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什么是沖擊彈性波,它與超聲波、聲波有何區(qū)別

更新時(shí)間:2022-08-25 瀏覽次數(shù):2264

  1、名詞解釋
 
  當(dāng)某處物質(zhì)粒子離開平衡位置,即發(fā)生應(yīng)變時(shí),該粒子在彈性力的作用下發(fā)生振動(dòng),同時(shí)又引起周圍粒子的應(yīng)變和振動(dòng),這樣形成的振動(dòng)在彈性介質(zhì)中的傳播過程稱為“彈性波”;而通過機(jī)械沖擊在對象材料中產(chǎn)生的彈性波,又稱為沖擊彈性波。沖擊彈性波的產(chǎn)生一般有兩種方法,即外力擊打產(chǎn)生和由物體內(nèi)部破損產(chǎn)生。
 
  聲波,彈性介質(zhì)中傳播著的壓力振動(dòng)。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(zhì)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(qū)別
 
  2.1 沖擊彈性波與超聲波的區(qū)別
 
  超聲波的產(chǎn)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(shù)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(chǎn)生的,同樣,如果使用超聲波探頭在固體表面誘發(fā)振動(dòng),也能夠在固體內(nèi)部激發(fā)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(fā)的沖擊彈性波并沒有本質(zhì)上的區(qū)別。
 
  但是,由于激振以及受信結(jié)構(gòu)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(qū)別之處,主要體現(xiàn)在:
 
  1) 能量:沖擊彈性波的能量遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于超聲波;
 
  2) 發(fā)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(chǎn)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(xì)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(shí),其頻率響應(yīng)特性一般較差(典型的頻率相應(yīng)特性如圖2-1,測試頻域內(nèi)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(qū)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(shí),由于空氣粒子的運(yùn)動(dòng)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(jié)構(gòu)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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