当≥33.2°时，即钢中横波全反射2.7.3声压往复透射率超声

4、检测中，常常采用反射法，超声波往复透过同一探侧面，因此声压往复透射率更具有实际意义。超声波倾斜入射，折射波全反射，探头接收到的回波声压Pa与入射波声压P0之比称为声压往复透射率，常用T表示，T=Pa/P0。图2－45图2－462.7.4端角反射超声波在两个平面构成的直角内的反射叫做端角反射。在端角反射中，超声波经历了两次反射，当不考虑波型转换时，二次反射回波与入射波互相平行，即回波声压Pa与入射波声压P0之比称为端角反射率，用T端表示。（1）纵波入射时，端角反射率都很低，这是因为纵波在端角的两次反射中分离出较强的横波。（2）横波入射时，入射角或附近时，端角反射率最低。时，端角反射

5、率达100%。