超声场的物理特性简介

超声波在异质界面上的反射、透射和折射规律是超声波检测的重要物理基础。当超声波垂直入射于平面界面时，主要考虑超声波能量经界面反射和透射后的重新分配和声压的变化，此时的分配和变化主要决定于界面两边介质的声阻抗。

1）反射与折射

当平面波在媒质中传播遇到不同特性阻抗的分界面时，一部分声波被反射，另一部分声波折射进入相邻的媒质中，声压反射系数与透射系数的计算公式如式（2.4）和式（2.5）所示：

式中　θ1——入射角；

θ2——折射角；

ρ1c1、ρ2c2——媒质的特性阻抗。

θ1、θ2与c1、c2满足折射定律关系式：

如果sinθ1＞c1/c2，则超声波被完全反射，相邻媒质中没有声波进入。如果超声波斜入射两不同特性阻抗固体媒质界面或两黏滞弹性媒质界面时，在一定入射角范围内，一列斜入射的纵波不仅会产生反射纵波和折射纵波，还会产生折射横波。(www.xing528.com)

2）波的干涉

如果在一种媒质中传播着几个声波，会产生波的干涉。以两列频率相同、振幅分别为ξ1和ξ2、波程差为d的相干波为例，两列波的合成振幅为

式中　λ——波长。

由式（2.6）可以看出，当波程差为波长的整数倍时，合成振幅最大；当波程差为半波长的奇数倍时，合成振幅最小。

3）驻波声场

当两列完全相同的声波分别向两个相反方向传播时，发生干涉形成驻波声场，在每相距半波长的位置出现振动节点，该处媒质处于静止状态，两相邻振动节点中间出现媒质振动幅度最大值，称之为波腹。一个特例就是当声波传播至特性阻抗差别很大的媒质界面时，入射波与反射波所形成的声场便形成驻波声场，在特性阻抗大的界面上产生节点，而在特性阻抗小的界面上产生波腹。