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什么是爬波

来源:无损检测人才网 时间:2012-08-24 作者:梁金昆 浏览量:

0 序言

我第一次知道有“爬波”这种称谓,是从资料〔1〕看到的。资料〔1〕第10页有如下叙述:

“ 爬波是一种特殊的沿着弯曲界面绕行的声波。当第一介质中传播的波和第二介质构成的具有弯曲界面的表面,并与其相切入射,即以90度入射时,入射波向几何阴影区爬行。因为是夫兰兹(Franz)提出爬波名称,因此爬波也叫Franz波。爬波一边传播,而一边不断衰减。”

由于该资料没有图,我不知:哪里是几何阴影区?看不懂具体内容,似乎只是有了“爬波是一种特殊的沿着弯曲界面绕行的声波”的概念而已,我也这样人云亦云。

近年,关于“爬波”资料多起来了,有的文章介绍利用它进行近表面检测;对爬波是什么波型,我有不少疑问,。经过推理分析,我认为所谓的“爬波”,只是当αL≈αІ 时,“残存”在第二介质中的纵波,故而写了此文。

1 当αL≈αІ时,第二介质界面分散折射理论

当探头发射的纵波,以αL≈αІ投射到第二介质界面时,会出现以下情况:

1)投射区界面前部入射角接近(αІ+θ)θ为声束半扩散角。这时投射区前部会产生较多的横波折射;

2)而投射区界面后部入射角接近(αІ-θ),这时投射区后部会产生较多的纵波折射;

3) 投射区界面介于前、后部之间的区域,可能有的部分折射横波,有的部分折射纵波;

4)αL稍大于αІ时,折射横波成分可能偏多;αL稍小于αІ时,折射纵波成分可能偏多;

5)由于分散折射,即由于折射横波和纵波方向明显不同,所以从进入第二介质表面开始,在折射横波和折射纵波各波线方向上的声压(包括声强),发生了再分配,与始脉冲相比,全都明显降低了,这是各折射波线回波波幅低的根本原因。

请读者注意:第二介质表面投射区界面,有的部位有折射横波,有的部位有折射纵波,这和“爬波在传播过程中不断发生波型转换”,是不同的概念。

2 爬波的实质

当αL≈αІ,第二介质界面分散折射时,爬波是波线(请注意:不是声轴)折射角βq小于90度、留在第二介质中的纵波。

3 爬波为何爬不远?

当αL≈αІ时,折射纵波声轴折射角β≈90度。 “爬波”的折射角βq≈80度左右,它们与折射纵波声轴夹角大约为10度,接近零值半扩散θo,声压自然很低;再加上第二界面的分散折射,使折射波线向各方向上的声压普遍降低,这是爬波可检测距离很小、爬不远的原因。“爬波”的回波波幅,与始脉冲幅度之间,也可能有与距离4次方的成反比的关系(?我未用自已的数理方法证明过)

3 结论

1)爬波是当αL≈αІ时,留在第二介质中的纵波

2) 当αL≈αІ时,第二介质界面发生了分散折射。人们可能对这种现象缺乏理解,才 误以为“爬波”是一种新的波型。

有句俗话说:“无知者胆大”。我的推想,可能很荒谬,静候专家和朋友指教。

参考文献

资料〔1〕:蒋危平方京.超声检测学》(1991)

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