超声导波学习笔记:3倾斜入射法产生导波（下）

3.2讨论: 对薄钢件，超声波倾斜入射的折射定律在什么情况下失效？

超声波倾斜入射的折射定律，有三点重要结论:

1)当纵波入射角α_L‹αⅠ(第一临界角)时，工件(第二介质)中，既有纵波，又有横波;

2)当纵波入射角α_L在αⅠ和αⅡ(第一临界角)之间时，工件中，主要是横波;

3) 当纵波入射角α_L>αⅡ(第一临界角)时，主要是在工件表面传播的表面波。

以上三点结论，并未涉及到导波。对薄钢件，为什么超声波倾斜入射的折射定律失效了？折射定律在什么情况下失效---产生导波呢？

3.2.1 主流观点---折射波多次反射后，折射定律失效

目前，主流观点是:折射入薄板内的纵波、横波，将会在两个平行的边界之间产生多次的反射，这些波由于发生了复杂的干涉迭加，从而沿平行板面的方向行进，即平行的边界制导超声波在板内传播，折射定律失效。这样的一个系统称为平板超声波导。除此之外，圆柱壳、棒及层状的弹性体都是典型的波导。

笔者不赞同这一观点，因为按照这一观点，会得出两种结论:

第一，只要是薄钢件均会产生导波。

这一结论，无法解释JB/T4730.3第4.5章涉及薄壁管倾斜入射检测问题，见下文“4 回答两个帖子”。

第二，薄板中前一部分是纵波、横波的多次反射，它的后一部分是导波。

我认为，这种结论，是不可思议的。我推测:在薄钢件中，导波不可能与体波(纵波，横波)共存。

笔者注:至于什么是“薄钢件”或“板厚与波长相当的薄板”，也将在下文“4 回答两个帖子”讨论

3.2.2 我的观点---频率、入射角和工件厚度为特定值时，折射定律失效

GB/T12604.1《无损检测 术语 超声检测》，其第3.5条有如下术语和定义:

板波

兰姆波

在薄板整个厚度内传播的波型，仅能在入射角、频率和板厚为特定值时方可产生。

我同意标准关于特定值的说法，并认为:导波在薄钢件中的产生，也是“偶然”或“巧合”的，不是必然的，即仅能在入射角、频率和板厚为特定值时方可产生，在这种情况下，折射定律才失效;除此之外的大多数情况，折射定律还是有效的。我并不否认，导波的产生是折射波(横波，或横波与纵波)在壁厚之间产生了复杂的干涉和迭加，但在特定条件下，倾斜入射产生导波，是折射波进入薄钢件时，立即出现的，至多是在一个导波波长范围内出现的，并没有折射波的所谓多次反射。我坚持这一观点。

3.3 附注

在研究导波产生的资料中，鲜见导波不同模态与其幅度的关系曲线，笔者总感到缺了一个重要内容。