也议“爬波”

热度 5已有 766 次阅读2011-8-7 05:53

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≈α? 时,“残存”在第二介质中的纵波,故而写了此文。

1 当αL≈α?时,第二介质界面分散折射理论

      当探头发射的纵波,以αL≈α?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(α?+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(α?-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α?时,折射横波成分可能偏多;αL稍小于α?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≈α?,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≈α?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)

结论

     1)爬波是当αL≈α?时,留在第二介质中的纵波

    2) 当αL≈α?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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发表评论 评论 (3 个评论)

回复 梁金昆 2011-8-11 10:00
其实,纵波倾斜入射时,入射角αL在很大范围内,第二介质界面都存在分散折射现象。如αL小于第一临界角αI,折射纵波范围很大,但也必然有折射横波。此时,第二介质界面的分散折射现象,对折射纵波而言,不如αL≈αI明显而已。
回复 梁金昆 2011-8-21 06:22
hebutszb先生在介绍www.ndt.net论坛加拿大专家研究成果时,说了十分重要的一句话:“从声弹试验的录像截图中可以看出,工件中传播的声束(包括贴近边界的声束)无非是纵波和横波,并没有什么爬波。”我很赞尝这一结论,不承认什么“爬波”或“头波”。
回复 卡布奇诺 2014-6-30 00:12
来看看。学学嘻嘻

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