1. 圓盤波源縱波聲場

 在(zai)(zai)不考慮介(jie)質(zhi)中衰減的情況下，圓盤波源(yuan)在(zai)(zai)理想(xiang)液體介(jie)質(zhi)中振(zhen)動輻射聲波，其中某一點波源(yuan)d,在(zai)(zai)波源(yuan)軸線上Q點所(suo)引起的聲壓為（圖2.13)

基于波的(de)疊加原理(li)，整(zheng)個圓盤(pan)波源上各點在Q點引(yin)起(qi)的(de)聲壓(ya)疊加，就是Q點處的(de)聲壓(ya)，由此可得到軸(zhou)線上任(ren)一點的(de)聲壓(ya)幅值為

波源軸(zhou)線上的聲壓(ya)隨(sui)距(ju)離變化(hua)的情況如圖2.14所示。

 由(you)于(yu)波的(de)干(gan)涉，在(zai)波源(yuan)附近區(qu)域(yu)會出(chu)現(xian)一系列聲壓(ya)極(ji)大極(ji)小值，這片區(qu)域(yu)稱為近場區(qu)，也稱菲涅爾區(qu)（Fresnel).在(zai)近場區(qu)由(you)于(yu)波源(yuan)上各點到軸線上某一點的(de)距離(li)不同，存在(zai)波程差，互(hu)相(xiang)疊(die)加時存在(zai)相(xiang)位差，出(chu)現(xian)互(hu)相(xiang)干(gan)涉，進而(er)出(chu)現(xian)聲壓(ya)極(ji)大極(ji)小值點。

波源到波源軸線上最后一個(ge)聲(sheng)壓極(ji)大值間(jian)的距離稱為近(jin)場區(qu)長度(du)，常用N表示。由軸線上任(ren)一點的聲(sheng)壓幅值公式進(jin)一步(bu)化簡可得極(ji)大值出(chu)現的位置為

在近場區檢測(ce)容易引(yin)起誤判，甚至(zhi)漏檢，因此探(tan)傷過(guo)程中盡可能(neng)避免在近場區檢測(ce)。

波源(yuan)軸線上(shang)一點(dian)到波源(yuan)距(ju)(ju)離(li)大于N的區(qu)域稱(cheng)為遠場區(qu)，又(you)稱(cheng)弗朗合費(fei)區(qu)（Fraunhofer)。遠場區(qu)軸線上(shang)的聲(sheng)壓(ya)隨距(ju)(ju)離(li)增加而單調遞減。當x大于3N時(shi)，聲(sheng)壓(ya)、距(ju)(ju)離(li)兩者成反(fan)比，近似球面波，此時(shi)聲(sheng)壓(ya)為

這時波源各點到軸(zhou)線上一點的波程(cheng)差很(hen)小(xiao)，引(yin)起的相(xiang)位差也很(hen)小(xiao)，干涉(she)非常(chang)小(xiao)，因此在(zai)遠場區軸(zhou)線上看不到聲壓(ya)的極大極小(xiao)值接連(lian)出現的現象(xiang)。

點波源d_s在到波源足夠遠的任一點M(r,θ)引起的聲壓為

圖2.15中點M(r,θ)與(yu)波(bo)源軸(zhou)線上(shang)同距離處聲壓P(r,0)之比，稱(cheng)為指向性(xing)系數(shu)，常用D.表(biao)示：

 從圓盤(pan)聲(sheng)(sheng)(sheng)源(yuan)出(chu)發，聲(sheng)(sheng)(sheng)源(yuan)所輻射的(de)(de)能量(liang)集(ji)中在一定區域內(nei)，以(yi)束(shu)(shu)狀傳播，稱(cheng)為聲(sheng)(sheng)(sheng)束(shu)(shu)的(de)(de)指向性。用聲(sheng)(sheng)(sheng)束(shu)(shu)邊緣線(xian)與軸線(xian)之(zhi)間(jian)的(de)(de)夾(jia)角來評價(jia)聲(sheng)(sheng)(sheng)束(shu)(shu)指向性好壞，這個夾(jia)角稱(cheng)為半擴散角，常用θ表示。圓盤(pan)聲(sheng)(sheng)(sheng)源(yuan)聲(sheng)(sheng)(sheng)束(shu)(shu)如圖2.16所示。

由圖2.17可(ke)知：

a. 在聲(sheng)(sheng)(sheng)源軸(zhou)線上(shang)某一點(dian)(dian)到聲(sheng)(sheng)(sheng)源的距離足夠遠(yuan)時，這一點(dian)(dian)所在橫截面上(shang)各點(dian)(dian)的聲(sheng)(sheng)(sheng)壓(ya)是不同的，且(qie)以軸(zhou)線上(shang)聲(sheng)(sheng)(sheng)壓(ya)最高。當(dang)缺陷與波束軸(zhou)線垂直時，儀(yi)器上(shang)顯(xian)示回波最高就是由(you)于這個原(yuan)因。

b. 在聲(sheng)(sheng)束縱(zong)波聲(sheng)(sheng)場中存(cun)在一(yi)些聲(sheng)(sheng)壓為0的圓(yuan)錐面。由(you)y=kR，sinθ=3.83 可得

此的θ₀ 稱為第一半擴散角，也稱第一零值發散角，對應的還有y=7.02,10.17,···時稱為第二、第三、···零值發散角。

c. 當y>3.83時，｜D_c |<0.15.說明聲波能量主要集中于第一半擴散角以內，因此通常認為2θ₀ 以內的波束稱為主波束，當缺陷位于主波束范圍內時，才容易發現。

d. 超(chao)聲(sheng)波波源輻射的超(chao)聲(sheng)波是以聲(sheng)束的形式向(xiang)外擴散(san)出去的，但實(shi)際上并(bing)非開始于(yu)波源處，而是在(zai)波源附近存(cun)在(zai)的一個未擴散(san)區(qu)b,其理想形狀如圖2.18所示。

距離波(bo)源大于b的區(qu)域成為擴散區(qu)，波(bo)束在(zai)擴散區(qu)中會逐漸衰減(jian)。

2. 矩形波(bo)(bo)源縱波(bo)(bo)聲場

矩形波(bo)源(yuan)(yuan)(yuan)振動時在理想液體(ti)介質中(zhong)的縱波(bo)聲(sheng)場(chang)與圓盤(pan)波(bo)源(yuan)(yuan)(yuan)一樣(yang)有近(jin)(jin)場(chang)區和未擴散角等。但是在近(jin)(jin)場(chang)區內(nei)聲(sheng)壓分布比圓盤(pan)聲(sheng)源(yuan)(yuan)(yuan)更為(wei)繁雜，計算(suan)困難，其遠場(chang)區聲(sheng)源(yuan)(yuan)(yuan)軸線上任一點Q(r,0,φ)處的聲(sheng)壓可(ke)以通過液體(ti)介質中(zhong)的聲(sheng)場(chang)理論推導出來，如下(xia)：

所以矩形波源發出的(de)縱波聲(sheng)場與(yu)圓盤聲(sheng)源不同(tong)(tong)，具有(you)兩個不同(tong)(tong)的(de)半擴(kuo)散角，聲(sheng)場為矩形。