了，这种声波称为超声波。
由于这类声波的特点，超声波可探测的材料范围很广。因为超声波可以穿透到材料很深的地方，所以它比射线检测技术更具优势。超声波的穿透深度由超声波的频率和材料本身决定。
声可以用机械能来定义。敲击U型叉就会产生声波，我们的耳朵就可以通过U型叉在空气中的往复运动感觉到振动。
产生超声波的机械能与此相类似。只有一点不同，超声检测的频率范围在0.2~25MHz，这个频率远超出了人耳可听到的范围。
用来产生高频声波并将其导入被检工件的装置称为换能器。在换能器中有一个压电材料，这个材料可以将电能转换成机械能，反之亦然。
压电效应是某些材料（元件或晶体）的固有特性。以电能的方式给换能器一个脉冲，晶体就会振动。这种振动由晶体的膨胀和收缩引起，是电脉冲引起的特有反应。
将换能器与被检工件相耦合，晶体的振动就以超声波能量传输的方式传递到工件中。处于超声波传播途径上的不连续性缺陷会将声束反射回换能器（这与缺陷的取向有关）。最终作为一种指示显示出来。
超声波的特点
为了进一步熟悉高频声波以及它如何通过材料传播，了解其固有特性是重要的。检测是否可行与这种声波和被检材料的相互作用有关。
声波是一种简单的质点振动。在超声波范围，声波有很高的频率。在大多数接触法检测中，使用的频率在1MHz~5MHz之间。
频率的真正含义是什么？为了弄清超声波的特性，我们以物体中单个粒子的振动为例加以说明。
质点的振动
首先考虑不受力的情况。此时，构成物体的所有质点以固有的结构和形式排列。在不受力时，这些质点处在它们“静止位置”上作自由运动。当来自换能器的机械振动传入工件表面时，这些质点就会在它们的静止位置附近开始振动。
循环
质点首先在一个方向上发生位移，然后在相反的方向上发生位移，两个位移构成了一个完整的循环。
图1-2
4
周期
频率实际上是单位时间内完成循环的次数。频率的标准度量单位是赫兹（Hz）。1赫兹等于在1秒钟内完成一个循环。如果在检测中使用一个5兆赫兹的换能器，则意味着质点每秒钟发生5百万次振动。用来度量频率的时间长度的物理量称为周期。
波长
检测中使用的另外一个重要物理量是波长。一个波长是声波完全完成一个循环所传播的距离。并非材料质点穿过了整个材料，而是严自换能顺振动能量从一个质点传递给了另一个质点，理解这一点非常重要。
声速
频率和波长之间的关系与被检工件中声波速度有关。声速是声波通过材料的速率。对于一种材料来说，声速是一个常量，它仅随振动能量模式的变化而改变。
这一关系用数学表达式来表示就是
v??
fλ=（希腊字母“拉姆达”）波长 V=材料的声速 f=换能器的频率 分辨率
频率是一个在检测中可以改变的量，它可以通过使用产生不同频率的换能器来得到。当频率降低时，波长增加，材料的穿透深度加大，但会伴随着分辨率的损失。分辨率是区分显示在CRT上的相邻缺陷的能力。
图1-3
在图1-3上面的一幅图片，显示了较差的分辨力，宽回波交迭在一起；下面一幅图片，显示了较好的分辨力，窄回波彼此互不搭界。
灵敏度
当频率增加时，波长减小，材料中穿透的能量减少，但分辨率和灵敏度会增高。灵敏度是检测小缺陷的能力。通常认为，可检测缺陷的最小尺寸是波长的1/2。
衰减
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粒子在材料中振动的衰减是超声波的另一个重要特点。衰减是声束通过材料时机械能的减少。声波通过大颗粒材料（如铸件）或传播距离增加时，衰减得更大。这种情况导致了声束的耗散。
频率
为了克服超声波检测中的衰减，我们需要选择换能器的频率，以保证足够的穿透深度和最佳的灵敏度。
超声原理
在超声波检测中我们要用到“超声振动”这样一个词汇，关于超声振动我们需要明白两个概念：
(1) 振动是一种往复运动。 (2) 振动是一种运行中的能量。 表面在其正常位置的凹陷称为位移。 图1-4
振动通过固体材料是以质点一个接一个地发生位移产生的，这可以想像成下图所示。
图1-5
实际材料是由许多质点即原子构成。这些质点通常处于静止的位置上，在受到外力作用时，它们会离开这些位置发生位移。当外力消失后，这些质点又趋于回到原来的位置上。
材料中许多微小粒子的质点造成了固体材料中能量的传输。 超声振动在材料中的传播与材料的弹性特性有关。 如果你敲击金属的表面，表面下陷，引起位移。 图1-6
因为材料是弹性的，所以表面总是趋于回到原来（静止）的位置。表面先是运动通过原来的位置，然后达到反方向的最大距离。
这一连串完整的运动定义为循环。 图1-7
完成一个循环所需要的时间称为周期。
例子：如果上图中的摆球在1秒钟内相继通过A、B、C、D、E，那么循环的周期这是1秒。
在一给定的时间范围内完成循环的次数称为频率。
例子：如果在1秒钟内摆球完整地摆动了三次，那么其频率就是3cps（每
6
秒3周）。
在你敲鼓的时候，鼓声的频率较低，大约为50cps。 钢琴的高音区有更高的频率，大约为4100cps。
用来表示1秒钟内循环次数的频率的单位是赫兹（Hz），每秒钟一周（cps）就是1Hz。
声音在金属中传播就象在空气传播一样，声音一种振动，并且有一定的频率范围。
人可听到的振动（声音）的最高频率是20000Hz。而超声检测仪的声波频率大约为5000000Hz。
超过人耳听觉范围的振动称为超声振动。
我们这里所说的声音和振动这两个词代表同一概念。
我们可以这样来定义声音：振动通过许多材料质点的位移传播了能量。 超声波检测是一个将声波施加在试样工件上，以确定是否有缺陷，厚度或者某些物理性能的过程。
能量是在称作换能器的装置中产生中。换能器使试样中的材料质点产生位移。
换能器是将一种能量转换成另一种能量的装置，例如： 电能转换成机械能，或机械能转换成电能。
收音机中的扬声器将电能转换成往复运动的机械运动。
下图中表示出“压电效应”，电能通过两根连接线施加在晶体上，引起晶片的振动。在本课中，晶片和换能器的称谓可互换使用。
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图1-8
电能引起压电晶体的膨胀和收缩，形成了振动。
压电换能器也可以将机械能转换成电能。换能器既可以发射能量也可以接收能量。
试样
换能器
注意：声波在试样中反射并返回到换能器
图1-9
换能器发射的能量既可以是脉冲式的，也可以是连续式的。
脉冲超声波的定义是发射一组短时间的振动，在这之前和之后换能器可以当做接收器使用。
钢、水和油都能很好地传输超声波，但空气不行。
换能器
油 钢材
图1-10
空气是超声波的不良导体，其原因是空气中粒子的密度太低，很难将能量从一个粒子传递给另一个粒子。这就是为什么在换能器和试样之间涂油或油脂的原因。
材料中粒子的密度可以帮助我们理解超声波。声速随介质的不同而变化。
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