超声波第一临界角怎么求

Ⅰ 我要高中物理全部公式，有文字的，高分

高中物理公式、规律汇编表
一、力学公式
1、胡克定律： F = kx (x为伸长量或压缩量,K为倔强系数，只与弹簧的原长、粗细和材料有关)
2、重力： G =mg (g随高度、纬度、地质结构而变化)
3、求F、的合力的公式：
F＝
合力的方向与F1成a角：
tga=
注意：(1)力的合成和分解都均遵从平行四边行法则。
(2)两个力的合力范围：úF1－F2ú£F£F1+F2
(3)合力大小可以大于分力、也可以小于分力、也可以等于分力。
4、两个平衡条件：
（1）共点力作用下物体的平衡条件：静止或匀速直线运动的物体，所受合外力
为零。
åF=0 或åFx=0 åFy=0
推论：[1]非平行的三个力作用于物体而平衡，则这三个力一定共点。
[2]几个共点力作用于物体而平衡，其中任意几个力的合力与剩余几个力
（一个力）的合力一定等值反向
( 2 ) 有固定转动轴物体的平衡条件：力矩代数和为零．
力矩：M=FL (L为力臂，是转动轴到力的作用线的垂直距离）
5、摩擦力的公式：
(1 ) 滑动摩擦力： f=mN
说明：a、N为接触面间的弹力，可以大于G；也可以等于G;也可以小于G
b、m为滑动摩擦系数，只与接触面材料和粗糙程度有关，与接触面
积大小、接触面相对运动快慢以及正压力N无关.
(2 )静摩擦力：由物体的平衡条件或牛顿第二定律求解,与正压力无关.
大小范围： O£f静£fm (fm为最大静摩擦力，与正压力有关)
说明：
a、摩擦力可以与运动方向相同，也可以与运动方向相反，还可以与运动方向成一定夹角。
b、摩擦力可以作正功，也可以作负功，还可以不作功。
c、摩擦力的方向与物体间相对运动的方向或相对运动趋势的方向相反。
d、静止的物体可以受滑动摩擦力的作用，运动的物体可以受静摩擦力的作用。
6、浮力： F=rVg (注意单位)
7、万有引力： F=G
(1)．适用条件 (2)．G为万有引力恒量
(3)．在天体上的应用：（M一天体质量 R一天体半径 g一天体表面重力
加速度）
a、万有引力=向心力
G
b、在地球表面附近，重力=万有引力
mg = G g = G
c、第一宇宙速度
mg = m V=
8、库仑力：F=K (适用条件)
9、电场力：F=qE (F与电场强度的方向可以相同，也可以相反)
10、磁场力：
（1）洛仑兹力：磁场对运动电荷的作用力。
公式：f=BqV (B^V) 方向一左手定
（2）安培力：磁场对电流的作用力。
公式：F= BIL（B^I）方向一左手定则
11、牛顿第二定律： F合=ma或者åFx=m axåFy=m ay
理解：（1）矢量性（2）瞬时性（3）独立性
（4）同体性（5）同系性（6）同单位制
12、匀变速直线运动：
基本规律： Vt=V0+ a t S = vot+a t2几个重要推论：
(1) Vt2－V02= 2as （匀加速直线运动：a为正值匀减速直线运动：a为正值）

(2) AB段中间时刻的即时速度:
Vt/ 2==
(3) AB段位移中点的即时速度:
Vs/2 =
匀速：Vt/2=Vs/2 ;匀加速或匀减速直线运动：Vt/2<Vs/2
(4)初速为零的匀加速直线运动,在1s、2s、3s­……ns内的位移之比为12：22:32
……n2；在第1s内、第2s内、第3s内……第ns内的位移之比为1：3：5……
(2n-1); 在第1米内、第2米内、第3米内……第n米内的时间之比为1：：
……(
(5)初速无论是否为零,匀变速直线运动的质点,在连续相邻的相等的时间间隔内的位移之差为一常数：Ds = aT2 (a一匀变速直线运动的加速度 T一每个时间间隔的时间)
13、竖直上抛运动：上升过程是匀减速直线运动，下落过程是匀加速直线运动。全过程是初速度为VO、加速度为-g的匀减速直线运动。
（1）上升最大高度：H =
(2) 上升的时间：t=
(3) 上升、下落经过同一位置时的加速度相同，而速度等值反向
(4) 上升、下落经过同一段位移的时间相等。
从抛出到落回原位置的时间：t =
（6）适用全过程的公式：S = Vot一g t2 Vt= Vo一g t
Vt2一Vo2=一2 gS （S、Vt的正、负号的理解）
14、匀速圆周运动公式
线速度: V=wR=2f R=角速度：w=
向心加速度：a =2f2R
向心力： F= ma = m2R= mm4n2R
注意：（1）匀速圆周运动的物体的向心力就是物体所受的合外力，总是指向圆心。
（2）卫星绕地球、行星绕太阳作匀速圆周运动的向心力由万有引力提供。
（3）氢原子核外电子绕原子核作匀速圆周运动的向心力由原子核对核外电子的库仑力提供。
15 直线运动公式：匀速直线运动和初速度为零的匀加速直线运动的合运动
水平分运动：水平位移：x= vot 水平分速度：vx= vo
竖直分运动：竖直位移：y =g t2竖直分速度：vy= g t
tgq= Vy= VotgqVo=Vyctgq
V = Vo=Vcosq Vy= Vsinq y Vo
在Vo、Vy、V、X、y、t、q七个物理量中，如果x )qvo
已知其中任意两个，可根据以上公式求出其它五个物理量。vy v
16动量和冲量：动量：P = mV 冲量：I = F t
17动量定理：物体所受合外力的冲量等于它的动量的变化。
公式：F合t = mv’一mv (解题时受力分析和正方向的规定是关键)
18动量守恒定律：相互作用的物体系统，如果不受外力，或它们所受的外力之和为零，它们的总动量保持不变。（研究对象：相互作用的两个物体或多个物体）
公式：m1v1 + m2v2= m1v1‘+ m2v2’或Dp1=一Dp2 或Dp1+Dp2=O
适用条件：
（1）系统不受外力作用。（2）系统受外力作用，但合外力为零。
（3）系统受外力作用，合外力也不为零，但合外力远小于物体间的相互作用力。
（4）系统在某一个方向的合外力为零，在这个方向的动量守恒。
18功： W = Fs cosq (适用于恒力的功的计算）
（1）理解正功、零功、负功
（2）功是能量转化的量度
重力的功------量度------重力势能的变化
电场力的功-----量度------电势能的变化
分子力的功-----量度------分子势能的变化
合外力的功------量度-------动能的变化
19 动能和势能：动能：Ek=
重力势能：Ep= mgh (与零势能面的选择有关)
20 动能定理：外力对物体所做的总功等于物体动能的变化（增量）。
公式： W合=DEk= Ek2一Ek1= 21 机械能守恒定律：机械能=动能+重力势能+弹性势能
条件：系统只有内部的重力或弹力做功.
公式： mgh1+或者DEp减=DEk增
22 功率： P = (在t时间内力对物体做功的平均功率)
P = FV (F为牵引力，不是合外力；V为即时速度时，P为即时功率；V为平均速度时，P为平均功率；P一定时，F与V成正比）
23简谐振动：回复力： F =一KX 加速度：a =一
单摆周期公式： T= 2 (与摆球质量、振幅无关）
*弹簧振子周期公式：T= 2 (与振子质量有关、与振幅无关）
24、波长、波速、频率的关系：V=lf =（适用于一切波）
二、热学：
1、热力学第一定律： W + Q =DE
符号法则：体积增大,气体对外做功,W为“一”；体积减小,外界对气体做功,W为“+”。
气体从外界吸热,Q为“+”；气体对外界放热,Q为“-”。
温度升高,内能增量DE是取“+”；温度降低,内能减少，DE取“一”。
三种特殊情况：(1)等温变化DE=0，即W+Q=0
(2)绝热膨胀或压缩：Q=0即W=DE
（3）等容变化：W=0，Q=DE
2 理想气体状态方程：
（1）适用条件：一定质量的理想气体，三个状态参量同时发生变化。
（2）公式：恒量
（3）含密度式：
*3、克拉白龙方程： PV=n RT= (R为普适气体恒量，n为摩尔数）
4、理想气体三个实验定律：
（1）玻马—定律：m一定，T不变
P1V1= P2V2或PV =恒量
（2）查里定律： m一定，V不变
或或Pt= P0(1+
(3)盖·吕萨克定律：m一定，T不变
V0(1+
注意：计算时公式两边T必须统一为热力学单位，其它两边单位相同即可。
三、电磁学
（一）、直流电路
1、电流强度的定义： I =（I=nesv）
2、电阻定律：（只与导体材料性质和温度有关，与导体横截面积和长度无关）
3、电阻串联、并联：
串联：R=R1+R2+R3+……+Rn
并联：两个电阻并联： R=
4、欧姆定律：（1）、部分电路欧姆定律： U=IR
（2）、闭合电路欧姆定律：I =ε r
路端电压： U =e－I r= IR R
输出功率： = Iε－Ir =
电源热功率：
电源效率：= =
（5）．电功和电功率：电功：W=IUt 电热：Q=
电功率：P=IU
对于纯电阻电路： W=IUt= P=IU =( )
对于非纯电阻电路： W=IUt> P=IU>
（6）电池组的串联每节电池电动势为`内阻为，n节电池串联时
电动势：ε=n内阻：r=n
(7)、伏安法测电阻：
（二）电场和磁场
1、库仑定律：，其中，Q1、Q2表示两个点电荷的电量，r表示它们间的距离，k叫做静电力常量，k=9.0×109Nm2/C2。
（适用条件：真空中两个静止点电荷）
2、电场强度：
（1）定义是：
F为检验电荷在电场中某点所受电场力，q为检验电荷。单位牛/库伦（N/C），方向，与正电荷所受电场力方向相同。描述电场具有力的性质。
注意：E与q和F均无关，只决定于电场本身的性质。
（适用条件：普遍适用）
（2）点电荷场强公式：
k为静电力常量，k=9.0×109Nm2/C2，Q为场源电荷（该电场就是由Q激发的），r为场点到Q距离。
（适用条件：真空中静止点电荷）
（2）匀强电场中场强和电势差的关系式：
（3）其中，U为匀强电场中两点间的电势差，d为这两点在平行电场线方向上的距离。
3、电势差：
为电荷q在电场中从A点移到B点电场力所做的功。单位：伏特（V），标量。数值与电势零点的选取无关，与q及均无关，描述电场具有能的性质。
4、电场力的功：
5、电势：
为电荷q在电场中从A点移到参考点电场力所做的功。数值与电势零点的选取有关，但与q及均无关，描述电场具有能的性质。
6、电容：（1）定义式：
C与Q、U无关，描述电容器容纳电荷的本领。单位，法拉（F），1F=106μF=1012pF
（2）决定式：
7、磁感应强度：（）
描述磁场的强弱和方向，与F、I、L无关。当I // L时，F=0，但B≠0，方向：垂直于I、L所在的平面。
8、带电粒子在匀强磁场中做匀速圆周运动：
轨迹半径：
运动的周期：
（三）电磁感应和交变电流
1、磁通量：（条件，B⊥S）单位：韦伯（Wb）
2、法拉第电磁感应定律：
导线切割磁感线产生的感应电动势：（条件，B、L、v两两垂直）
3、正弦交流电：（从中性面开始计时）
（1）电动势瞬时值：，其中，最大值
（2）电流瞬时值：，其中，最大值（条件，纯电阻电路）
（3）电压瞬时值：，其中，最大值，是该段电路的电阻。
（4）有效值和最大值的关系：（只适用于正弦交流电）
4、理想变压器：（注意：U1、U2为线圈两端电压）
（条件，原、副线圈各一个）
5、电磁振荡：周期，
四、光学
1、折射率：（，真空中的入射角；，介质中的折射角）
（，真空中光速。，介质中光速）
2、全反射临界角：
（条件，光线从光密介质射向光疏介质；入射角大于临界角）
3、波长、频率、和波速的关系：
4、光子能量：（，普朗克常量，=6.63×1034JS，，光的频率）
5、爱因斯坦光电方程：
极限频率：
五、原子物理学
1、玻尔的原子理论：
2、氢原子能级公式：
氢原子轨道半径公式：
（n=1，2，3，……）
3、核反应方程：
衰变：（α衰变）

