超声辐射声场思维脑图思维导图
超声辐射声场的原理，近场和远场，指向性全内容分解
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思维导图大纲
超声辐射声场思维导图模板大纲
原理
压电效应
压电晶片
电磁波（脉冲波）
电声转换
工件中形成辐射声场
近场和远场
声场中国轴心线的声压分布
在圆形晶片声场的中心轴线上某点处的声压为上图公式 补充：圆形活塞声源轴线上的声压是声程x的正弦函数
声场因晶片大小、振动频率、传播介质不同使声压和声强有不同分布状况
当x=1.6N时，误差近乎为15%
当x=2 N时，误差近乎为10%
当x＞3时，圆盘声源轴线上升压与球面波（虚线）差别很小
实际检测中，采用的是x＞3n时，活塞波与球面波近似时的公式
若轴线上的声压p为最大值，
若轴线上声压为最小值
n＝0时，对应此值至振源的距离x ＝N,则有上图公式
D＞＞λ，上式中的λ/4可以忽略，则有上述公式
近场区（菲涅尔区）
定义：波源附近，由于波的干涉而出现一系列声压极大极小值的区域，即x小于N的区域称为超声场的进场区
进场长度：波源轴线上最后一个升压极大值至声源的距离，称为近场长度，用N表示。
近场区的缺点：
存在严重的波干涉
在极大值处的小缺陷声压发射可能很高
在极小处的大缺陷声压反射可能很低，容易造成误判，且难以定量
结论：
实际检测应尽量避免在近场区内进行
若必须用近场，如薄板。可采用水浸法检测
远场区（富琅和费区）
定义：在声场中，x大于n时的区域称为原场区，又称为富琅和费区
规律：远场区轴线上的升压随距离的增加，而单调减少。
当x大于3N时，声压与距离成反比，近似球面波的规律。
指向性
定义：声场中θ方向的声压振幅pmax（θ）与θ为0°时的声压振幅pmax（θ）之比，是晶片向一个方向集中辐射超声波束的性质
性质：直接反映了声场中声能的集中程度和几何边界，是表征晶片辐射声场特征的参数
分类
扩散区
特征
波速开始扩散
库山区内扩散区内波速
存在扩散存在扩散衰弱
当x＞3N时，波束按球面波规律扩散
未扩散区
范围：x≤b
波束不扩散，平声均压不变，近似看作平面波， 薄板试块前几次底波相差无几。
半扩散角
定义：主声束与相邻幅瓣声束之间切线方向与声束轴线间的夹角
公式：
使半扩散角（θ°）减小
方法
增加探头直径
提高检测频率
优点
改善波束指向性
使超声波的能量更加集中
有利于提高检测灵敏度
同时也会增加近场区长度
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