声束宽度测量方法的思考

看到梁老日志《一次声束宽度测量记录》 感觉挺有意思，梁老的测试结果同样也出乎我的意料之外，进一步思考后，试着做以下解释，望指点交流。

1.问题描述

    用30mm、Φ1X6短横孔对两种规格探头进行-6dB声束扩散范围进行测试，其结果如下：  

（1）探头规格2.5P10X10K1(实测K1.05)，测量结果x=8mm。

（2）探头规格2.5P8X12K2(实测K1.93)，测量结果x=28mm。

2.问题分析

    2.1 计算该两个规格探头在工件中的扩散角

          矩形晶片的半扩散角θo≈57*（λ/2a)，其中a为所测试声束扩散方向上晶片尺寸的一半。

      （1）K1.05探头：工件中的折射角为46.4°；有机玻璃中的入射角为37.3°，第一零值半扩散角为6.2°；则上下扩散角入射的角度范围为（31.1°~43.4°）；则工件中上下扩散角度为（38.2°~55.3°），则工件中扩散角为17.1°。

      （2）K1.93探头：工件中的折射角为62.6°；有机玻璃中的入射角为47.9°，第一零值半扩散角为7.7°；则上下扩散角入射的角度范围为（40.2°~55.6°）；则工件中上下扩散角度为（50.6°~80.8°），则工件中扩散角为30.3°。

         以上计算课件，晶片尺寸相当时，大角度探头在工件中的扩散角更大。

    2.2 测试中影响结果的其他因素

    （1）声程问题：

          梁老的测试中应该是假设主声束与扩散声束是平行的，忽略因入射角度不同导致的声程不同，-6dB扩散角与主声束对同一深度处反射体的声程是有差别的，但该因素对上下扩散角测试结果的影响恰好相反，不知能否相互抵消。

          而不同角度的探头相比较，工件中的声程差别就较大了，声程增加即便是相同的扩散角度，其扩散范围也会大大增加。

    （2）声压往复透射率的问题：

          主声束与-6dB扩散声束的入射角度稍有差别，角度不同会导致有机玻璃与钢界面上的声压往复透射率不同，同样也会影响回波波幅。然而从下图可以看出，折射角在45°及62°附近时，声压往复透射率都近乎是单调的，因此该因素对上下扩散角度测试结果的影响也恰好相反，不知能否相互抵消。

3. 总结

    （1） 同晶片尺寸不同角度横波斜探头，在工件中的上下零值扩散角有较大差别。

    （2）利用同深度反射体对不同角度横波斜探头扩散角度范围测试时，由于声程不同，会使得测试结果没有可比性。

    （3）主声束与扩散声束的声程不同，以及主声束与扩散声束声压往复透射率不同，对测试结果的影响是否可以忽略有待讨论。