Ⅱ 　声波法

固体中的机械波是声波。由于其作用力的量级所引起的变形在线性范围，符合虎克定律，也可称其为弹性波。声波检测和浅层地震、面波勘探同属弹性波“动测”技术。

声波检测（Sound Wave Detecting）所使用的波动频率从几百赫到50千赫（现场原位测试）及50到500千赫（岩石及砼样品测试），覆盖了声频到超声频，但在检测声学学科领域中称其为“声波检测”。其测试原理与浅层地震相同，但使用频率及测时精度均高于浅层地震勘探。

应提及的是，这里所阐述的声波检测包含被动声波检测，即不需要振源的地声检测技术。

12.3.1基本原理

声波检测技术中有三个声学参量，即声速（俗称波速）、声波波幅及频率，可对介质的物性做出评价。当前应用最多的是声速，其次为波幅，频率参量也日渐加入应用。

声波可以评价岩体（及混凝土）的性状，更可提供物理力学参数，但固体的声速和介质的几何尺寸有关。无限体（大块的岩体）、一维杆（防滑桩）、二维板（挡土墙）的声速表达式中的动弹性力学参数不尽相同，边界条件不一样，有必要对它们分别讨论。

12.3.1.1无限（无界）固体介质中的声速

无限体指的是介质的尺寸远比波长λ

波长A是一个基本的声参量，其物理含意是声波波动一个周期T所传播的距离。所以A=T·C式中C为声速。而周期 T与频率f存在T=1/f，因此A=T·C=C/f。大，理论及实验证明，当介质与声波传播方向相垂直的尺寸D＞(2～5）λ，此时的介质可认为是无限体。

声速是介质质点弹性振动的传递（传播）速度。由弹性理论可知，在无限固体介质中由应力引起弹性应变过程的波动方程为：

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式中：θ为体积膨胀率，

表示在声波扰动下体积相对变化；u_x、u_y、u_z分别为x、y、z方向的位移；λ、μ为拉梅常数；▽²为拉普拉斯算子，

；p为介质密度。将12.6式中的第一式对x求导，第二式对y求导，第三式对z求导，然后相加，可得：

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设

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式中：E为弹性模量；σ为泊松比，两者都是介质的弹性常数，它们与拉梅常数λ、μ之间有一定互换关系。将（12.8）式代入（12.7）式，可有：

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显然，（12.9）式中的C_l具有速度的量纲，代表介质内由质点振动传递过程引起的体积膨胀率的传播速度，也就是纵波的传播速度，人们常用v_P表示。即：

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纵波的质点振动传播的物理过程可用图12-6a表示。可见，质点的振动和传播方向是一致的。

图12-6纵波及横波质点传播过程

从三维角度看，质点的振动还可以与传播方向相垂直，这种波动称之为切变波或横波，它不引起固体微元的体积变化，故从12.6式中令θ＝0可求得：

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式中：C_t代表横波传播速度，人们常用v_s表示。

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式中：G为剪切模量。横波的质点振动传播的物理过程可用图12.6b表示。

（1）声速与弹性力学参数：由（12.10）及（12.12）式可见，只要测取岩体的纵波及横波声速v_p及v_s，并已知岩体密度p的情况下，便可以获取岩体的动弹性模量E、剪切模量 G及泊松比σ，对岩体的动力学特征做出评价。故动弹性力学参数可由下列公式计算：

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（12.14）及（12.15）式中v_P及v_S以m/s计，p以kg/m³计，E、G的单位为Pa。

（2）用v_P/v_s评价岩体质量：泊松比σ反映的是岩体弹性性能，即在应力作用下产生纵向（应力方向）相对变形量与横向（应力垂向方向）相对变形量之比的倒数，反映的是岩体的“软”、“硬”程度。由于泊松比与纵、横声速之比有着密切的关系，所以常用纵、横波速度之比来反映岩体的物理性状。纵、横波速度比v_P/v_s与泊松比σ的关系如表12-5。

显然，v_P/v_s值越大，岩体越“软”。通过大量的统计，v_P/v_s的量值与岩体的完整程度如表12-6。

表12-5纵横波速度比 v_p/v_s与泊松比σ的关系

表12-6v_P/v_s的量值与岩体的完整程度

（3）声速岩体完整性指数：评价岩体的质量也可以只用纵波声速。例如“工程岩体分级标准”（GB50218-94）规定，可以用岩体的纵波波速v_Pm与岩石的纵波声速v_Pr按（12.6）式测算出岩体完整性指数K_v。

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显然岩体包含的裂隙、节理比小体积的岩石要少，故 K_v＜1。可见，它反映的是岩体的完整程度。由完整性指数，可对岩体的工程力学性质进行分类，如表12-7。

表12-7工程兵某部的岩体分类研究

（4）声速与岩性：不同岩性由于其结构、矿物组合、成因、地质年代等因素的不同，声速是不同的。又由于节理、裂隙等结构因素，它们的声速并不固定，而分布在一定范围。表12-8是常见到的几种有代表性岩体的纵波声速统计值。

表12-8常见岩体的纵波声速统计值

（5）声速与岩体风化：同一种岩性风化程度的不同其声速有着明显的区别（表12-9）。以长江三峡三斗坪坝岩体风化程度与纵波声速为例，说明用纵波声速划分岩体风化的可行性。

表12-9风化岩石纵波声速值（波速单位km/s)

（6）声速与岩体的裂隙：众所周知，岩体裂隙无论是原生的还是后期因地应力作用产生的次生裂隙，裂隙的出现便是岩体风化的开始。所以，有必要论述声速与岩体裂隙及风化相关的机理。

声学理论中的“惠更斯原理”对这一机理做出了合理的解释。惠更斯原理指出：弹性介质中，在某一时刻 t，声波波前上的所有点，均可视为该时刻开始振动的新的点振源，各点振源产生新的球面波，这些球面波在 t＋△t后波前的包络的叠加组合，形成新的波前，如此循环不已。故当波动的前方有裂隙存在时，在裂隙尖端所产生的新的点振源将可绕过裂隙继续传播，形成波的“绕射”。绕射的过程声线“拉”长，声时（声波传播的耗时）加长，使视声速降低，故声速不仅可对岩体的风化程度加以划分，对岩体中存在的裂隙有着极为敏感的反映，特别是张裂隙。

（7）声速与岩体结构的关系：岩体的结构可分为四类：整体块状结构、层状结构、碎裂结构、散体结构。声波在整体块状结构中的传播速度最快。后三类结构中，由于岩体的节理裂隙发育程度不相同，声波在这种非均质介质中传播，将会在不同的波阻抗界面产生波的反射、折射、波形转换等，使声线拉长，从而使声速随结构的复杂而降低。但在声波的传播中还有一个原理，即“费玛原理”。费玛原理指出：声波从一个点向另一个点传播，会沿着最短、最佳、最不费时的路径传播。这就决定了随着岩体结构的不同，声波的传播走时是会有一定规律的，其关系如表12-10。

表12-10声速与岩体结构

（8）声速与地应力：裂隙对声速的影响称之为“裂隙效应”。岩体受到外界应力作用时，其变形首先是裂隙的压密，由此可使声速提高。但当应力超过强度极限，岩体又会出现新的裂隙而使声速下降。图12-7是四块岩石试块（砂岩）应力与声速关系的实测曲线。

图12-7岩石应力与超声波波速的关系

P—压力方向；F—发射换能器；S—接收换能器

根据上述原理，对岩体做应力释放处理测取应力释放前后的声速，然后再对取得的岩心加压测量其声速，可推测出地应力的量值及方向。

12.3.1.2有限固体介质中的声速

（1）一维杆的声速：固体介质的尺寸和波长满足下列关系称为一维杆。即：

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式中：λ为波长，D是一维杆直径，L是一维杆的长度。这时杆轴线方向的纵波声速存在下列关系：

