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日志

也议“爬波”(修改稿)

热度 29已有 1029 次阅读2014-12-25 11:22

热度 5已有 639 次阅读2011-8-7

0 序言

这是现在远东网登载的一篇日志。由于感到原文一些叙不明确,不准确,故又写此文。

GB/T12604.1--2005《无损检测 术语  超声检测》第3.3有如下术语定义:

爬波

在第一临界角产生的并以纵波沿表面传播的波。

这里的问题是:

第一,在入射角为第一临界角时,在第二介质中为什么有沿表面传播的纵波?

第二,近年,关于爬波 许多资料,却又把它讲得很复杂。例如:

1)有的资料说:爬波在传播过程中不断发生波型转换

2)有的资料说:爬波爬不远,可检测距离很小。

这些问题的原因是什么?本文想谈些粗浅看法,希望讨论。

1 αL≈αⅠ时,第二介质界面分散折射理论

当入射角αL小于第一临界角αⅠ时,在第二介质中,既存在纵波折射,又存在横波折射。我称之为“分散折射” 。“分散折射” 的特点,就是因纵波、横波同时存在,而它们的各自声压偏低。

当入射角αL大于第一临界角αⅠ时,通常认为:在第二介质中,只存在折射横波,没有了折射纵波,不存在“分散折射”

   这就出现了一个问题:当探头发射的纵波,以αL≈αⅠ入射到第二介质界面时,也会出现“分散折射” 么?下面,我们来具体分析。

1.1αL=αⅠ时,第二介质中,没有折射纵波么?

αL=αⅠ时,纵波折射角βL =900。它的含义是说,折射纵波声轴线与法线夹角βL =900沿折射纵波声轴线传播的纵波波线,应该在第二介质表面传播。GB/T12604.1定义,这种纵波,应该就是爬波。

然而,波是呈束状扩散存在的,当折射纵波声轴线在第二介质表面时,折射纵波声轴线以下部分---下半扩散角部分,就留在第二介质之中了。我认为: αL≈αⅠ时,在第二介质表面和近表面传播的纵波,都是爬波。

1.2 αL=αⅠ时,探头入射的实际状况分析

      1)投射区界面前部入射角接近+θ)θ为声束半扩散角。这时投射区前部对应的纵波折射声轴已移出第二介质表面,可以认为,投射区界面前部的折射效应,在第二介质中,“残留” 纵波很少,主要产生了折射横波;

     2)投射区界面后部入射角接近-θ)纵波折射角βL 900。投射区界面后部的折射效应为:第二介质中有折射横波,但也“残留” 了较多的纵波折射;

     3) 投射区界面介于前、后部之间的区域,可能在第二介质中有的部分产生了折射横波,有的部分产生折射纵波;

    4)αL稍大于αⅠ时,可能在第二介质中,折射横波成分可能偏多;αL稍小于αⅠ时,可能在第二介质中,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,有的部位产生折射横波,有的部位产生折射纵波,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

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

3  爬波为何爬不远?

    αL=αⅠ时,折射纵波声轴折射角β=900 。残留在第二介质的爬波的最小折射角约为80度左右,它们与折射纵波声轴夹角大约为100,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。据说,爬波的回波波幅,与始脉冲幅度之间,可能有与距离4次方成反比的关系(我未用自已的数理方法证明过)

结论

     1)爬波是当αL≈αⅠ时,留在第二介质中的纵波

    2) αL≈αⅠ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。

    今天是圣诞节,祝朋友们圣诞快乐!


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发表评论 评论 (11 个评论)

回复 强天鹏 2014-12-25 22:40
有见地,受启发,慢慢读,细细品。
回复 Adeus 2014-12-26 09:26
学习了。梁老辛苦
回复 梁金昆 2014-12-26 10:06
谢谢强总和朋友们鼓励!祝大家2015年新年好!
回复 lrc2531 2015-1-7 10:20
赞同,学习了
另外想请教下,表面波是大于等于第二临界角出现,是否也可以根据上面论述,认为表面波实际上是横波?同样的有横波声束扩散角导致的表面波。
回复 梁金昆 2015-1-7 17:50
上面这位坛友:新年好!表面波不只是在介质表面传播的波,而是介质表面质点做椭圆运动的一种波型,它和横波或爬波均不同。它不是第二临界角产生的表面横波。
回复 浩瀚 2015-1-8 14:57
梁老辛苦,学习了。
回复 检验计划 2015-1-11 17:08
梁老您好,在教材第4章P107页点8中这样叙述:爬波与表面波不同,表面波是入射角大于或等于第二临界角时产生的,是表面下的横波。
而在教材第5章5.3.3中又这样叙述:表面波传播时,表面层质点的运动状态具有纵波和横波的综合特性。
回复 梁金昆 2015-1-11 17:49
上面这位朋友:您好,我的文章,多数情况下,与教材观点不大相同,请见谅,
回复 dongxuliu123 2015-2-5 17:00
梁老师,关于分散折射后,横波,纵波声强分量随着入射角的变化各自分量的变化,有介绍吗
回复 furulong 2016-2-23 08:22
突然有个想法,如果用爬波探头一发一收,类似TOFD检测的方式,直通波的能量会不会很强,如果很强,其实是否可以说明爬波的能够爬行的距离还是比较远的,一般的情况下,PCS在130mm左右,直通波还是很强的
回复 wjjxuey 2016-9-30 09:34
furulong: 突然有个想法,如果用爬波探头一发一收,类似TOFD检测的方式,直通波的能量会不会很强,如果很强,其实是否可以说明爬波的能够爬行的距离还是比较远的,一般的情 ...
好主意。正好我有这个条件,有时间去做一下,看一下到底是怎么一个情况。

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