雙層介質(zhì)中超聲線性相控陣橫波檢測的輻射聲場模擬.pdf

1、目前,超聲相控陣技術(shù)是無損檢測領(lǐng)域的研究熱點(diǎn)之一,由于其眾多的明顯優(yōu)勢,在航空、核能、機(jī)械、電力、石化鐵道以及土木工程等領(lǐng)域得到了越來越廣泛的應(yīng)用。實(shí)際無損探傷時,超聲探頭所產(chǎn)生的超聲波往往需要穿過雙層甚至多層介質(zhì)才能到達(dá)檢測物體,這就需要對超聲波在多層介質(zhì)的輻射聲場進(jìn)行系統(tǒng)的研究。同時,在實(shí)際檢測中往往應(yīng)用橫波進(jìn)行檢測,但是之前的研究多集中于單層介質(zhì)中,或即使擴(kuò)展到雙層介質(zhì)中,計算模型也有不少弊端。超聲相控陣輻射聲場的計算作為超聲相控

2、陣檢測的重要基礎(chǔ)問題,其聲場計算模型的優(yōu)劣直接關(guān)系著超聲檢測的精確性和準(zhǔn)確性,一直是本領(lǐng)域的研究重點(diǎn)之一?；诖?本文主要開展了以下工作:
　　首先,在雙層介質(zhì)情況下,采用彈性力學(xué)理論對超聲波在不同工況下的反射與折射系數(shù)進(jìn)行了公式推導(dǎo),得到了入射角度與折(反)射系數(shù)之間的關(guān)系曲線。其中,包括固—固界面、液—固界面、光滑界面條件下的固—固界面以及固—空氣界面等情形的反射與折射系數(shù)的計算。
　　然后,分別對瑞利積分模型和多元高斯

3、聲束模型進(jìn)行了闡述,并就計算精度、計算速度以及模型應(yīng)用廣度等對這兩種模型進(jìn)行了比較,發(fā)現(xiàn)多元高斯聲束模型在滿足精度條件的基礎(chǔ)上,計算速度和應(yīng)用范圍均優(yōu)于瑞利積分模型,故本文選擇多元高斯聲束模型進(jìn)行雙層介質(zhì)下橫波檢測的輻射聲場模擬分析。
　　最后,采用多元高斯聲束模型對橫波在水—鋼界面下的近場長度及遠(yuǎn)場長度區(qū)域輻射聲場進(jìn)行了模擬計算,得到了不同深度下的輻射聲場計算效果。對優(yōu)化后探頭進(jìn)行了輻射聲場模擬計算,得到了不同探頭參數(shù)的模擬結(jié)果