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显然，

与无限体的纵波声速相差

0.25,

，见（12.10式），当σ＝0.2～

（2）二维板的声速：当固体二维板在x及y方向的尺寸远大于：方向尺寸，且z方向的尺寸L_z＜λ时，二维板在x及y方向的纵波声速如下：

而横波声速不依赖几何尺寸。

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讨论—维杆及二维板的纵波声速，目的在于对滑坡体治理时可能采用抗滑桩及挡土墙等工程治理措施，其施工质量的检测大多会采用声波透射法及声波反射法。对于正常声速的取值及动弹性力学参数的测算，分别应使用（12.8式）及（12.9式）。抗滑桩使用混凝土的情况较多，一维杆使用反射波法对混凝土优劣的声速划分与用声波透射法不同，见表12-11。其不同的原因是反射波使用的声波频率在1kHz左右（A=4m左右）属一维杆的纵波声速，而声波透射法使用30kHz左右的频率（λ＝0.13m左右）属无限体的声速。

表12-11测桩混凝土声速分级

12.3.1.3声波的反射、折射及波型转换

声波在固体介质中的反射、折射及波型转换是岩体及砼声学检测的重要理论依据。

（1）垂直入射时的反射及透射：当固体介质不连续时，如存在波阻抗界面（波阻抗的定义是介质密度ρ与声速c的乘积，即Z＝ρc），如图12-8，如声波传播的声线与x=n的界面相垂直，则为垂直入射。在该界面处，质点振动振速 v及振动产生的声压P具有声压连续及振速连续，如下：

图12-8声波（平面波）的入射、反射及透射示意图

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式中：P、v为入射声速的声压及振速；P₁、v₁为反射声压与振速；P₂、v₂为透过的声压及振速。将波阻抗Z＝ρc关系代入上式可求出：

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（12.22）式中的R_P为声压反射系数，（12.23）式中的_Rv为振速反射系数。它们从不同角度说明声波反射的同一物理现象，声压反射系数说明了反射时质点振动的应力关系。同理可推导出声压透过系数。

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垂直反射比较简单，不产生波型转换。

（2）斜入射时的反射、折射及波型转换：如果在波阻抗界面处入射声波不是垂直入射，将产生反射、折射及波型转换，其规律见图12-9及图12-10。

图12-9声波斜入射时的反射示意图

注：

(a）纵波斜入射；（b）横波斜入射

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反射、折射规律遵循Snell定律，如（12.25）式：

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式中：α_l、

β_l、β_t的含意见图12-9及图12-10。由（12.25）式可得到一个重要的入射角，称为第一临界角α_i：

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该式说明：当纵波入射角等于第一临界角时，在比第一层介质声速高的第二层介质中的折射角等于90°，即折射波在第二层介质表面滑行。

（3）斜入射时的反射及折射系数：图12-9(a）纵波斜入射的反射系数 R_P（如式12.27），而图12-10(a）中声波的透过系数R_T（如式12.28）：

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（12.27）式及（12.28）式中的Z₁＝ρ₁c₁,Z₂＝ρ₂c₂，分别为上下层介质的波阻抗。

（4）声波的绕射及散射：用惠更斯原理可解释声波的绕射，前文已述及，不再赘述。

声波在介质中传播，如介质中含有随机分布的不同波阻抗的颗粒，而这些颗粒的几何尺寸 r＜λ（λ为波长），这时声波将被这些颗粒反射而散射开来，使声波不能全部向前传播形成声能的损失，这种现象称为散射。

12.3.1.4声波的波幅及声波的衰减

声波的传播是质点振动的传递过程，单位时间传递的距离就是“声速”，而质点在振动传递过程中其振动的幅度便是声波的“波幅”。声波波幅会随着质点振动相互碰撞，在将动能转换成热能的过程中，质点振动的能量耗损使其振动幅度渐减，称之为声波的衰减。声波的衰减显然随介质材质、结构及声波频率的不同而各异，同一种介质，声波频率高衰减快。

在声波检测技术的应用中，目前还没有用声波的衰减评价被测介质特性，而是通过测量声波波幅的变化检测诸如岩体内裂隙的发育情况、风化特征以及混凝土内部的各种缺陷等。

声波的波幅A与传播距离有下列关系：

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两式中：A_m为发射点的声波波幅；α为声波衰减系数，l为传播距离。（12.29）式适用平面波，（12.30）式适用球面波。

12.3.1.5声波的频率

由富氏变换可知，声波检测发射的脉冲波是由多个不同频率的正弦波组成。在岩体中随着传播距离加大，或由于岩体裂隙的发育程度、风化程度的不同，接收到的脉冲波的高频信号衰减快，使接收信号的主频（能量最丰富的频率）降低。故接收到的声波信号的频率特性，可反映出岩体的物理性状。

12.3.1.6声发射现象与凯萨效应

当岩体受到外力作用，例如地下残余应力、人为或自然界对岩体产生扰动引发的应力集中等，超过岩体的强度时，岩体内部将被破坏。这种破坏往往要经历一个过程，开始时局部产生微破裂，出现一些新的裂隙，当外应力增加，这种破裂的数量（次数）增加，新生的裂隙增加并延伸，外应力增加到一定程度后，最终造成整块岩体破损坍塌。在上述岩体受力破坏的过程中，每产生一次破裂，能量被释放并转换成一次脉冲波动，形成一组声脉冲，称为“声发射”。每出现一次声发射，即为一次声发射“事件”。

声发射现象产生的脉冲声波的频谱甚为丰富，据国外文献及国内有关单位研究，其频率的上限到兆赫，下限到千赫。因此，可以在距离声发射点几十米以外接收到声发射信号，一般接收仪器接收到的是主频数千赫以下的声发射脉冲波组。由所接收到声发射事件的次数、单位时间内事件数，及声发射信号的波幅强度等动力学特征，可对岩体是否失稳进行预报。

岩体声发射现象，还有一个特殊效应系由凯萨氏发现，定名为“凯萨效应”。从岩体上取下一块完整的岩石试样，放在材料试验机上缓缓施加压力，在所加压力未超过它历史上所受到应力之前，是不会发生声发射的。由此，从加压后开始出现声发射现象之前的一级压力，即为该岩体历史上所受到的最大应力。

12.3.2观测方法

声波检测（主动式）的全过程，可用图12-11加以说明。当今声波检测仪均已数字化，现以数字化声波检测仪的发射、接收、数据采集及信号处理过程说明声波检测的观测原理。

图12-11声波检测（主动式）原理框图

（1）声波的发射：传统的声波仪用压电型换能器的逆压电效应将电脉冲信号转换成机械振动，向岩体辐射声波，其透射距离在10m以内（频率20～50kHz）。为加大穿透距离，声波仪也可以用电火花、锤击等单次瞬态激励振源向岩体发射声波（频率约3kHz以下）。

（2）声波的接收：传统的声波仪多使用压电型接收换能器的压电效应，将经岩体传播后的声波信号转换成电信号，这些信号携带了岩体的物理力学及地质信息。

（3）放大及数据采集：见图12-11，由接收换能器送出的信号先经接收放大系统加以适当的放大，再经A/D转换数据采集系统对放大后的信号由A/D转换器将模拟信号转换成二进制数字信号，并按采样的时间顺序存储在随机存储寄存器（RAM），再将这些离散的二进制数字信号送入微电脑，最终接收换能器接收到的声波信号波形显示在电脑显示屏上。目前最高档的声波检测仪，在将波形显示在屏幕上的同时，可将接收信号的首波波幅及首波的到达时间（即声时）自动加以判读，同时加以显示。接收到的波形、波幅、声时等可存入电脑的硬盘或软盘，用作下一步的分析处理。上述声波信息可在专用的数据与信息处理软件的支持下，对被测介质作出评价。

（4）被动式声波检测：岩体中的声发射信号、滑坡体蠕动产生的摩擦声信号统称为“地声信号”。对这些信号的接收过程与图12-11基本相同，只不过没有声波发射系统，但接收是多通道的（三个以上），故称之为被动式声波检测。另一个重要的不同点是，它需要计时系统，记录出现地声的时刻，同时需对地声脉冲信号的主频、波幅量化处理后存储记录，统计出地声事件出现的频度。被动式声波检测仪必须长时间连续工作，提供不间断的观测记录。地声监测是地质灾害的勘查手段之一，对于研究地质灾害发展规律十分重要。

12.3.3检测方法

由检测对象及检测目的的不同，声波检测有多种方法。

12.3.3.1透射法

发射的声波经被测介质传播透过后，由接收换能器接收的测试方法为透射法。

（1）表面测试：工程场地的岩体、混凝土，如需检测内部结构特性、缺陷及力学性能，而目标体又有外露的测试面，可采用对测法，如图12-12(a）；只有一个检测面时，可采用平面测试法，如图12-12(b）。

表面测试多用于地下洞室、隧道、边坡、大型桥墩等如图12-13。

图12-12表面测试原理图

I—声波检测仪；T—发射换能器；R—接收换能器；M—检测介质

图12-13声波表面测试示意图

1～3—隧道及洞室；4—桥墩类

＞发射点；接收点

（2）跨孔测试：在两个相距一定距离的钻孔中，分别放入发射振源和接收换能器，如图12-14。具体方法有同步提升测试法，图12-14(a）；斜测法，如图12-14(b）；及扇面测试法，如图12-14(c）。

跨孔测试用于孔间岩体破碎带、岩溶、滑坡的滑带（床）的测试；扇面测试用于声波层析成像（CT）测试。此外，跨孔测试还用于防滑桩、挡土墙等地质灾害防治工程的工程质量检测。

如图12-15，在钻孔地面旁敲击，孔中用三分量检波器（或压电换能器）接收。横敲木板可测取地层横波声速，直接敲地面测取纵波声速。地面—孔中测井可用于测取地层动力学参数，划分地层，对滑坡体进行检测，掌握滑床（带）部位、物理性状等。

