超聲波的基礎(chǔ)參數(shù)主講人：王孟君CHAOSHENGBODEJICHUCANSHU01超聲波的基礎(chǔ)參數(shù)01超聲波的基礎(chǔ)參數(shù)波動頻率是指波動過程中任一給定質(zhì)點在單位時間內(nèi)通過完整波的個數(shù)，單位為赫茲（Hz）。頻率的單位還有千赫茲（KHz）和兆赫茲（MHz），他們之間的關(guān)系為：1MHz=10e3KHz=10e6Hz。探傷中常用單位是MHz，右圖中探頭的標稱頻率為2.5MHHz。頻率f01超聲波的基礎(chǔ)參數(shù)頻率f脈沖重復(fù)頻率，是一個儀器參數(shù)?，F(xiàn)代的超聲波檢測技術(shù)使用的是脈沖反射法，單位時間（秒）里，探傷儀器驅(qū)動探頭發(fā)射超聲波的次數(shù)，即就是脈沖重復(fù)頻率。目前鋼軌探傷儀的重復(fù)頻率為500-1000HZ，而大型鋼軌探傷車的重復(fù)頻率為10-5000HZ，若是手工掃查焊縫因速度不會過快，重復(fù)頻率設(shè)置為50～500Hz都是足夠的。01超聲波的基礎(chǔ)參數(shù)波長f同一波線上相鄰的振動方向相同的兩個質(zhì)點間的距離稱為波長。波源或介質(zhì)中任一質(zhì)點完成一次全振動，波正好前進一個波長的距離，如左圖分別為縱波和橫波波長，單位為毫米（mm）或米（m），探傷中的常用單位為mm。01超聲波的基礎(chǔ)參數(shù)聲速c（1）聲速與介質(zhì)的參數(shù)有關(guān)。（2）同一種波型，不同介質(zhì)，聲速不同。C固＞C液＞C氣。（3）同一種介質(zhì)，不同波型，聲速不同。CL＞CS＞CR。探傷常用材料的聲速01超聲波的基礎(chǔ)參數(shù)波長、聲速和頻率之間的關(guān)系例題：用頻率為2.5MHz的0°探頭檢測鋼軌時，縱波在鋼中的波長為多少？牢記公式判斷材料分析波形代入計算解：縱波在鋼中速度c=5.9Km/s頻率f=2.5MHz（注：單位換算中，速度的常用單位除以頻率的常用單位等于波長的常用單位）02超聲波的特征參數(shù)02超聲波的特征參數(shù)聲壓（P）超聲場中某一點某一瞬時所具有的壓強（P1）與該點沒有超聲波存在時的靜態(tài)壓強（P0）之差稱為該點的聲壓（P）。單位為帕斯卡（Ｐa，1Pa＝1N/m2）。P=ρcuρ為介質(zhì)的密度，c為超聲波在該介質(zhì)中傳播的速度，u介質(zhì)中質(zhì)點振動的速度。探頭接收到的超聲波的聲壓越大，回波信號越好，儀器上產(chǎn)生的波高越高，若儀器的垂直線性良好，反射聲壓與回波高度之間成正比：P1/P2=H1/H202超聲波的特征參數(shù)聲阻抗（Z）介質(zhì)中某一點的聲壓與該點的振動速度之比稱為聲阻抗（Z），單位為kg/（m2·ｓ），1kg/（m2·ｓ）=1瑞利。數(shù)值上聲阻抗等于介質(zhì)密度（ρ）與聲速（C）的乘積，即Z=

ρ

C

聲阻抗越大，超聲波傳播的速度越快，質(zhì)點的振動速度越小，所以它表示超聲場中介質(zhì)對質(zhì)點振動的阻礙作用。聲阻抗只與介質(zhì)性質(zhì)有關(guān)，一般材料隨著溫度的升高，聲阻抗的值降低。鋼的聲阻抗Z鋼遠遠大于空氣的聲阻抗Z空氣，兩者相差上萬倍。02超聲波的特征參數(shù)聲強（I）單位時間內(nèi)，垂直通過單位面積的聲能量稱為聲強（Ｉ）。常用單位為J/（cm2·s）或W/cm2。對于平面余弦波，其平均聲強（Ｉ）為：聲波的聲強與頻率平方成正比，而超聲波的頻率遠大于可聞聲波。因此超聲波的聲強也遠大于可聞聲波的聲強，這是超聲波能用于探傷的重要原因。02超聲波的特征參數(shù)貝爾與分貝引起聽覺的最弱聲強Ｉ0=10-16W/cm2，一般以此作為標準聲強，在聲學(xué)上稱為“聞閾”，即f=1000HZ時引起人耳聽覺的聲強最小值，將某處環(huán)境的聲強與標準聲強Ｉ0之比取其對數(shù)就得到兩者相差的數(shù)量級，稱為聲強級，聲強級的單位為貝爾B。實際上貝爾這個單位太大，通常取其十分之一分貝數(shù)（單位為dB）表示。兩個聲強比即：02超聲波的特征參數(shù)分貝差計算對于放大線性（垂直線性）比較好的超聲波探傷儀，兩處聲強的分貝差可變形為：

1）當△＝0dB時，二者的分貝差為零，此時H2=H1。2）當△＝6dB時，H2比H1高6dB，此時H2為H1的2倍。

3）當△＝-6dB時，H2比H1低6dB，此時H2為H1的1/2。02超聲波的特征參數(shù)分貝差計算示波屏上一波高為20%，若使其高度增加到80%，問需增加多少dB？解：△=20lgH2/H1=20lg80%/20%=12(dB)答：故需增加12dB。靈敏度調(diào)整：我們常用的探傷儀上常有一個印有dB控鍵，稱為增益鍵，它可以控制儀器放大線性，即調(diào)整儀器dB值可以改變波高，dB值增大波高升高，dB值減小波高降低。在探傷過程中儀器中的dB值