灵科超声波

实际声场与理想声场的比较

返回列表 来源: 发布日期: 2022.10.14

在对声场进行理论分析时,通常提出一定的假设条件,如研究的对象往往基于液体介质,且波源作活塞运动,辐射声波为连续波等,此时获得的是理想条件下的声场,简称理想声场。而实际检测中往往是固体介质,且波源为非均匀激发,此时辐射的脉冲波声场,简称实际声场。一般说来,对于远场区轴线上的声压分布,实际声场与理想声场基本一致,但近场区内则完全不同。


图1-12为理想声场与实际声场的声压比较。此时由于至波源的距离足够远,波源各点至轴线上某点的波程差明显减少,从而使波的干涉大大减弱,甚至不产生干涉。可以看出,两者在远场区轴线上的声压分布基本一致。

 


但在近场区内,实际声场与理想声场存在明显区别。对于理想声场,其轴线上声压起伏明显,在极小值0和极大值2p0之间变化。实际声场轴线上声压虽然也存在极大极小值,但波动幅度小,同时极值点的数量明显减少。造成实际声场与理想声场的近场区声压分布存在较大差异的原因可从以下几方面分析:


1)近场区出现声压极值点是由于波的干涉造成的。理想声场是连续波,波源各点辐射的声波在声场中某点产生完全干涉。实际声场是脉冲波,脉冲持续时间很短,波源各点辐射的声波在声场中某点产生不完全干涉或不产生干涉。从而使实际声场近场区轴线上声压变化幅度小于理想声场,极值点减少。


2)由于脉冲波包含许多不同频率的正弦波、余弦波,而每种频率的波决定了一个声场,因此总声场就是不同频率声波对应声场互相叠加的结果;且波源轴线上的声压极值点位置随波长而变化,不同频率声场的极值点不同,互相叠加后总声压就趋于均匀。


3)实际声场中的波源是非均匀激发,波源中心振幅大,边缘振幅小。由于波源边缘引起的波程差较大,对干涉的影响也大。因此这种非均匀激发的实际波源产生的干涉要小于均匀激发的理想波源。


4)理想声场是针对液体介质而言,而实际探伤对象往往是固体介质。在液体介质中,某点的压强在各个方向上大小相同,波源各点在液体中某点引起的声压可视为同方向而进行线性叠加。在固体介质中,由于对称性,对于波源轴线上的点,在轴线上的声压分量将互相叠加,而垂直于轴线方向上的声压分量将互相抵消,整体叠加干涉程度要小于液体介质中的叠加干涉,也使得实际声场近场区轴线上声压分布趋于均匀。



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