图12-14声波跨孔测试示意图

T—发射振源；R—接收换能器；H—钻孔

12.3.3.2折射法——单孔一发双收声测井

如图12-16，发射换能器 T近似点振源，故总有一条声线满足第一临界角，这时进入岩体的声波折射角为90°，射波沿孔壁滑行，以后又被相距L的R₁及相距为L＋△L的R₂接收，其声时分别为t₁及 t₂。声速v_P为：

图12-15声波地面—孔中测试示意图

I—声波仪；R—三分量检波器；B—帖壁气囊；M—岩体；H—钻孔；W—激振木板；P—压力；F—正向激振；F′—反向激振I—声波仪；T—发射换能器；R₁、R₂—接收换能器；M—岩体；H—钻孔

图12-16单孔一发双收声波测井原理

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单孔－发双收声波测井用于岩体风化壳划分及强度评价，深部地层的构造、软弱结构面、破碎带埋深及发育的勘查。

一发双收声波测井必须注意的问题是，接收换能器R₁在接收到沿孔壁滑行折射波的同时，还能接收到由井液中直接传播的声波，因此必须保证滑行波的走时t_.小于井液中传播的声时t_w，才能保证正确的测试。由于岩体的声速大于井液的声速，所以，只要加大发射换能器 T与接收换能器R1之间的距离 L(L称源距）即可达此目的。通过计算可求得最小的源距 L_min有下列关系：

（12.32）式中D为钻孔直径；α为换能器外径；C_w为井液声速；C_m为岩体纵波声速的最低值。

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（12.31）式说明，当一发双收换能器的直径及源距确定后，所能适用的钻孔孔径也就被限制在一定范围之内。用其在钻孔中进行测试之前，应按（12.31）式核算一下是否适应孔径。

12.3.3.3反射法

图12-17是桩（或混凝土挡土墙）反射波测试示意图。用手锤或力棒敲击桩顶产生入射波T，在桩底（或有缺陷 F）产生反射波R(R′）。接收传感器 T_，先后接收到直达波D、缺陷反射R′及桩底反射波R，即可由检测仪器I将它们依次记录。由记录的波形可判断桩是否完整，或有无缺陷，以及桩身混凝土声速，并由声速推断混凝土质量（强度等级）、缺陷的位置。

图12-17桩（墙）反射波测试

I—仪器；H—手锤；Tr—传感器；P—桩（墙）；F—缺陷；E—地层；T—入射波；R—桩底反射波；R′—缺陷反射波；D—直达波

上述桩的反射波法，实际是一维杆的“零”偏移距反射波法（也就是浅层地震所谓的最小偏移距反射法）。按此原理，还可以对地下连续墙、挡土墙进行墙体的完整性及深度检测。依此类推，也可以对地下隧道开挖面前方的岩体破碎带、溶洞等不良地质体进行“零”偏移距反射波法测试，目前已取得较好的实测结果。

12.3.3.4岩石样品的声波测试

（1）岩石样品（试件）声波测试的目的。岩石样品多由钻探取芯或工程现场取样获取。测试岩石样品的目的是：获取无结构面的完整岩石声速，作为评价岩体完整性的基础数据；研究声速与应力间的关系；利用凯萨效应掌握历史上曾受到过的地应力的最大值；提供岩石动弹性力学参数 E_d、G_d、σ等。

（2）岩样的几何尺寸与测试频率的选择。岩石样品几何尺寸较小，按有关规程规定，其尺寸应为5×5×5(cm）、5×5×10(cm）、φ7×5及φ7×10(cm）。为了获取无限体的声速，必须采用高频换能器测取纵波、横波声速v_p、_v。频率的选取原则是 D≥（2～5)A如2.1.1(B）节中的要求。因此，声波换能器的频率应在200～1000kHz，仪器的测量声传播时间的分辨率，应达到0.1μs。

表12-12多种声波检测方法总汇

（3）岩石样品的加工要求，见原地质矿产部《岩石物理力学性质试验规程》（1986年12月颁布）。

12.3.3.5多种声波检测方法总汇

因检测目的的不同，声波检测有着多种测试方法，各种方法又随探测距离各异，出现多种发射振源及不同接收方式。各种声波检测方法的总汇如表12-12。

12.3.4信号处理

我国的声波检测仪已普遍实现数字化并领先于国际水平。数字化的实现，加速了信号处理技术的提高。目前已在多个方面应用了信号处理技术，并开发出了相应的处理软件。

（1）为研究应用声波信号的频率特性，傅氏变换频谱分析技术普遍用于声波检测，并备有相应软件供用户使用；

（2）高、低、通数字滤波软件，用于滤除不同的干扰信号；

（3）积分处理对接收信号进行积分运算，将振动加速度信号转换成振动速度型信号及消除接收信号（直达波及反射波）的余振；

（4）多点平滑滤波将数字序列中的第i点信号（i=0、1、2、3、……N）与相邻的i+n个信号幅度相加除以i+n的值作为i点的波幅，目的是消除噪音使波形光滑；

（5）叠加处理将n次（n任选）发射、接收到数字信号序列逐点相加，使波幅增强，以提高信噪比，消除随机噪音。

上述信号处理软件，多已装入仪器，可以方便地调用。

12.3.5数据处理

数据处理的目的是用测取的声学参量，以及由它们衍生出的物理量评价岩体的结构、物理力学性能及混凝土结构强度、完整性等。

（1）声速计算：

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其含义与（12.10）式及（12.12）式相同。

（2）岩体完整性指数（K_v）：

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式中：vP_m为岩体纵波声速[km/s],vP_r为岩石试件纵波声速[km/s]。根据《工程岩体分级标准》（GB50218-94）,K_v定性划分岩体完整程度的对应关系如表12-13。

表12-13K_v定性划分岩石完整程度的对应关系表

（3）准岩体抗压强度（F_m）:

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式中：F_r为岩石试样的单轴抗压强度。

（4）岩体风化系数（I）：

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式中：

为完整岩体的纵波声速；

为风化岩体的纵波声速。

（5）动弹性力学参数：当测取了岩体及混凝土的纵波及横波声速，可求得下列动弹性力学参数

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（12.36）至（12.38）式中：v_P、v_s为纵、横波声速；ρ为密度。

12.3.6仪器设备

（1）水文地质工程地质专用声波测井仪见表12-14。

表12-14水文地质工程地质专用声波测井仪一览表

（2）典型超声波（声波）检测仪见表12-15。

（3）电火花振源：为加大声波穿透距离，可使用大功率电火花振源。其原理是：在高压储能电容上充4～8kV电压，然后通过电缆及放电电极在水中瞬间放电，使水高热气化，产生激励脉冲声波。其特点是：能量可控、一致性好、能量大。便携式电火花振源的能量可达300～700J（焦尔），湘潭市无线电厂生产，型号XW5512A。

表12-15典型超声波（声波）检测仪

（4）发射与接收换能器：由于声波测试方法的不同，需要有多种换能器，满足不同的测试要求。现有定型生产的各类换能器，表12-16所示给出了它们的名称及主要技术性能、外形尺寸、耦合方法及适应的测试方法。

表12-16定型生产的各类换能器

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Ⅲ 医生请进!!!

