理论上超声远场的横向分辨力(修改稿)

1 横向分辨力的概念

横向分辨力表示对和声束轴线垂直的平面上两个反射点（反射体）的可分辨距离。可分辨距离越小，分辨力越好。

2 问题的提出

2.1 教材叙述

特压《超声检测》教材(2008版)第127页有这样的叙述:“横向分辨力取决于声束宽度”。现在的问题是:为什么横向分辨力取决于声束宽度？声束宽度与什么因素有关？

2.2 A型脉冲反射仪器仅有纵向分辨力

A型脉冲反射仪器仅有纵向分辨力，如上所述，对处于和声束轴线垂直的平面上两个反射点来说，它们一方面要与声轴大体垂直，另一方面又要求它们的声程差x至少(极限)应为半波长，这几乎是不可能的。那怎么确定横向分辨力呢？

3 相应声程处-6dB声束宽度等于横向分辨力

对处于和声束轴线垂直的平面上两个反射点来说，当相应声程处声束宽度，大于两个反射点距离，两个反射点的声程差又小于半波长，只能把两个反射波“合而为一”，当一个脉冲来显示。 当相应声程处声束宽度，小于或等于两个反射点距离时，才能把两点分开，因为不移动探头，不能分别得到它们各自波幅的最大值。所以，理论上的横向可分辨距离a应不小于相应声程处声束宽度D’(当使用圆形晶片，直探头的声束宽度，可称为声束直径)。D’越小，横向分辨力越高。那么，D’又该怎么计算呢？

4 D’的计算方法

设θ为-6dB对应的圆形晶片的半扩散角，则

sinθ=0.51(λ/D)

 当λ/D值很小时， tgθ≈sinθ=0.51(λ/D)

         D’=2. tgθ.x≈2X0.51(λ/D)

D’=1.02λ.x/D              (1)

式中: λ—标称波长;

      D—晶片直径;

      x—声程;

D’—声程x处的-6dB声束直径。

可分辨条件:

      a≥D’ =1.02λ.x/D        (2)

分析公式(2)可知:横向分辨力D’，与波长和声程成正比，和晶片直径成反比。对矩形晶片，也可按公式(2)大体上作定性理解。

5 笔者注

(1)有的资料，用第一零值半扩散角θ₀作为声束半扩散角，即

sinθ₀=1.22(λ/D)

这样计算的结果，声束直径D”大约为D’的两倍。因此，认为分辨力是D”的1/2。

(2)本文的计算公式，只起定性理解作用，实际应用，声束直径或宽度，最好用专门试块实测，特别是对于矩形晶片、斜探头。