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    技術文章

    什么是沖擊彈性波,它與超聲波、聲波有何區別

    發布時間:2022-08-25 瀏覽次數:133

      1、名詞解釋
     
      當某處物質粒子離開平衡位置,即發生應變時,該粒子在彈性力的作用下發生振動,同時又引起周圍粒子的應變和振動,這樣形成的振動在彈性介質中的傳播過程稱為“彈性波”;而通過機械沖擊在對象材料中產生的彈性波,又稱為沖擊彈性波。沖擊彈性波的產生一般有兩種方法,即外力擊打產生和由物體內部破損產生。
     
      聲波,彈性介質中傳播著的壓力振動。聲以波的形式傳播著,我們把它叫做聲波。聲波借助各種介質向四面八方傳播。
     
      我們把頻率高于20000Hz的聲波就叫做超聲波。
     
      擊彈性波與超聲波、聲波的區別
     
      2.1 沖擊彈性波與超聲波的區別
     
      超聲波的產生以鈦酸鋇,水晶,PZT等壓電材料為主。超聲波一般具有如下特性:
     
      1) 頻率高,一般在數百KHz以上;
     
      2) 通常以P波為主。
     
      沖擊彈性波和超聲波的相同之處在于,沖擊彈性波是由激振裝置在固體表面擊打產生的,同樣,如果使用超聲波探頭在固體表面誘發振動,也能夠在固體內部激發沖擊彈性波。因此,在固體中傳播的超聲波可以理解為能量比較弱,頻率高的沖擊彈性波,其與錘擊等方式誘發的沖擊彈性波并沒有本質上的區別。
     
      但是,由于激振以及受信結構上存在差異,超聲波和與這里所說沖擊彈性波之間還是有一定的不同,存在著區別之處,主要體現在:
     
      1) 能量:沖擊彈性波的能量遠遠大于超聲波;
     
      2) 發振信號的頻率特性和波長:超聲波波長短,一般是幾厘米,而用錘擊激振產生的沖擊彈性波波長幾十厘米甚至更長。因此,超聲波的分辨率高,對細微的缺陷比較敏感,但衰減快,測試范圍受到限制;
     
      3) 受信信號的頻率特性:超聲波的探頭在保持高靈敏度的同時,其頻率響應特性一般較差(典型的頻率相應特性如圖2-1,測試頻域內幾乎沒有平坦部分)。也就是說,超聲波測試儀器對頻率分析和振幅分析都比較困難。而沖擊彈性波測試一般采用加速度傳感器,傳感器在各種固定方式下,其頻響曲線都有較長平坦部分(圖2-1),有利于頻譜分析和能量分析。
     
      2.2 沖擊彈性波與聲波的區別
     
      由于空氣中不存在剪切剛性,因此聲波(包含超聲波)是一種疏密波。同時,由于空氣粒子的運動方向平行于聲波的傳播方向,聲波也是P波。
     
      另一方面,在混凝土、金屬結構中,由于材料存在剪切剛性,因此彈性波不僅包含P波,還包括S波(SH波和SV波)以及所合成的表面波。

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