超声的基本知识:一、超声波的物理性能:正常人耳能听到的声音频率范围为20～20000Hz（赫兹），低于20 Hz者称为次声波，声源振动频率高于20000Hz者则称为超声波。超声波属于机械波，可在弹性介质中以固有的速度传播。超声在固体中的振动状态有纵波、横波、表面波三种，在液体和气体中只有纵波，医疗诊断用的是超声的纵波。超声波有三个基本物理量，即波长（λ）、频率（f）、和声速(C)，它们之间的关系为：C=λ.f 波长（λ）表示声波在介质中传播时两个相邻周期的质点之间的长度, 单位为毫米（mm）。频率（f）表示单位时间内质点振动的次数，以赫兹（Hz）为单位，在超声诊断中，使用频率范围通常为2.5～10 MHz (兆赫兹，1 MHz=1000000 Hz)。声速(C)表示超声在某种介质中的传播速度，即单位时间内传播的距离，单位为米/秒（m/s）。一般而言，固体物含量高者声速最高；含纤维组织（主要为胶原纤维）高者声速较高；含水量较高的软组织声速较低；体液中声速更低；含气脏器声速最低。在医学诊断中，超声在人体中的平均传播速度按1500 m/s计算。超声波的束射性：由于超声波频率高，波长短，在均匀介质中呈直线传播具有良好的束射性或指向性，因此可对人体组织器官进行定向探测。靠近声源的近场区声束宽度几乎相等，指向性较好，而远场区声束则有一定的扩散，扩散角与声源直径（D）及波长（λ）有关，即Sinθ=1.22λ/D。超声成像中需加用声束聚焦技术，以提高远场区的图像质量。超声波的反射：超声波在两种不同介质中传播时会发生反射。反射是指声波在界面上部分或全部返回的过程，它遵循以下定律：即①反射和入射声束在同一平面上；②反射声束与入射声束在法线的两侧；③反射角与入射角相等。超声能量的反射取决于相邻介质声阻抗的差别。声阻抗（Z）可以理解为超声在介质中传播时所遇到的阻力，它等于介质密度（ρ）与声速（C）的乘积，即Z=ρ.C ，单位为瑞利。超声波反射能量由反射系数（R1）决定，式中Z1和Z2代表介质1和介质2的声阻抗。R1=[(Z2-Z1)/(Z2+Z1)]2的平方。如果声阻抗相等（Z1=Z2），则R1=0，无反射产生，这种情况见于生理状态下胆囊内胆汁、膀胱内尿液和眼球玻璃体等，病变时可见于胸水、腹水、心包积液和囊肿等；如果声阻抗不同（Z1≠Z2），则R1≠0，反射存在；只要声阻抗差值大于1‰时，就会产生反射回波，所以超声波对人体软组织具有很高的分辨力。当两种介质的声阻抗相差很大时（Z1<<Z2），则R1很大，产生强反射，超声波几乎全部反射，如在空气和水或空气和组织的界面上。正因为如此，超声检查时要在探头与体表之间涂上适量的超声耦合剂，以减少空气的影响，减少声能的损失。此外，超声检查肺组织困难就是因为肺组织充满气体的缘故。人体软组织和实质性脏器的密度、声速、声阻抗与水相接近（因脏器内水的成分约占60％～70％），声阻抗差很小，因此反射很少，如在垂直于肝—肾分界面的入射声波中，反射回肝中的声能大约只占入射波能量的6%，其余的94%透过界面进入肾脏。总之，界面反射是超声波诊断的基础，没有界面反射就得不到需要诊断的信息，但反射太强，所剩余的超声能量就太弱，会影响进入到第二、三层介质中的超声能量，使诊断受到影响。超声波的折射：折射是指超声波在通过不同声速的介质时发生空间传播方向改变的过程。超声波的折射遵循折射定律，即入射角正弦与折射角正弦之比等于界面两侧介质的声速之比，即：SinQi/SinQt=C1/C2由上式可知，当入射声波垂直于界面时，不发生折射；当C2>C1时，随着入射角的增大，折射角也增大；当入射角逐渐增大到某一角度θ时，折射角达到90°，即折射波沿界面传播；而当入射角超过θ时，入射声波全部反射到介质1中，无声波进入介质2中，此时θ角称为全反射临界角。声波经液体入射人体皮肤，其临界角为 70°～80°,即入射角超过80°时，则无透射声波。如果声速相等就没有折射，声波在由一种介质进入另一种介质时不发生偏移。人体各种软组织的声速相当接近，因此其间发生很少的折射可被忽略掉，超声波可看成是直线传播。超声波的散射：超声波在传播的过程中，遇到远小于波长的微小粒子，超声波与微粒相互作用后，大部分超声能量继续向前传播，小部分能量激发微粒振动，形成新的点状声源并以球面波方式向各个方向发散传播，称为散射。探头可以在任何角度接收到散射波。人体组织器官内部的微小结构在超声场中能产生散射，是构成脏器内部图像的另一声学基础。红细胞的直径比超声波要小得多，它是一种散射体。多普勒血流仪即是利用血液中红细胞有较强的散射，才获得多普勒频移信号。超声波的绕射：绕射亦称衍射，当障碍物直径等于或小于λ/2时，则超声绕过该障碍物而继续前进，反射很少，这种现象叫作绕射。超声波波长越短，能发现的障碍物越小。这种发现最小障碍物的能力，称为显现力。此外，邻近超声束边缘的物体，虽然没有阻碍超声的传播，但会使一部分声波偏离原来的传播方向，沿其边缘绕行，绕过物体后又以接近原来的方向传播。绕射现象可导致某些被测体后方声影抵消，绕射现象是复杂的，它与障碍物的大小、声波波长等有关。超声波的衰减特性：超声波在介质中传播时，入射声能随传播距离的增加而减少的现象称为超声衰减。导致衰减的原因主要有超声反射、散射、声速的扩散和吸收。声速扩散是指声波随着传播距离的增加向声轴周围扩散而引起单位面积上声能量的减少，即声强减弱。这种衰减可以使用聚焦加以克服。吸收衰减是由于介质或人体组织“内摩擦”或粘滞性而转换成热能被组织“吸收”。吸收的多少与超声波的频率、介质的粘滞性、导热性、温度和传播距离等有关。人体不同组织对入射声能的衰减不同，其中以蛋白质的衰减最大，水分衰减最小，因此含水量多的组织声能衰减少。超声波的分辨力：超声波的分辨力系指能在荧光屏上分别显示两点的最小间距的能力。根据方向不同可分为纵向分辨力和横向分辨力。纵向分辨力：是指超声能区分平行于声速的两点间的最小距离，也称轴向分辨力。它取决于波长，通常频率越高，波长越短，纵向分辨率越高。单纯从理论上计算，能测到物体的最小直径，称做最大理论分辨力，在数值上等于λ／2，但实际显示的分辨力要低于理论分辨力5～8倍。横向分辨力：是指超声能区分垂直于声速的两点间的最小距离。它取决于声束直径的大小，如声束直径大则横向分辨力差。一般医用超声诊断仪的横向分辨力都比纵向分辨力差。多普勒效应：由于声源和接受体在介质中存在相对运动而引起所接收的振动频率不同于声源所发射的频率，其间有频率差（频移），其差别与相对运动的速度有关，此现象称为多普勒效应。其方程式为：fd=±2v.cosθ. fo／c或V=fd.c／2fo.cosθ式中fd为多普勒频移，fo为入射频率，V为接受体运动速度，C为声速,θ为入射波与运动方向（如血流方向）之间的夹角。由于入射频率和介质的声传播速度是恒定的，因此当声速与血流间夹角一定时，频移的大小取决于血流的速度，而频移fd可以用多普勒装置检测出来，根据上式自然就可求得血流速度V，这便是多普勒超声诊断仪用来检测人体血流速度的基本原理。多普勒频移fd范围一般在数百到数千赫兹之间，为人耳所能听到的音频范围内，所以检出fd后，可以发出声响并且监听。超声波的发射、接收和成像原理：超声波的发射和接收：超声波是机械波，可由多种能量通过换能器转变而成。医学诊断用的超声波发生装置是根据压电效应原理制造。经过人工极化过的压电晶体（如人工合成的压电陶瓷），在机械应力的作用下会在电极表面产生正、负电荷，即机械能转变为电能，此现象称为正压电效应；反之，将压电晶体置于交变电场中，晶体就沿一定的方向压缩或膨胀，即电能转变为机械能，此现象称为逆压电效应。超声波诊断仪主要由两部分组成，即主机与探头。探头也称为换能器，由压电晶体组成，用来发射和接收超声波。发射：超声波的发射是利用逆压电效应原理。当压电晶体受到高频交变电压作用时，将在厚度方向上产生胀缩现象，即机械振动，这个振动的晶片形成了超声波的声源，引起邻近介质形成疏密相间的波，即超声波。接收：超声波的接收是利用正压电效应原理。当界面反射回来的声波作用于探头的压电晶体时，相当于对其施加一外力，使晶体两边产生携带回声信息的微弱电压信号，将这种电信号经过放大、处理之后则能在显示屏上显示出用于诊断的声像图。超声波的成像原理超声成像主要是依据超声波在介质中传播的物理特性，其中最为重要的是超声波反射、散射的特性。人体各种器官与组织，包括病理组织均有它特定的声阻抗，当超声波在人体这一复杂的介质中传播时，因各组织之间存在着声阻抗差别和大小不同界面，从而产生不同的反射与散射。探头接收反射、散射回波信号，并根据其强弱用明暗不同的光点依次显示在荧屏上，通过不同的扫查方式显示出人体组织脏器各层面图象，称之为声像图。人体器官表面有被膜包绕，被膜与其下方组织的声阻抗差大，形成良好的界面反射，声像图上出现清晰而完整的周边回声，从而显示出器官的轮廓、形态与大小。超声成像中将来自大界面的反射波和散射体的散射波称为回波或回声，根据回声信息的多少，可大致分为以下几类：①无回声型：表明介质均匀，内无界面反射，透声性好。主要见于含液性器官如充盈的膀胱、胆囊等，或含液性病变如囊肿、积液等。②低回声型：表明介质均匀细小，声阻抗差值较小，反射弱。多见于实质而又均质的器官，如肝、脾等。③强回声型：表明界面声阻抗差值大，反射强。主要见于肺、胃肠及骨骼等。超声诊断仪的类型：应用于临床的A型、B型、M型和D型超声诊断仪都属于反射型超声诊断设备，它是根据超声在通过两种有差异的声阻抗界面时产生回波反射的原理而设计。A型 即幅度调制型。此法是以波幅的高低代表界面反射的强弱。当单一晶体超声束在传播中遇到人体内各种界面时，按照回波出现先后，从左到右依次按实际距离显示在示波屏水平线上，并按波的有无、多少、波幅高低、波形等，再结合体表多个方向，多点探测所描绘出病变大小等进行综合分析来判断疾病。它对于鉴别病变的物理性质、定位穿刺抽液等较为适用，是最早兴起和使用的一种超声诊断仪，由于其操作费时，缺乏直观图像以及B型诊断仪的推出，A型仪器现已基本淘汰不用。B型 即辉度调制型。此法是以光点的明暗度（灰阶）代表界面反射的强弱，反射强则亮，反射弱则暗。采用多晶体多声束连续扫描，每一单条声束上的光点连续从而构成一幅切面图像，并根据光点的有无、强弱、多少、分布等情况可以显示脏器或病变内部的二维图像。图像纵轴表示组织深度，横轴表示扫查的密度。当扫描速度超过每秒24帧时则能显示脏器的实际活动状态，称为实时显像。根据探头及扫描方式不同，可分为线型扫描、扇型扫描和凸弧型扫描等。B型超声尤其是现代实时灰阶B超能清晰、直观而逼真显示脏器或病变组织的形态、大小、内部结构以及毗邻关系等。因此，它是目前临床使用最为广泛的超声诊断仪，也是最基本的但最为重要的一种显像方式。M型 也属一种辉度调制型。它是将单声束超声波所经过的人体各层解剖结构的回声以“运动—时间”曲线的形式显示的一种超声诊断法。其图像纵轴代表人体组织自浅至深的空间位置，横轴代表扫描时间。此法主要用于心脏的检查，故称M型超声心动图。通常它与心脏实时成像结合使用，利用M型取样线来探测心脏结构的活动，精确测量心脏各时相的室壁厚度和房室大小等，测定心功能。D型 即多普勒超声，它是应用多普勒效应原理检测心脏、血管内血液流动时所反射回来的各种多普勒频移信息，以频谱或彩色的形式显示，所以分为频谱多普勒和彩色多普勒。1、频谱多普勒 它是将血流的信息以波形（即频谱图）的形式显示，其横轴代表时间，即血流显示的时相。纵轴代表频移，即血流的速度。在零位线上方的频谱代表血流朝向探头流动，在下方的频谱代表血流背离探头流动。频谱多普勒可提供血流速度与方向、血流时相与性质（如湍流、层流）等参数。同时可监听血液流动状态的声音称多普勒信号音，正常为悦耳的声音。根据发射和接收超声方式的不同可分为脉冲波多普勒和连续波多普勒两种。⑴脉冲波多普勒：采用单个换能器（探头）以短脉冲群方式发射超声，在发射间歇期又用以接收回声信号。探头在发射短脉冲群超声的间歇时间，选择性接收所需要检测位置的信号，这种选择性定位接收能力称为距离选通能力，所需检测的区域称为取样容积。脉冲多普勒可以定位取样来检测血流为其最大优点，但探查深度及检测高速血流受到限制。⑵连续波多普勒：采用两个换能器，一个连续发射超声波，另一个换能器连续接收回声信号，沿声束出现的血流和组织运动多普勒频移均被叠加接收并显示出来，缺乏距离选通定位能力。