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超声波的传播性

来源: | 发布日期:2022-03-16

超声波是机械波,可以在气体、液体和固体中传播,换句话说,超声波可以在具有弹性特性的任何介质中传播。随着声源、介质和边界条件等情况的不同,所传播的超声波的波型 也不同,例如有纵波、横波、表面波、板波,这里仅介绍几种最常遇到的波型。

①纵波。超声波在介质中传播时,介质质点振动方向与波传播方向相平行的波称为纵波。在纵波通过的区域内,介质质点发生周期性的稀疏和稠密,如图2-3所示。纵波可以在气体、液体和固体介质中传播。

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图2-3   纵波

②横波。横波在介质中传播时,介质质点振动的方向与波的传播方向相垂直(图2-4)。 横波只能在具有切变弹性的介质中传播,因此它仅存在于高黏性液体和固体中。

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③表面波。当声波在介质中传播时,能量集中在介质自由表面层或两种界质分界面附近的声波称为表面波。这种波的类型较多,例如在固体表面的瑞利波,在两种固体分界面附近的斯顿莱波等。表面波传播时,介质质点振动的轨迹为椭圆形,椭圆的长轴垂直于声波的传播方向,短轴平行于声波的传播方向,如图2-5所示。

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④板波。当声波在板状介质中传播时,其波型称为板波。板波的类型有多种,其中主 要的一种是兰姆(Lamb)波。通常所说的板波即是指兰姆波而言,它是在板的厚度可与其 中声波波长相比拟的板中传播的一种弹性波,其声场遍及整个板的厚度。在板波传播的过程 中,质点振动情况是:在固体的两个表面上,质点沿椭圆轨迹振动,与瑞利波相同;在板的 内部,质点振动因波型的不同而异,当波型为对称型时,质点振动的轨迹与纵波相同;当波 型为反对称型时,与横波相似,如图2-6所示。

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