AT89S52单片机金属构件无损探伤系统设计(4)
（3）超声波的性质
在本小节的前两点论述了超声波是如何产生的、超声波的发射与接收是如何实现的，而超声波为何被广泛应用于无损探伤领域却是取决于超声波本身所具有的的性质。如：超声波良好的指向性；超声波在异质界面丰富的波形变换；超声波可穿透介质并且具有较强的穿透能力；超声波传播过程中的能量衰减等特性的存在。
超声波无损探伤就是利用超声波在被检工件内部的传播过程中，声压、声强、声阻抗的变化所带来的能量的变化以及所产生的反射、透射、折射和波形的变化来研究被检工件有无缺陷的存在的。超声波的声速 表示为 ，超声波在固定的介质中传播，其波速为常数。但是介质对于质点的振动会存在一个阻碍的作用，称之为声阻抗，用 表示， ，声阻抗的变化影响着超声波在异质界面的变化。超声波在传播的过程中，随着时间的变化，是具有能量的变化的，这种能量的变化通常通过声压、声强来体现。声压用 表示， ，（ 表示传播的时间， 表示传播的距离， 表示超声波的振幅），声强用 表示， ，这个公式说明超声波的声强与频率之间存在一个平方的关系，声强正比于频率的平方。而超声波的频率在20000Hz以上，因此声强很大，这一特性成为了超声波用于无损探伤领域的重要原因。
超声波在介质中传播出现的能量逐渐减弱的现象，称之为超声波的衰减。超声波衰减的起因大致有三种，分别是：声速的扩散、晶粒的散射以及介质的吸收。
①扩散衰减：超声波在传播的过程中，由于声束的扩散，使能量逐渐分散，即随着传播距离的增加，声压和声强逐渐减弱的现象，扩散衰减的程度与传播的介质是无关的。
②散射衰减：超声波在传播过程中，在不同声阻抗的介质组成的界面上，会发生散射，因散射造成的超声波能量损耗的现象称为超声波散射衰减。散射衰减的程度与材料的晶粒有关，晶粒粗大的散射衰减严重。
③吸收衰减：由超声波传播过程中质点间的内摩擦和热传导引起的，会使得一部分的声能转换为热能，被介质所吸收造成的超声能量损耗的现象。
在超声无损探伤领域，对于探伤结果的分析与超声波的声学特性是紧密相连的，超声波在传播的过程中，声压、声强的变化，通过具有不同声阻抗介质的衰减程度等，对于此类问题的深入研究和分析，就等同于提高了超声无损探伤的可靠性。
2.2 超声波无损探伤的基本方法
（1）超声波无损探伤按波形分类有纵波法、横波法、表面波法和Lamb法。
①纵波法：纵波是指质点振动方向与波的传播方向一致的波，它可以在固体中传播，也可以在液体中传播，在相同的介质中传播时，纵波的速度是所有波型中速度最大的，穿透能力强。一般使用直探头发射纵波，纵波的晶界反射和散射敏感度不高，但是适用的被检工件厚度范围是所有波型中最大的，也可用于粗晶材料的探伤。
②横波法：横波的质点振动方向与波的传播方向是相垂直的，横波只能在固体中传播，需要对纵波利用波形转换得到，一般是当纵波由第一介质倾斜入射到第二介质时，使纵波发生全反射，可以产生横波，故也称斜射法。主要用于对管材制品、焊接头的检测。
③表面波法：波动传播只在固体介质的表面进行，称为表面波，表面波的传播范围只在物体表面的几个波长范围内。可以有效地探伤近表面的缺陷，通常用于表面不粗糙的工件。
④Lamb法：由于物体两个平行的表面所限制，从而形成的纵波与横波的组合波，可在整个物体内传播，能测薄型非金属材料的各向异性，因此，通常用于薄板、薄壁管等不复杂的工件探伤。