聚焦声源发射声场
聚焦声场的形成
液浸聚焦
- 利用平面波入射到 $ c_1 > c_2 $ 的凸透镜上其折射波聚焦的原理。
- 当声透镜为球面镜，获得点聚焦。
- 当声透镜为柱面镜，获得线聚焦。
接触聚焦
- 在声透镜前面加了一个透声楔块，要求声透镜中的声速 $ c_1 $ 大于透声楔块中的声速 $ c_2 $。
- 利用平面波入射到 $ c_1 > c_2 $ 的凸透镜上其折射波聚焦。
- 该聚焦折射波再入射到 $ c_2 < c_3 $ 的平界面上，在工件内进一步聚焦。
聚焦声场的特点与应用
聚焦声束轴线上的声压分布
- $ r $，声透镜曲率半径
- $ F = \frac{rc_1}{(c_1 - c_2)} $，焦距
- $ R $，波源半径
- $ B = \frac{R^2}{\lambda F} $，参数
- 焦点处的声压随 $ B $ 值增加而升高。
- 当 $ B = 10 $，$ P = 31.4P_0 $，声压最高
- 焦距 $ F $ 越小，$ B $ 值就越大，聚焦效果就越好。
- 当焦距 $ F $ 大于或等于近场区长度 $ N $，几乎没有聚焦作用。
- 因此焦距应选在近场区长度以内。
焦柱的几何尺寸
- 在焦点附近，声波存在干涉，因此聚焦声束的焦点是一个聚焦区，该聚焦区呈柱形
- 当波源半径 $ R $ 一定
- 焦柱直径 $ d $、焦柱长度 $ L $ 随波长 $ \lambda $、焦距 $ F $ 增加而增大。
- $ \frac{L}{d} = 2 \times \frac{F}{R} $ 为常数
聚焦探头的应用
- 采用聚焦探头检测，信噪比高，有利于缺陷的检测。
- 采用聚焦探头利用多重分贝法来测定缺陷面积或指示长度要比常规探头精确。
- 采用聚焦探头利用端点衍射回波法来测定裂纹额高度，效果更好。
- 聚焦探头因其声束细，每次扫查范围小，故检测效率低。
- 探头的通用性差。