超聲波是一種機械波,機械振動與波動是超聲波探傷的物理基礎(chǔ)。
物體沿著直線或曲線在某一平衡位置附近作往復周期性的運動,稱為機械振動。振動的傳播過程,稱為波動。波動分為機械波和電磁波兩大類。機械波是機械振動在彈性介質(zhì)中的傳播過程。
超聲波探傷試塊的超聲波就是一種機械波。
超聲波探傷試塊機械波主要參數(shù)有波長、頻率和波速。波長?:同一波線上相鄰兩振動相位相同的質(zhì)點間的距離稱為波長,波源或介質(zhì)中任意一質(zhì)點完成一次全振動,波正好前進一個波長的距離,常用單位為米(m);頻率f:波動過程中,任一給定點在1秒鐘內(nèi)所通過的完整波的個數(shù)稱為頻率 ,常用單位為赫茲(Hz);波速C:波動中,波在單位時間內(nèi)所傳播的距離稱為波速,常用單位為米/秒(m/s)。
由上述定義可得:C=? f,即
超聲波探傷試塊波長與波速成正比,與頻率成反比;當頻率一定時,波速愈大,波長就愈長;當波速一定時,頻率愈低,波長就愈長。次聲波、聲波和超聲波都是在彈性介質(zhì)中傳播的機械波,在同一介質(zhì)中的傳播速度相同。它們的區(qū)別在主要在于頻率不同。頻率在20~20000Hz之間的能引起人們聽覺的機械波稱為聲波,頻率低于20Hz的機械波稱為次聲波,頻率高于20000Hz的機械波稱為超聲波。次聲波、超聲波不可聞。
超聲波探傷試塊所用的頻率一般在0.5~10MHz之間,對鋼等金屬材料的檢驗,常用的頻率為1~5MHz。超聲波波長很短,由此決定了超聲波具有一些重要特性,使其能廣泛用于無損探傷。