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靈科超聲波

實際聲場與理想聲場的比較

返回列表 來源: 發布日期: 2022.10.14

在對聲場進行理論分析時,通常提出一定的假設條件,如研究的對象往往基于液體介質,且波源作活塞運動,輻射聲波為連續波等,此時獲得的是理想條件下的聲場,簡稱理想聲場。而實際檢測中往往是固體介質,且波源為非均勻激發,此時輻射的脈沖波聲場,簡稱實際聲場。一般說來,對于遠場區軸線上的聲壓分布,實際聲場與理想聲場基本一致,但近場區內則完全不同。


圖1-12為理想聲場與實際聲場的聲壓比較。此時由于至波源的距離足夠遠,波源各點至軸線上某點的波程差明顯減少,從而使波的干涉大大減弱,甚至不產生干涉。可以看出,兩者在遠場區軸線上的聲壓分布基本一致。

 


但在近場區內,實際聲場與理想聲場存在明顯區別。對于理想聲場,其軸線上聲壓起伏明顯,在極小值0和極大值2p0之間變化。實際聲場軸線上聲壓雖然也存在極大極小值,但波動幅度小,同時極值點的數量明顯減少。造成實際聲場與理想聲場的近場區聲壓分布存在較大差異的原因可從以下幾方面分析:


1)近場區出現聲壓極值點是由于波的干涉造成的。理想聲場是連續波,波源各點輻射的聲波在聲場中某點產生完全干涉。實際聲場是脈沖波,脈沖持續時間很短,波源各點輻射的聲波在聲場中某點產生不完全干涉或不產生干涉。從而使實際聲場近場區軸線上聲壓變化幅度小于理想聲場,極值點減少。


2)由于脈沖波包含許多不同頻率的正弦波、余弦波,而每種頻率的波決定了一個聲場,因此總聲場就是不同頻率聲波對應聲場互相疊加的結果;且波源軸線上的聲壓極值點位置隨波長而變化,不同頻率聲場的極值點不同,互相疊加后總聲壓就趨于均勻。


3)實際聲場中的波源是非均勻激發,波源中心振幅大,邊緣振幅小。由于波源邊緣引起的波程差較大,對干涉的影響也大。因此這種非均勻激發的實際波源產生的干涉要小于均勻激發的理想波源。


4)理想聲場是針對液體介質而言,而實際探傷對象往往是固體介質。在液體介質中,某點的壓強在各個方向上大小相同,波源各點在液體中某點引起的聲壓可視為同方向而進行線性疊加。在固體介質中,由于對稱性,對于波源軸線上的點,在軸線上的聲壓分量將互相疊加,而垂直于軸線方向上的聲壓分量將互相抵消,整體疊加干涉程度要小于液體介質中的疊加干涉,也使得實際聲場近場區軸線上聲壓分布趨于均勻。



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