1. 圓盤波源(yuan)縱波聲場(chang)

 在不考(kao)慮(lv)介質(zhi)(zhi)中衰減的(de)情況(kuang)下，圓盤(pan)波(bo)(bo)(bo)源(yuan)在理想液體介質(zhi)(zhi)中振動輻(fu)射聲(sheng)波(bo)(bo)(bo)，其中某(mou)一點波(bo)(bo)(bo)源(yuan)d,在波(bo)(bo)(bo)源(yuan)軸線上(shang)Q點所引起的(de)聲(sheng)壓(ya)為（圖2.13)

基于波(bo)的疊加原理，整個圓盤波(bo)源上各點在(zai)Q點引起的聲壓疊加，就是Q點處(chu)的聲壓，由此可得(de)到軸(zhou)線上任(ren)一點的聲壓幅值為(wei)

波源軸線(xian)上的聲壓隨距離(li)變化的情況如圖2.14所示(shi)。

 由于(yu)波(bo)的干涉，在波(bo)源附近區(qu)域(yu)會出現一系列聲(sheng)壓極大(da)極小值，這片區(qu)域(yu)稱為近場(chang)區(qu)，也稱菲涅爾(er)區(qu)（Fresnel).在近場(chang)區(qu)由于(yu)波(bo)源上(shang)各點(dian)(dian)到(dao)軸線上(shang)某一點(dian)(dian)的距離(li)不(bu)同，存(cun)在波(bo)程差，互(hu)相疊加時存(cun)在相位差，出現互(hu)相干涉，進(jin)而出現聲(sheng)壓極大(da)極小值點(dian)(dian)。

波源到(dao)波源軸線(xian)上最后一個聲壓(ya)極大(da)值間的距離稱(cheng)為近場區長度，常用(yong)N表示(shi)。由(you)軸線(xian)上任一點的聲壓(ya)幅值公式進(jin)一步化簡可得極大(da)值出現的位(wei)置為

在近(jin)場區檢測(ce)(ce)容易引起誤判，甚至漏檢，因此(ci)探傷過程中盡可能避(bi)免在近(jin)場區檢測(ce)(ce)。

波(bo)源軸線(xian)上(shang)(shang)一(yi)點(dian)到波(bo)源距(ju)離大(da)于(yu)N的(de)區(qu)域稱(cheng)為遠場區(qu)，又稱(cheng)弗(fu)朗合(he)費區(qu)（Fraunhofer)。遠場區(qu)軸線(xian)上(shang)(shang)的(de)聲(sheng)壓隨距(ju)離增加而單調遞減。當x大(da)于(yu)3N時，聲(sheng)壓、距(ju)離兩(liang)者(zhe)成反比(bi)，近似(si)球面波(bo)，此(ci)時聲(sheng)壓為

這時(shi)波源(yuan)各點到軸線(xian)上一點的波程差很(hen)(hen)小(xiao)，引(yin)起的相位差也很(hen)(hen)小(xiao)，干(gan)涉非常小(xiao)，因此(ci)在遠場區(qu)軸線(xian)上看(kan)不到聲壓(ya)的極(ji)大(da)極(ji)小(xiao)值(zhi)接(jie)連出現(xian)的現(xian)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(zhong)點M(r,θ)與波源(yuan)軸線(xian)上同距(ju)離處聲(sheng)壓(ya)P(r,0)之比，稱為指向性系(xi)數(shu)，常用D.表示：

 從圓盤聲(sheng)源出(chu)發，聲(sheng)源所輻射的能(neng)量集(ji)中在一(yi)定區域內，以束(shu)狀傳播，稱(cheng)為聲(sheng)束(shu)的指向(xiang)性。用(yong)聲(sheng)束(shu)邊緣線與軸線之間(jian)的夾角(jiao)來評價聲(sheng)束(shu)指向(xiang)性好(hao)壞，這個夾角(jiao)稱(cheng)為半擴散角(jiao)，常用(yong)θ表示(shi)(shi)。圓盤聲(sheng)源聲(sheng)束(shu)如圖2.16所示(shi)(shi)。

由圖(tu)2.17可知：

a. 在聲(sheng)源軸(zhou)線上(shang)某一點(dian)到(dao)聲(sheng)源的距離足夠(gou)遠時，這(zhe)一點(dian)所在橫截(jie)面上(shang)各(ge)點(dian)的聲(sheng)壓是(shi)不同(tong)的，且以軸(zhou)線上(shang)聲(sheng)壓最(zui)高(gao)。當(dang)缺陷(xian)與波(bo)(bo)束軸(zhou)線垂直時，儀器上(shang)顯示回波(bo)(bo)最(zui)高(gao)就是(shi)由于這(zhe)個原因。

b. 在聲束(shu)縱波聲場中存在一些聲壓為0的圓錐面。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)聲波(bo)波(bo)源(yuan)(yuan)輻射的超(chao)聲波(bo)是(shi)以聲束的形式(shi)向(xiang)外(wai)擴散(san)出去的，但實際上(shang)并非(fei)開始于(yu)波(bo)源(yuan)(yuan)處，而是(shi)在波(bo)源(yuan)(yuan)附近存在的一個未擴散(san)區b,其理想形狀(zhuang)如圖2.18所示。

距離波源大(da)于b的區域(yu)成為擴散區，波束在擴散區中會(hui)逐漸衰減。

2. 矩形(xing)波(bo)(bo)源縱波(bo)(bo)聲場

矩形(xing)波源(yuan)振動(dong)時(shi)在理想液體介質(zhi)中(zhong)的縱波聲(sheng)(sheng)場(chang)與圓(yuan)盤(pan)波源(yuan)一(yi)樣有近場(chang)區和未擴散角等。但是在近場(chang)區內聲(sheng)(sheng)壓分布比(bi)圓(yuan)盤(pan)聲(sheng)(sheng)源(yuan)更為(wei)繁雜，計算困難(nan)，其遠場(chang)區聲(sheng)(sheng)源(yuan)軸線上任一(yi)點Q(r,0,φ)處的聲(sheng)(sheng)壓可以通(tong)過液體介質(zhi)中(zhong)的聲(sheng)(sheng)場(chang)理論(lun)推(tui)導(dao)出(chu)來，如下：

所以矩形(xing)波(bo)(bo)源(yuan)發出的(de)縱波(bo)(bo)聲(sheng)場與圓盤聲(sheng)源(yuan)不同，具有兩(liang)個不同的(de)半擴散角，聲(sheng)場為(wei)矩形(xing)。