其优点是不受深度限制并可测高速血流。目前超声仪的连续波多普勒可测量的最大流速可达10m/s，完全可以满足临床上的需要。2、彩色多普勒 彩色多普勒可与B型超声、M型超声及频谱多普勒并用，该技术有以下三种类型。⑴ 彩色多普勒血流成像（CDFI）此法是在B型超声基础上，对血流的脉冲波多普勒信号进行彩色编码，以色彩形式来显示血流方向、血流速度及血流性质。通常以红、蓝、绿三色为基色，把朝向探头运动产生的正向多普勒频谱规定为红色，背离探头运动产生的负向多普勒频谱规定为蓝色，而方向杂乱的湍流定为绿色。除用颜色表示血流方向外，速度的快慢即频移的大小则用颜色的亮暗来表示。彩色信号均匀无颜色的变化为层流，湍流时色彩杂乱。CDFI是实时二维血流成像，它不仅能清晰显示心脏、血管的断面解剖，而且能直观显示血流分布情况。CDFI已广泛地应用于心脏和血管疾病的诊断，尤其对先天性心脏病、瓣膜病具有重要的临床应用价值。CDFI同样具有前述脉冲多普勒的使用限制，即探查深度与血流速度相互制约。当增加检测深度时，能检测的最大速度也下降。此外血流成像受超声入射角度的影响很大，当超声入射与血流方向的夹角为90о时，Cos90о=0, 则无多普勒效应发生，因此血流不能显示；其夹角为0о时，血流显示最佳。通常超声入射角不能大于60о。⑵ 彩色多普勒能量图（CDE） 它是对多普勒频移信号的振幅-频移曲线的面积即多普勒信号能量进行彩色编码显示。其能量大小主要取决于取样中的流速相同的红细胞相对数量的多少，因此不受超声入射角度的影响；显示的信号动态范围大，即从低速至高速等不同流速的血流均能显示。它的不足之处在于不能用彩色信号表示血流方向，不能表明血流速度的快慢，不能判断血流的性质。⑶ 彩色多普勒方向能量图（CCD）为混合彩色多普勒，即彩色多普勒血流成像技术与能量多普勒技术的混合。用不同的颜色编码表示血流方向，但以能量方式显示血流。通过这两种技术的互补，可为超声诊断提供更全面、更丰富的血流信息量。：超声伪像或称伪差是指超声显示的断面图像（包括二维声像图、彩色多普勒血流显像等），与相应的解剖断面或血流的流动轨迹图之间存在差异。这种差异使超声图像不同程度的失真，从而导致误诊或漏诊，因此必须加以识别。超声伪像主要与三种因素有关：①与超声传播过程中某些物理特性有关；②与仪器的质量和调节因素有关；③与人体组织内某些正常结构和生理因素有关。1混响伪像：超声垂直投射到平整的界面如胸壁、腹壁上，超声波可在探头和界面之间来回反射，出现多条等距离的回声，回声强度随深度而递减，也称多次反射。混响伪像多见于膀胱前壁、胆囊底、表浅囊肿及腹水中，可被误认为壁的增厚或肿瘤等，另外可掩盖局部的低回声小病灶而造成漏诊。含气的肺、肠腔可产生强烈的混响伴有后方声影，俗称“气体反射”。采取适当的加压检查、侧动探头以改变声束投射方向和角度、仪器近场抑制等方法，可使混响伪像减弱或消失。2多次内部混响：超声在器官组织的异物内（亦称“靶”内，如节育器，胆固醇结晶）来回反射，产生特征性的彗星尾征，此现象称内部混响。3切片厚度伪像：又称部分容积伪像。探头发射的超声束具有一定的厚度或称宽度，因此声像图其实是一定厚度以内空间回声信息的叠加图像。切片厚度伪像是因超声束较宽，扫查时断层较厚所引起。例如胆囊内出现邻近肝实质的点状回声，类似泥沙样结石。识别方法是改变体位，胆囊内假性泥沙样回声不会移动。4旁瓣伪像：旁瓣又称“侧瓣”，它围绕着主瓣（主声束）呈放射状分布，在人体组织中传播时，具有与主声束完全相同的声学特性。旁瓣伪像是由旁瓣反射回声造成，例如结石、肠腔气体等强回声两侧出现的“狗耳”征或称“披纱”征。因伪像特殊，容易识别。5声影：声影是超声束遇到强反射（如含气肺）或声衰减很高的物质（如骨骼、结石、钙化等），超声束不能到达这些物质的后方，在其后方出现条带状无回声区即声影。结石、钙化灶的声影很清晰，而气体反射引起的声影边缘模糊。6后方回声增强：当超声束通过声衰减很小的器官或病变时，在其后方的回声强度大于同一深度的邻近组织的回声。例如在膀胱、胆囊、囊肿等含液性结构的后方回声增强，尤其囊肿的后方最为明显。利用后方回声增强效应，通常可以鉴别液性与实性病变。7折射声影：折射声影又称边缘声影或边界效应。当超声入射角超过临界角（临界角是指入射角达到使超声全部从界面上反射而不能透过界面的这一角度）时，产生全反射，以至在界面后方出现声影。常见于球形结构（如囊肿）的侧缘后方或器官的两侧边缘（如肾的上、下极边缘），其声影为细狭条状，与结石、钙化灶的区别是结石等声影在病灶的正后方，而折射声影在病灶的侧缘后方。改变扫查角度有助于识别这种伪像。镜面伪像：超声波传播过程中遇到大而光滑的界面（类似平滑镜面）时产生反射，反射回声如遇到镜面附近的靶标后按入射途径折返，并再次经镜面反射回探头，此时在声像图上显示出镜面深部与此靶标距离相等形态相似的图像。镜面伪像常见于横膈附近，例如在肋缘下向上扫查右肝、横膈时，肝内单个病灶可在横膈的两侧同时显示。声像图上虚像即伪像总是位于实像的下方。识别这一伪像的基本方法是改变探头角度，变化声束方向，伪像将随即发生变化或消失。9闪烁伪像：人体组织器官的低频运动，如呼吸运动、心脏搏动、血管搏动都能产生低速的彩色信号，这些信号色彩较暗淡，闪烁出现并重叠于被检测的血流信号中，干扰了对血流成像部位的观察，这就是闪烁伪像。嘱咐屏气可清除呼吸运动带来的影响，而由心脏、血管搏动引起者却消除困难。10彩色混叠伪像：当被检测的血流速度超过超声仪发射超声脉冲重复频率（PRF）的1/2时（PRF/2是血流速度能被检测的极限，称为Nyquist频率极限），就会出现同一方向的血流其颜色发生反转，这就是彩色信号混叠现象。频谱多普勒同样也可出现频谱信号的折反，即在基线的反方向出现另一频谱信号。超声检查的优势与限度：超声检查的优势1超声强度低，频率高，对人体无放射性损伤、无痛苦；2对人体软组织有良好的分辨力，有利于识别微小病灶；3有A型、B型、M型和多普勒超声等，可根据不同需要选择使用；4灰阶切面图像层次清楚，信息量丰富，因此它接近于真实的解剖结构；5活动组织器官能作动态的实时显示，便于观察分析；6无需造影剂即可显示管腔结构，如腹腔大血管、肝静脉、门静脉和胆管等；7检查便利、快捷和灵活，能获取各种方位下的各种切面图像，病灶定位准确；8能准确判定各种先天性心血管畸形的病变部位和性质；9可检测心脏收缩与舒张功能，检测血流速度及血流量，监测卵泡发育过程等；10使用便携式超声诊断仪可方便急危重病人的床边检查。超声检查的限度1由于超声某些物理特性，对骨骼、含气脏器的检查受到限制；2过于肥胖受检者图像质量下降，不利于图像分析诊断；3超声显示范围较小，整体性不如X线、CT、MRI等。4对操作者的技术、手法要求甚高，图像质量和图像信息量受人为因素的影响较大。超声检查前病人的准备一）检查肝脏、胆囊、胆道及胰腺时须空腹，以防止胃肠内容物和气体的干扰。必要时饮水充盈胃腔，以此作“透声窗”，有利于胃后方的胰腺及腹内深部病变、血管等结构的显示。二）早孕、妇科、膀胱及前列腺等盆腔脏器或盆腔病变的检查，需适度充盈膀胱。三）行腹部超声检查前2天应避免胃肠钡剂造影和胆系造影，因钡剂可干扰超声检查。四）心脏、大血管及外周血管，浅表器官及组织的检查，一般无需特殊准备。心肌和心包疾病心肌病是指除风湿性心脏病、冠心病、高血压心脏病、肺心病和先天性心脏病等以外的主要以心肌病变为主要表现的一组疾病。按病因学分类：1原发性2继发性。原发性心肌病分三种： 1扩张型（充血型 ）2肥厚型（梗阻型 ）3限制型（闭塞型）扩张型心肌病：以心肌广泛性病变、收缩功能异常、全心扩大、心力衰竭为特征的心脏病。病理生理：心肌的变性和坏死---心肌松软---缺乏张力---心肌收缩力下降---心排血量减少---心室舒张末压增高---全心扩大（以左心系扩大为主）---心室壁变薄---二尖瓣三尖瓣环扩大---造成返流---心肌收缩力下降---血流缓慢---心尖部血栓形成。临床表现：充血性心力衰竭的症状。超声检查常选用左室长轴观、四腔观、五腔观，观察腔室大小、室壁厚薄、瓣膜开放，利用多普勒技术测定瓣口血流速度及有无返流。声像图特点A.切面超声心动图：1）四腔扩大，以左心房、心室为著，呈球形，左室流出道增宽；2）四个瓣膜开放幅度均减低，以二尖瓣为著，二尖瓣开口变小与扩大左室形成大心腔小瓣口的特征3）左室壁与室间隔厚度变薄，运动幅度小4）少数心尖部附壁血拴形成。B、M型超声心动图1）心室内径扩大2）主动脉波群运动减低，重搏波消失3）二尖瓣口开放小，类似“钻石样”改变曲线，EPSS＞15mm 4)室间隔及左室壁运动幅度减低，增厚率下降C多普勒超声心动图：1）二尖瓣、三尖瓣口在左、右心房侧返流束2）主动脉、肺动脉瓣口可见返流束3）各瓣口分别探及高速血流频谱曲线。鉴别诊断1冠心病的心衰2贫血、甲亢性心脏病3风湿性瓣膜病。肥厚型心肌病以心室肌明显非对称肥厚、心室腔变小伴左室高动力性收缩和左室充盈受阻、顺应性下降为特征的心肌病。病理生理：心肌肥厚和排列异常---心室舒张功能受损---充盈缓慢---心室容量减小---静脉回流减少---多数患者以室间隔非对称性肥厚---左室流出道狭窄---收缩中期二尖瓣前叶多出现异常向前运动（SAM）---加重左流狭窄---同时主动脉瓣出现收缩中期关闭现象---最终导致心肌顺应性下降---心脏射血功能逐渐减弱---左心功能不全。根据左流狭窄分为二型：梗阻型与非梗阻型根据肥厚部位分为四型+心尖肥厚型：Ⅰ型：前部室间隔明显增厚Ⅱ型：前、后部室间隔均增厚Ⅲ型：全部室壁均增厚Ⅳ型：室间隔与左室前、侧壁增厚心尖肥厚型：心尖部心腔狭小，心腔闭塞。临床表现：常以猝死为结局，也可以在疾病晚期进入充血性心力衰竭。超声检查除左室长轴观、四腔观外，取二尖瓣水平、乳头肌水平短轴观，观察室壁增厚部位和厚度，左室流出道的宽窄及二尖瓣前叶SAM，主动脉瓣口收缩中期关闭现象。彩色多普勒探测左流射流及瓣口返流。声像图特征A、切面超声心动图1）非对称性心肌肥厚，以室间隔中上部为明显，与左室后壁之比＞1.3。2) 由于增厚室间隔凸向左流及二尖瓣前叶SAM致左流变窄，左室流出道狭窄＜20mm 3＝ 心肌肥厚，回声紊乱、粗糙形似米粒，左室腔缩小B、多普勒超声心动图1＝左室流出道在收缩期射流束，频谱为单峰匕首状2＝可探及二尖瓣及主动脉瓣口的返流束C、M型 超声心动图1＝收缩期二尖瓣前叶CD段可见到向前运动（SAM）2＝左室流出道变窄，常使E峰与室间隔相撞，EF下降速度明显减弱3＝主动脉瓣运动异常，收缩中期瓣膜提前关闭，晚期再开放或左流速度很快，冲击主动脉瓣引起主动脉瓣扑动4＝室间隔、左室壁运动先增强后降低。鉴别诊断：1）高血压病2) SAM与主动脉瓣关闭不全、二尖瓣脱垂。三）、限制型心肌病发病率占3% 病理生理：心内膜及心肌广泛纤维化，心腔因纤维化和血栓形成而部分闭塞，限制心室充盈，导致心室舒张功能下降。心包积液：心包可因细菌、病毒、自身免疫、物理、化学等因素而发生急性反应和心包粘连、缩窄等慢性病变，常见的原因为结核、风湿、病毒、炎症、肿瘤等。病理生理心包由纤维素性与浆膜性两部分组成，浆膜性分为脏和壁层，两层之间为心包腔，内有20—30ml浆液，起润滑作用。心包具有保护心肺、固定心脏、减少心脏搏动对肺的撞击的作用，同时防止外力对心脏的影响。因上述原因使心包层渗出液体→心包腔积液→心包腔压力逐渐升高→超过心包扩张的程度→心脏扩张受限→导致心室充盈减少→心排血量下降→体循环瘀血→静脉压升高→肝脾肿大→下腔静脉可扩张→双下肢浮肿。当心包大量液体积聚或超过心包承受扩张程度即使液体量不多，则出现心包填塞征。临床表现:检查方法：主要检查左室长轴观、心尖四腔观及一系列短轴观，观察右室前壁、左室后壁、心尖部、心房顶部心包腔内液体量，随体位变动时，低位液性暗区扩大情况。声像图特征：在心包腔内出现无回声暗区且随体位而改变诊断心包积液。A、切面超声心动图：1少量心包积液（指液体量小于200ml）液体分布在左室后壁心包腔内，宽度为0.5-1.0cm，心脏运动不受影响。2中量心包积液（200-500ml），除左室后壁心包腔内液体宽度为1.0-2.0cm，右室前壁心包腔内液体宽度达0.5-1.0cm

