文档介绍：专项实验
请同窗们先看下后边的注意事项！
超声波测试原理及应用
超声波是频率在2´104Hz~1012Hz的声波。超声广泛存在于自然界和平常生活中，如老鼠、海豚的叫声中具有超声成分，蝙蝠运用超声导航和觅食；金属片撞击和小孔漏气出的是一种超声波波包，一般称为脉冲波，。超声波在材料内部传播时， 脉冲波的产生
与被检对象互相作用发生散射，散射波被同一压电换能器接受, 由于正压效应, 振荡的晶片在两极产生振荡的电压, 电压被放大后可以用示波器显示。
(a)为超声波在试块中传播的示意图。(b)为示波器接受得到的超声波信号。图中，t0为电脉冲施加在压电晶片的时刻，t1是超声波传播到试块底面，又反射回来，被同一种探头接受的时刻。因此，超声波在试块中的传播究竟面的时间为
（）
如果试块材质均匀，超声波声速c一定，则超声波在试块中的传播距离为
（）
脉冲超声波在试块中的传播（a）及示波器的接受信号(b)
超声波波型及换能器种类
如果晶片内部质点的振动方向垂直于晶片平面，那么晶片向外发射的就是超声纵波。超声波在介质中传播可以有不同的波型，它取决于介质可以承受何种作用力以及如何对介质激发超声波。一般有如下三种:
纵波波型：当介质中质点振动方向与超声波的传播方向一致时，此超声波为纵波波型。任何固体介质当其体积发生交替变化时均能产生纵波。
横波波型：当介质中质点的振动方向与超声波的传播方向相垂直时，此种超声波为横波波型。由于固体介质除了能承受体积变形外，还能承受切变变形，因此，当其有剪切力交替作用于固体介质时均能产生横波。横波只能在固体介质中传播。
表面波波型：是沿着固体表面传播的具有纵波和横波的双重性质的波。表面波可以当作是由平行于表面的纵波和垂直于表面的横波合成, 振动质点的轨迹为一椭圆，在距表面1/4波长深处振幅最强，随着深度的增长不久衰减，事实上离表面一种波长以上的地方，质点振动的振幅已经很单薄了。
1-外壳 2-晶片 3-吸取背衬 4-电极接线 5-匹配电感 6-接插头 7a-保护膜 7b-斜楔
(a)直探头 (b)斜探头
在实际应用中，我们常常把超声波换能器称为超声波探头。实验中，常用的超声波探头有直探头和斜探头两种，。探头通过保护膜或斜楔向外发射超声波；吸取背衬的作用是吸取晶片向背面发射的声波，以减少杂波；匹配电感的作用是调节脉冲波的波的形状。
一般状况下，采用直探头产生纵波，斜探头产生横波或表面波。对于斜探头，晶片受激发产生超声波后，声波一方面在探头内部传播一段时间后，才达到试块的表面，这段时间我们称为探头的延迟。对于直探头，一般延迟较小，在测量精度规定不高的状况下，可以忽视不计。
超声波的反射、折射与波型转换
在斜探头中，从晶片产生的超声波为纵波，它通过斜楔使超声曲折射到试块内部，同步可以使纵波转换为横波。事实上，超声波在两种固体界面上发生折射和反射时，纵波可以折射和反射为横波，横波也可以折射和发射为纵波。超声波的这种现象称为波型转换，。
超声波的反射、折射和波型转换
超声波在界面上的反射、折射和波型转换满足如下斯特令折射定律：
反射： （）
折射： （）
其中，aL和aS分别是纵波反射角和横波反射角；bL和bS分别是纵曲折射角和横曲折射角；C1L和C1S分别是第1种介质的纵波声速和横波声速；C2L和C2S分别是第2种介质的纵波声速和横波声速。
实验方案
直探头延迟的测量及直接测量铝试块中纵波声速
参照附录A连接JDUT-2型超声波实验仪和示波器。超声波实验仪接上直探头，并把探头放在CSK-IB试块的正面，仪器的射频输出与示波器第1通道相连，触发与示波器外触发相连，示波器采用外触发方式，合适设立超声波实验仪衰减器的数值和示波器的电压范畴与时间范畴，。
，S称为始波，t0相应于发射超声波的初始时刻；B1称为
试块的1次底面回波，t1相应于超声波传播到试块底面，并被发射回来后，被超声波探头接受到的时刻，因此t1相应于超声波在试块内往复传播的时间；B2 称为试块的2次底面回波，它相应于超声波在试块内往复传播到试块的上表面后，部分超声波被上表面反射，并被试块底面再次反射，即在试块内部往复传播两次后被接受到的超声波。依次类推，有3次、4次和多次底面反射回波。
从示波器上读出传播t1和t2