1. 圓盤波(bo)源縱波(bo)聲場

 在(zai)不考(kao)慮介質(zhi)(zhi)中衰減的(de)情(qing)況下，圓(yuan)盤波源(yuan)在(zai)理想液(ye)體介質(zhi)(zhi)中振動輻射聲(sheng)波，其中某一(yi)點波源(yuan)d,在(zai)波源(yuan)軸(zhou)線上Q點所(suo)引起的(de)聲(sheng)壓為（圖(tu)2.13)

基于波(bo)的(de)(de)(de)疊(die)加(jia)原理，整個圓盤波(bo)源(yuan)上各(ge)點(dian)在Q點(dian)引起的(de)(de)(de)聲(sheng)壓疊(die)加(jia)，就是Q點(dian)處的(de)(de)(de)聲(sheng)壓，由此可得到軸線上任(ren)一點(dian)的(de)(de)(de)聲(sheng)壓幅(fu)值為

波源軸線(xian)上的聲壓(ya)隨距離變化的情況如圖2.14所示。

 由(you)(you)于(yu)波的(de)干(gan)涉(she)，在(zai)(zai)波源(yuan)附近區(qu)域(yu)會出(chu)現一系列聲壓(ya)極大極小(xiao)值，這片(pian)區(qu)域(yu)稱(cheng)為近場區(qu)，也(ye)稱(cheng)菲涅(nie)爾區(qu)（Fresnel).在(zai)(zai)近場區(qu)由(you)(you)于(yu)波源(yuan)上各點(dian)到軸線上某一點(dian)的(de)距離不同(tong)，存(cun)在(zai)(zai)波程差，互相(xiang)疊加時存(cun)在(zai)(zai)相(xiang)位差，出(chu)現互相(xiang)干(gan)涉(she)，進而出(chu)現聲壓(ya)極大極小(xiao)值點(dian)。

波源到(dao)波源軸線上最后一(yi)(yi)個聲壓極大值間的(de)距離稱為(wei)近(jin)場區長度，常用N表示。由軸線上任一(yi)(yi)點的(de)聲壓幅值公式進一(yi)(yi)步化(hua)簡可得極大值出(chu)現的(de)位置為(wei)

在(zai)(zai)近場(chang)區(qu)檢測容易引起誤判，甚至漏檢，因此探(tan)傷過程中(zhong)盡可能(neng)避免在(zai)(zai)近場(chang)區(qu)檢測。

波(bo)源(yuan)軸線上(shang)一點到波(bo)源(yuan)距(ju)離大于(yu)N的區(qu)域稱為(wei)遠(yuan)場區(qu)，又稱弗朗合費(fei)區(qu)（Fraunhofer)。遠(yuan)場區(qu)軸線上(shang)的聲(sheng)(sheng)壓隨距(ju)離增加(jia)而單(dan)調遞減。當(dang)x大于(yu)3N時(shi)，聲(sheng)(sheng)壓、距(ju)離兩者(zhe)成(cheng)反比，近似球(qiu)面波(bo)，此時(shi)聲(sheng)(sheng)壓為(wei)

這時波(bo)源各(ge)點(dian)到(dao)軸(zhou)(zhou)線上一點(dian)的(de)波(bo)程差很小(xiao)(xiao)(xiao)，引起的(de)相位差也(ye)很小(xiao)(xiao)(xiao)，干涉非(fei)常小(xiao)(xiao)(xiao)，因此(ci)在遠(yuan)場區軸(zhou)(zhou)線上看(kan)不(bu)到(dao)聲壓(ya)的(de)極大極小(xiao)(xiao)(xiao)值(zhi)接連(lian)出現的(de)現象。

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)與波源(yuan)軸線上同距離處(chu)聲(sheng)壓(ya)P(r,0)之比，稱為指向(xiang)性系數，常用(yong)D.表示：

 從(cong)圓盤(pan)(pan)聲(sheng)源(yuan)出(chu)發，聲(sheng)源(yuan)所輻射的能量(liang)集中(zhong)在(zai)一定(ding)區域內，以束狀傳播，稱(cheng)為聲(sheng)束的指向性。用聲(sheng)束邊緣(yuan)線(xian)與軸線(xian)之(zhi)間(jian)的夾角來評價聲(sheng)束指向性好壞(huai)，這個(ge)夾角稱(cheng)為半擴散角，常用θ表(biao)示(shi)。圓盤(pan)(pan)聲(sheng)源(yuan)聲(sheng)束如圖2.16所示(shi)。

由圖2.17可知(zhi)：

a. 在聲(sheng)(sheng)源(yuan)軸(zhou)線(xian)(xian)上某一(yi)點到聲(sheng)(sheng)源(yuan)的距(ju)離足夠(gou)遠時，這一(yi)點所在橫截(jie)面上各點的聲(sheng)(sheng)壓是不(bu)同的，且以軸(zhou)線(xian)(xian)上聲(sheng)(sheng)壓最高(gao)。當缺陷(xian)與波束軸(zhou)線(xian)(xian)垂直(zhi)時，儀器(qi)上顯(xian)示回波最高(gao)就是由(you)于這個(ge)原因。

b. 在聲束縱波聲場(chang)中存在一些聲壓為(wei)0的圓錐(zhui)面。由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)聲波波源輻(fu)射(she)的(de)(de)超(chao)聲波是以聲束的(de)(de)形(xing)式向(xiang)外擴(kuo)散出去的(de)(de)，但(dan)實際上并非開始于波源處，而是在(zai)(zai)波源附近存在(zai)(zai)的(de)(de)一個未擴(kuo)散區b,其理想形(xing)狀(zhuang)如圖2.18所示。

距離波(bo)源大于(yu)b的(de)區域成為(wei)擴散區，波(bo)束在擴散區中會逐漸衰減(jian)。

2. 矩形波源縱波聲場

矩形波源(yuan)振動時(shi)在理想(xiang)液(ye)體(ti)介質(zhi)(zhi)中的縱波聲(sheng)場(chang)與(yu)圓盤波源(yuan)一樣有近場(chang)區和未擴散(san)角等(deng)。但是在近場(chang)區內聲(sheng)壓(ya)分布(bu)比圓盤聲(sheng)源(yuan)更為繁雜，計算(suan)困難，其遠場(chang)區聲(sheng)源(yuan)軸線(xian)上任一點Q(r,0,φ)處的聲(sheng)壓(ya)可以通過(guo)液(ye)體(ti)介質(zhi)(zhi)中的聲(sheng)場(chang)理論推導出(chu)來，如(ru)下：

所(suo)以(yi)矩(ju)形(xing)波源(yuan)發出的縱波聲場與圓盤(pan)聲源(yuan)不同(tong)，具有兩個不同(tong)的半(ban)擴散角，聲場為矩(ju)形(xing)。