表面波检测中表面波的性质及其产生
使用表面波进行检测的方法，称为表面波法。对于近表面缺陷的检测，表面波是有效的检测方法。
1.表面波的性质
表面波只在物体表面下几个波长的范围内传播，当其沿表面传播的过程中遇到表面裂纹时,表面波的传播如图5—25所示。
(1)一部分声波在裂纹开口处仍以表面波的型式被反射，并沿物体表面返回。
(2）一部分声波仍以表面波的形式沿裂纹表面继续向前传播，传播到裂纹顶端时，部分声波被反射而返回,部分声波继续以表面波的形式沿裂纹表面向前传播。
(3）一部分声波在表面转折处或裂纹顶端转变为变形纵波和变形横波，在物体内部传播。
在表面波检测中,主要利用表面波的上述特性来检测表面和近表面裂纹。
表面波传播时,表面层质点的运动状态具有纵波和横波的综合特性，质点运动轨迹是限于XOZ平面内的椭圆(见图5—26)。
表面波的速度约为纵波速度的1/2，比横波速度略小，随泊松比而略有差异。对于钢而言,泊松比g=0.29，则表面波速度c,=0.926 Ct，(ct——横波速度)。
表面波能量的分布随泊松比而略有差异，表面下2倍波长深度范围内包括大部分能量在表面下⒉倍波长深度处的位移为表面的1/100(—40 dB)，所以在这个深度上的缺陷比在
表面上的缺陷的反射脉冲小约1/10u。以认力，衣l ul的深度范围。
2.表面波的产生
产生表面波的方法较多，这里介绍检测中较实用的两种方法:Y切石英法和纵波折射法，在实际应用中灵敏度大体上相同。
(1)Y切石英法产生表面波的Y切石英晶片必须加工成e:t=7:1，其中e为晶片的宽度，t为厚度，如图5—27所示。这种晶片在电激励下的振动状态与表面波的位移分布-致，向X的正、负方向发出表面波。在实际应用中，只希望向一个方向辐射表面波。在5—28所示的表面波探头中是利用电木或橡胶压住石英侧面和后边，以使晶片向后方辐射表面波衰减(约衰减20 dB)。如果用声衰减系数更大的材料或适当增加衰减材料与石英边检测面的接触面积,可以把向后辐射的表面波衰减到更小。
(2)纵波折射法如前所述，倾斜入射至界面上的纵波，当入射角大于第二临界角时，在第二介质中既无纵波，也无横波，而在界面上出现表面波。产生表面波的入射角满足下式:
sina=C1/Cr
式中C1——诱声楔块中的纵波速度;
Cr——被检材质的表面波速度。
用这种方法产生表面波的透声楔块，在检测钢材时一般采用有机玻璃制作，按上式算出G=62°～64° 用纵油折射法制作表面波探头，一般采用矩形压电晶片，其半扩散角可以实
测求得。对于表面波探头，因纵波在透声楔内行程较长，近场长度基本上不超出探头楔块使用中无近场影响。