Ⅳ 什么是第三临界角

第三临界角：超声波纵波倾斜入射到异质界面上，若第二介质中的横波波速C，在第一介质中产生反射纵波和横波，由于在同一介质中纵波声速CL恒大于横波声速CS1，所以纵波折射角恒大于纵波折射角，即γL〉αS，随着αS的增加γL也增加，当αS增加到一定角度时，γL=90°，这时横波入射角称为第三临界角。

Ⅳ 什么是第一临界角和第二临界角

临界角：光线从光密介质射向光疏介质时，折射角将大于入射角；当入射角为某一数值时，折射角等于90°，此入射角称第一临界角。

其中是较低密度介质的折射率，及是较高密度介质的折射率。这条方程式是一条斯涅尔定律的简单应用，当中折射角为90°。 当入射光线是准确的等于临界角，折射光线会循折射界面的切线进行。以见光由玻璃进入空气（或真空）为例，临界角约为41.5° 。

光学描述：

全内反射仅仅可能发生在当光线从较高折射率的介质（也称为光密介质）进入到较低折射率的介质（也称为光疏介质）的情况下，例如当光线从玻璃进入空气时会发生，但当光线从空气进入玻璃则不会。

Ⅵ 怎样选择超声波探头和试块，有什么标准，依据是什么

看一下网络的资料：

超声波探头
以构造分类
1.直探头: 单晶纵波直探头 双晶纵波直探头
2.斜探头: 单晶横波斜探头a1<aL<aⅡ ， 双晶横波斜探头
单晶纵波斜探头 aL<a1为小角度纵波斜探头
aL在a1附近为爬波探头 爬波探头；沿工件表面传输的纵波，速度快、能量大、波长长探测深度较表面波深，对工件表面光洁度要求较表面波松。（频率2.5MHZ波长约2.4mm，讲义附件11、12、17题部分答案）。
3.带曲率探头: 周向曲率 径向曲率。
周向曲率探头适合---无缝钢管、直缝焊管、筒型锻件、轴类工件等轴向缺陷的检测。工件直径小于2000mm时为保证耦合良好探头都需磨周向曲率。
径向曲率探头适合---无缝钢管、钢管对接焊缝、筒型锻件、轴类工件等径向缺陷的检测。工件直径小于600mm时为保证耦合良好探头都需磨径向曲率。
4.聚焦探头: 点聚焦 线聚焦。
5.表面波探头:(当纵波入射角大于或等于第二临界角,既横波折射角度等于90形成表面波).
沿工件表面传输的横波，速度慢、能量低、波长短探测深度较爬波浅，对工件表面光洁度要求较爬波严格。
第一章“波的类型”中学到：表面波探伤只能发现距工件表面两倍波长深度内的缺陷。（频率2.5MHZ波长约1.3mm，讲义附件11、12题部分答案）。
压电材料的主要性能参数
1.压电应变常数d33:
d33=Dt/U在压电晶片上加U这么大的应力,压电晶片在厚度上发生了Dt的变化量,d33越大,发射灵敏度越高(82页最下一行错)。
2.压电电压常数g33:
g33=UP/P在压电晶片上加P这么大的应力.在压电晶片上产生UP这么大的电压,g33越大,接收灵敏度越高。
3.介电常数e:
e=Ct/A[C-电容、t-极板距离(晶片厚度)、A-极板面积(晶片面积)];
C小→e小→充、放电时间短.频率高。
4.机电偶合系数K:
表示压电材料机械能(声能)与电能之间的转换效率。
对于正压电效应:K=转换的电能/输入的机械能。
对于逆压电效应:K=转换的机械能/输入的电能.
晶片振动时,厚度和径向两个方向同时伸缩变形,厚度方向变形大,探测灵敏度高,径向方向变形大,杂波多,分辨力降低,盲区增大,发射脉冲变宽.（讲义附件16、19题部分答案）。
声 速: 324.0 M/S 工件厚度: 16.00MM 探头频率: 2.500MC
探头K值: 1.96 探头前沿: 7.00MM 坡口类型: X
坡口角度: 60.00 对焊宽度: 2.00MM 补 偿: -02 dB
判 废: +05dB 定 量: -03dB 评 定: -09 dB
焊口编号: 0000 缺陷编号: 1. 检测日期: 05.03.09
声 速: 324.0 M/S 工件厚度: 16.00 MM 探头频率: 5.00 MC
探头K值: 1.95 探头前沿: 7.00 MM 坡口类型: X
坡口角度: 60.00 对焊宽度: 2.00 MM 补 偿: -02 dB
判 废: +05 dB 定 量: -03 dB 评 定: -09 dB
焊口编号: 0000 缺陷编号: 1. 检测日期: 05.03.09
5.机械品质因子qm:
qm=E贮/E损,压电晶片谐振时,贮存的机械能与在一个周期内(变形、恢复)损耗的能量之比称……损耗主要是分子内摩擦引起的。
qm大,损耗小,振动时间长,脉冲宽度大,分辨力低。
qm小,损耗大,振动时间短,脉冲宽度小,分辨力高。
6.频率常数Nt:
Nt=tf0,压电晶片的厚度与固有频率的乘积是一个常数,晶片材料一定,厚度越小,频率越高. （讲义附件16、19题部分答案）。
7.居里温度Tc:
压电材料的压电效应,只能在一定的温度范围内产生,超过一定的温度,压电效应就会消失,使压电效应消失的温度称居里温度(主要是高温影响)。
8．超声波探头的另一项重要指标：信噪比---有用信号与无用信号之比必须大于18 dB。（为什么？）
探头型号
(应注意的问题)
1．横波探头只报K值不报频率和晶片尺寸。
2．双晶探头只报频率和晶片尺寸不报F(菱形区对角线交点深度)值。
例：用双晶直探头检12mm厚的板材，翼板厚度12mm的T型角焊缝，怎样选F值？
讲义附件（2题答案）。
应用举例
1.斜探头近场N=a´b´COSb/plCOSa。 λ =CS/¦.
直探头近场N=D/4l。 λ=CL/¦.
2.横波探伤时声束应用范围:1.64N-3N。
纵波探伤时声束应用范围:³3N。
双晶直探头探伤时,被检工件厚度应在F菱形区内。
3.K值的确定应能保证一次声程的终点越过焊缝中心线，与焊缝中心
线的交点到被检工件内表面的距离应为被检工件厚度的三分之一。
4.检测16mm厚的工件用5P 9×9 K2、2.5P9X9K2、2.5P13X13K2那一种探头合适(聚峰斜楔).以5P9X9K2探头为例。
(1).判断一次声程的终点能否越过焊缝中心线?
（焊缝余高全宽+前沿）/工件厚度
(2).利用公式：
N?(工件内剩余近场长度)=N(探头形成的近场长度)—N?(探头内部占有的近场长度) =axbxcosβ/πxλxcosα–Ltgα/tgβ,计算被检工件内部占有的近场长度。讲义附件（14题答案）。
A． 查教材54页表:
材料 K值 1.0 1.5 2.0 2.5 3
有机玻璃 COSb/ COSa 0.88 0.78 0.68 0.6 0.52
聚砜 COSb/ COSa 0.83 0.704 0.6 0.51 0.44
有机玻璃 tga /tgb 0.75 0.66 0.58 0.5 0.44
聚砜 tga /tgb 0.62 0.52 0.44 0.38 0.33
COSb/COSa、tga/tgb与K值的关系
查表可知cosβ/cosα=0.6, tgα/tgβ=0.44, 计算可知α=41.35°.
B． λ=Cs/?=3.24/5=0.65mm
C． 参考图计算可知：
tgα=L1/4.5, L1=tg41.35°X4.5=0.88X4.5=3.96mm.
cosα=2.5/L2, L2=2.5/cos41.5°=2.5/0.751=3.33mm,
L=L1+L2=7.3mm, Ltgα/tgβ=7.3×0.44=3.21mm,(N?)
由（1）可知，IS=35.8mm, 2S=71.6mm
N=axbxcosβ/pxλxcosa=9×9×0.6/3.14×0.65=23.81mm,
1.64N=39.1mm, 3N=71.43mm.
工件内部剩余的近场(N?)=N-N?=20.6mm(此范围以内均属近场探伤).
(1.64N-N?)与IS比较, (3N-N?)与2S比较,
使用2.5P13X13K2探头检测16mm厚工件,1.64N与3N和5P9X9K2探头基本相同,但使用中仍存在问题，2.5P9X9K2探头存在什么问题？
一.探伤过程中存在的典型问题:
不同探头同一试块的测量结果

