①超聲脈沖波的頻率

關(guān)于超聲脈沖波頻率的測定與純粹的周期波有所不同。在百科辭典中，頻率定義為“在周期現(xiàn)象中表示同一相位在一秒內(nèi)重復(fù)出現(xiàn)的次數(shù)”。在實際超聲檢測中，特別是對于寬頻帶探頭，由于阻尼效果較強，脈沖形狀不再是均勻的多個周期（見圖1-9），不適合采用讀取周期的方法測定頻率特性。日本的井元鑒二從實用觀點給出了以下兩個定義:

定義（一）：超聲波探傷頻率就是對適當?shù)姆瓷洳ㄟM行傅里葉分析所得到的能量的中點，即±3dB頻率的平均值（或最大值），即

定義（二）：超聲波探傷頻率就是對適當?shù)姆瓷洳ㄔ跁r間軸上進行擴展觀測所得到的峰值間隔（T）的倒數(shù)，即

②超聲脈沖波的聲場

充滿超聲波的空間稱為超聲場。由于聲場特性與超聲檢測結(jié)果密切相關(guān)，因此此了解聲場的特性十分必要。既然脈沖波可以看成由多個正弦(余弦)波疊加而成，就可以通過研究各種頻率的正弦波聲場來分析脈沖波聲場，其中每種頻率的超聲波決定一個聲場，總的聲場為各種頻率聲場的合成[9]。脈沖波是持續(xù)時間很短的波動，因而，由同一聲源表面上各個單一點源輻射的脈沖子波到達聲場某一點的時間可能不同。所以，它們可能不產(chǎn)生干涉或只產(chǎn)生不完全的干涉，且脈沖寬度越窄，干涉越小。因此，與連續(xù)波相比，脈沖波的空間干涉現(xiàn)象減弱了，聲場中聲壓的波動較小。

研究超聲波在介質(zhì)中的傳播特性時，如果涉及到的問題與上述脈沖波及其干涉等特點無關(guān)，那么，從連續(xù)波的角度推導出來的如反射、衍射、折射、散射和吸收等規(guī)律的結(jié)論，仍然適用于脈沖波。例如，在連續(xù)平面波垂直入射于無限大介質(zhì)界面的前提下推導出來的聲壓反射率和聲壓透射率公式，推導過程中不用考慮相干波的干涉。若連續(xù)波垂直入射于有限介質(zhì)的界面時，由于通常伴隨相干波的干涉，此時對于連續(xù)波，聲壓反射率和聲壓透射率公式只能是近似的。但是當脈沖寬度很窄的脈沖波垂直入射至有限介質(zhì)的界面時，因為來不及產(chǎn)生干涉，則聲壓反射率和聲壓透射率公式仍然適用。實際應(yīng)用中在涉及到波的疊加等問題時，要根據(jù)具體情況進行分析。

脈沖波相對于連續(xù)波的主要特點是持續(xù)時間短，因而在空間的相干長度也較短。據(jù)此可預(yù)見，在換能器輻射的遠場，特別是近軸區(qū)域，由于來自換能器輻射面的聲程差不大，其相干性與連續(xù)波相近，因而其聲場仍可沿用連續(xù)波的計算結(jié)果，如指向性的主瓣附近區(qū)域。但在聲程差較大的區(qū)域，如近場及偏離聲軸方向上，相干較弱，因而近場起伏及旁瓣均大大減少。一般說來，脈沖持續(xù)時間越長，即脈沖包絡(luò)中所含的波數(shù)越多，聲場越接近于連續(xù)波場。圖1-10給出了同一圓形平面活塞式超聲波換能器在不同連續(xù)時間(包含的脈沖個數(shù))下，向水中輻射的脈沖波聲場的聲壓分布計算值。

鑒于有關(guān)不同聲源輻射的聲場特性在很多書中均有詳細介紹，此處僅針對脈沖波的超聲場特性，如寬脈沖和窄脈沖聲場，理想聲場與實際聲場等加以簡單敘述。

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