2.2 波的分类

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,2.2,波的类型,2.2.1,按波型分类,根据波动传播时介质质点的振动方向相对于波的传播方向的不同，可将波动分为多种波型，在超声检测中主要应用的波型有纵波、横波、表面波和板波等。,1,、纵波,L,介质中质点的振动方向与波的传播方向互相平行的波，称为纵波，用,L,表示。,纵波中介质质点受到交变拉压应力作用并产生伸缩形变，故纵波亦称为压缩波。而且，由于纵波中的质点疏密相间，故又称为疏密波。,凡能承受拉伸或压缩应力的介质都能传播纵波。固体介质能承受拉伸或压缩应力，因此固体介质可以传播纵波。液体和气体虽然不能承受拉伸应力，但能承受压应力产生容积变化，因此液体和气体介质也可以传播纵波。,2,、横波,S,（,T,）,介质中质点的振动方向与波的传播方向互相垂直的波，称为横波，用,S,或,T,表示。,横波中介质质点受到交变的剪切应力作用并产生切变形变，故横波又称为切变波。,只有固体介质才能承受剪切应力，液体和气体介质不能承受剪切应力，故横波只能在固体介质中传播，不能在液体和气体介质中传播。,机械波课件,g2wlkj-10,横波和纵波的传播,.,swf,2.2.1,按波型分类,3.,表面波,R,当介质表面受到交变应力作用时，产生沿介质表面传播的波，称为表面波，常用,R,表示，如图,1.7,所示。表面波是瑞利,1887,年首先提出来的，因此表面波又称瑞利波。,表面波在介质表面传播时，介质表面质点作椭圆运动，椭圆长轴垂直于波的传播方向，短轴平行于波的传播方向。椭圆运动可视为纵向振动与横向振动的合成，即纵波与横波的合成。因此表面波同横波一样只能在固体介质中传播，不能在液体或气体介质中传播。,表面波只能在固体表面传播。表面波的能量随传播深度增加而迅速减弱。当传播深度超过两倍波长时，质点的振幅就已经很小了。因此，一般认为，表面波检测只能发现距工件表面两倍波长深度内的缺陷。,2.2.1,按波型分类,4.,板波,在板厚与波长相当的簿板中传播的波，称为板波。,根据质点的振动方向不同可将板波分为,SH,波和兰姆波。,（,1,）,SH,波：,SH,波是水平偏振的横波在簿板中传播的波。簿板中各质点的振动方向平行于板面而垂直于波的传播方向，相当于固体介质表面中的横波。,（,2,）兰姆波：兰姆波又分为对称型（,S,型）和非对称型（,A,型），如图,1.9,所示。,对称型（,S,型）：簿板中心质点作纵向振动，上下表面质点作椭圆运动、振动相位相反并对称于中心。,非对称型（,A,型）：簿板中心质点作横向振动，上下表面质点作椭圆运动、相位相同，不对称。,2.2.1,按波型分类,超声检测中常用的波型,波的类型,质点振动特点,传播介质,应用,纵波,质点振动方向平行于,波传播方向,固、液、气体,钢板、锻件检测等,横波,质点振动方向垂直于,波传播方向,固体、特别粘的薄液层,焊缝、钢管检测等,表面波,质点作椭圆运动,椭圆长轴垂直波传播方向,短轴平行于波传播方向,固体表面，且固体的厚度远大于波长,钢管检测等,板波,对称型,（,S,型）,上下表面：椭圆运动，,中心：纵向振动,固体介质（厚度为几个波长的的薄板）,6mm,）,非对称型,（,A,型）,上下表面：椭圆运动，,中心：横向振动,2.2.2,按波形分类,波的形状（波形）是指波阵面的形状。,波阵面：同一时刻，介质中振动相位相同的所有质点所联成的面称为波阵面。,波前：某一时刻，波动所到达的空间各点所联成的面称为波前。,波前是最前面的波阵面，是波阵面的特例。任意时刻，波前只有一个，而波阵面却有很多。,波线：波的传播方向称为波线。,在各向同性的介质中，波线恒垂直于波阵面或波前。,2.2.2,按波形分类,据波阵面形状不同，可以把不同波源发出的波分为平面波、柱面波和球面波。,2.2.3,按振动的持续时间分类,波源振动的持续时间长短，连续波,/,脉冲波。,1.,连续波,波源持续不断地振动所辐射的波称为连续波，超声波穿透法检测常采用连续波。,2.,脉冲波,波源振动持续时间很短（通常是微秒数量级），间歇辐射的波称为脉冲波。目前超声检测中广泛采用的就是脉冲波。,脉冲波的频谱,一个脉冲波可以分解为多个不同频率的谐振波的叠加。傅立叶变换,将复杂振动分解为谐振动的方法，称为频谱分析。,频谱分析结果,频谱特征量主要有峰值频率、频带宽度和中心频率,