反射体深度 1#探头 2#探头
横波折射角 声程 横波折射角 声程
mm ( ) mm ( ) mm
20 21.7 21.7 32.8 24.3
40 24.4 45.0 32.5 49.8
60 25.8 70 30.9 75.6
80 28.9 101.8 29.1 102.0
注:1.晶片尺寸13´13 2.晶片尺寸10´20.
试验中发现:同一探头(入射角不变)在不同深度反射体上测得的横波折射角不同,进一步试验还发现,折射角的变化趋势与晶片的结构尺寸有关,对不同结构尺寸的晶片,折射角的变化趋势不同,甚至完全相反,而对同一
晶片,改变探头纵波入射角,其折射角变化趋势基本不变,上表是两个晶片尺寸不同的探头在同一试块上测量的结果.
1#探头声束中心轨迹 2#探头声束中心轨迹
1.纵波与横波探头概念不清.
第一临界角:由折射定律SinaL/CL1=SinbL/CL2,当CL2>CL1时,bL>aL,随着aL增加,bL也增加,当aL增加到一定程度时,bL=90,这时所对应的纵波入射角称为第一临界角aI,
aI=SinCL1/CL2=Sin2730/5900=27.6,当aL<aI时,第二介质中既有折射纵波L¢¢又有折射横波S¢¢.
第二临界角:由折射定律SinaL/CL1=SinbS/CS2, 当Cs2>CL1时,bS>aL,随着aL增加,bS也增加,当aL增加一定程度时,bS=90,这时所对应的纵波入射角称为第二临界角aⅡ.aⅡ
=SinCL1/CS2=Sin2730/3240=57.7.当aL=aI--aⅡ时,第二介质中只有折射横波S,没有折射纵波L,常用横波探头的制作原理。
利用折射定律判断1#探头是否为横波探头。
A. 存横波探伤的条件:Sin27.6/2730=Sinb/3240, Sinb=Sin27.6´3240/2730=0.55,b=33.36,K=0.66。
B.折射角为21.7时： Sina/2730=Sin21.7/3240,Sina=Sin21.7´2730/3240,a=18.15,
小于第一临界角27.6。
折射角为28.9时：
Sina/2730=Sin28.9/3240,Sina= Sin28.9´2730/3240,a=24,也小于第一临界角27.6。
C.如何解释1#探头随反射体深度增加,折射角逐渐增大的现象,由A、B
可知,1#探头实际为纵波斜探头,同样存在上半扩散角与下半扩散角,而且上半扩散角大于下半扩散角。（讲义附件9题答案）。
纵波入射角aL由0逐渐向第一临界角aI(27.6)增加时,第二介质中的纵波能量逐渐减弱,横波能量逐渐增强,在声束的一定范围内,q下区域内的纵波能量大于q上区域内的纵波能量,探测不同深度的孔,实际上是由q下区域内的纵波分量获得反射回波最高点。
由超声场横截面声压分布情况来看,A点声压在下半扩散角之内,B点声压在上半扩散角之内,且A点声压高于B点声压。再以近场长度N的概念来分析,2.5P 13´13 K1探头N=36.5mm,由此可知反射体深度20mm时,声程约21.7mm,b=21.7时N=40.07mm为近场探伤。
在近场内随着反射体深度增加声程增大,A点与B点的能量逐渐向C点增加,折射角度小的探头角度逐渐增大,折射角度大的探头角度逐渐减少。
2.盲目追求短前沿:
以2.5P 13´13 K2探头为例,b=15mm与b=11mm,斜楔为有机玻璃材料;
(1).检测20mm厚,X口对接焊缝,缺陷为焊缝层间未焊透.
(2).信噪比的关系:有用波与杂波幅度之比必须大于18dB.
(3).为什么一次标记点与二次标记点之间有固定波？
由54页表可知：COSb/COSa=0.68，K2探头b=63.44°，
COS63.44°=0.447，COSa=0.447/0.68=0.66，
COSa=6.5/LX，前沿LX=6.5/0.66=9.85mm。（讲义附件6题答案）。
3.如何正确选择双晶直探头:
(1).构造、声场形状、菱形区的选择;
(2).用途:为避开近场区,主要检测薄板工件中面积形缺陷.
(3).发射晶片联接仪器R口,接收晶片联接T口(匹配线圈的作用).
4.探头应用举例:
二.超声波探头的工作原理:
1．通过压电效应发射、接收超声波。
2．640V的交变电压加至压电晶片银层，使面积相同间隔一定距离的两块金属极板分别带上等量异种电荷形成电场，有电场就存在电场力，压电晶片处在电场中，在电场力的作用下发生形变，在交变电场力的作用下，发生变形的效应，称为逆压电效应，也是发射超声波的过程。
3．超声波是机械波，机械波是由振动产生的，超声波发现缺陷引起缺陷振动，其中一部分沿原路返回，由于超声波具有一定的能量，再作用到压电晶体上，使压电晶体在交变拉、压力作用下产生交变电场，这种效应称为正压电效应，是接收超声波的过程。正、逆压电效应统称为压电效应。
※以仪器的电路来说，只能放大电压或电流信号，不能放大声信号。
试块
※强调等效试块的作用。
1．常用试块的结构尺寸、各部位的用途，存在问题；（讲义附件8、10、13、18题答案）。
2．三角槽与线切割裂纹的区别；
3．立孔与工件中缺陷的比较：
4．几种自制试块的使用方法；
A．奥氏体试块：
B．双孔法校准（主要用于纵波斜探头探伤,如螺栓）（讲义附件5、7题答案）。
计算公式：令h2/h1=n；
a=[n（t1+f/2）-（t2+f/2）]/(n-1) …… 1式
t1与t2为一次声程分别发现h1与h2孔时的声程（包含a）；
COSb=h1/（t1+f/2-a），b=COSh1/（t1+f/2-a）；
tgb=K，K=tgCOSh1/（t1+f/2-a） …… 2式
b=（L2-nL1）/（n-1） …… 3式
C．外圆双孔法校准原理（外径f>100mm的工件周向探伤用）：
计算公式：q=（ - ）180/Rp …… 1式
…… 2式
j=Sin[Sinq（R-h2）/A¢B] …… 3式
b=Sin（R-h1）Sinj/R …… 4式
tgb=K=tgSin（R-h1）Sinj/R …… 5式
=ÐeR/57.3- …… 6式
Ðe=Ðj-Ðb.
D.双弧单孔法校准（外径Φ<100mm的工件周向探伤用）:
(1)距离校准同CSK-ⅠA校圆弧;
(2).K值校准 b=COS[R2+(S+f/2)-(R-h)]/2R2(S+f/2) tgb=K
（讲义附件3、15题答案）。
常用的两种探伤方法
1.曲线法;
2.幅值法.