①超聲脈沖波的頻率

關(guān)于超聲脈沖波頻率的測定與純粹的周期波有所不同。在百科辭典中，頻率定義為“在周期現(xiàn)象中表示同一相位在一秒內(nèi)重復(fù)出現(xiàn)的次數(shù)”。在實(shí)際超聲檢測中，特別是對于寬頻帶探頭，由于阻尼效果較強(qiáng)，脈沖形狀不再是均勻的多個(gè)周期（見圖1-9），不適合采用讀取周期的方法測定頻率特性。日本的井元鑒二從實(shí)用觀點(diǎn)給出了以下兩個(gè)定義:

定義（一）：超聲波探傷頻率就是對適當(dāng)?shù)姆瓷洳ㄟM(jìn)行傅里葉分析所得到的能量的中點(diǎn)，即±3dB頻率的平均值（或最大值），即

定義（二）：超聲波探傷頻率就是對適當(dāng)?shù)姆瓷洳ㄔ跁r(shí)間軸上進(jìn)行擴(kuò)展觀測所得到的峰值間隔（T）的倒數(shù)，即

②超聲脈沖波的聲場

充滿超聲波的空間稱為超聲場。由于聲場特性與超聲檢測結(jié)果密切相關(guān)，因此此了解聲場的特性十分必要。既然脈沖波可以看成由多個(gè)正弦(余弦)波疊加而成，就可以通過研究各種頻率的正弦波聲場來分析脈沖波聲場，其中每種頻率的超聲波決定一個(gè)聲場，總的聲場為各種頻率聲場的合成[9]。脈沖波是持續(xù)時(shí)間很短的波動(dòng)，因而，由同一聲源表面上各個(gè)單一點(diǎn)源輻射的脈沖子波到達(dá)聲場某一點(diǎn)的時(shí)間可能不同。所以，它們可能不產(chǎn)生干涉或只產(chǎn)生不完全的干涉，且脈沖寬度越窄，干涉越小。因此，與連續(xù)波相比，脈沖波的空間干涉現(xiàn)象減弱了，聲場中聲壓的波動(dòng)較小。

研究超聲波在介質(zhì)中的傳播特性時(shí)，如果涉及到的問題與上述脈沖波及其干涉等特點(diǎn)無關(guān)，那么，從連續(xù)波的角度推導(dǎo)出來的如反射、衍射、折射、散射和吸收等規(guī)律的結(jié)論，仍然適用于脈沖波。例如，在連續(xù)平面波垂直入射于無限大介質(zhì)界面的前提下推導(dǎo)出來的聲壓反射率和聲壓透射率公式，推導(dǎo)過程中不用考慮相干波的干涉。若連續(xù)波垂直入射于有限介質(zhì)的界面時(shí)，由于通常伴隨相干波的干涉，此時(shí)對于連續(xù)波，聲壓反射率和聲壓透射率公式只能是近似的。但是當(dāng)脈沖寬度很窄的脈沖波垂直入射至有限介質(zhì)的界面時(shí)，因?yàn)閬聿患爱a(chǎn)生干涉，則聲壓反射率和聲壓透射率公式仍然適用。實(shí)際應(yīng)用中在涉及到波的疊加等問題時(shí)，要根據(jù)具體情況進(jìn)行分析。

脈沖波相對于連續(xù)波的主要特點(diǎn)是持續(xù)時(shí)間短，因而在空間的相干長度也較短。據(jù)此可預(yù)見，在換能器輻射的遠(yuǎn)場，特別是近軸區(qū)域，由于來自換能器輻射面的聲程差不大，其相干性與連續(xù)波相近，因而其聲場仍可沿用連續(xù)波的計(jì)算結(jié)果，如指向性的主瓣附近區(qū)域。但在聲程差較大的區(qū)域，如近場及偏離聲軸方向上，相干較弱，因而近場起伏及旁瓣均大大減少。一般說來，脈沖持續(xù)時(shí)間越長，即脈沖包絡(luò)中所含的波數(shù)越多，聲場越接近于連續(xù)波場。圖1-10給出了同一圓形平面活塞式超聲波換能器在不同連續(xù)時(shí)間(包含的脈沖個(gè)數(shù))下，向水中輻射的脈沖波聲場的聲壓分布計(jì)算值。

鑒于有關(guān)不同聲源輻射的聲場特性在很多書中均有詳細(xì)介紹，此處僅針對脈沖波的超聲場特性，如寬脈沖和窄脈沖聲場，理想聲場與實(shí)際聲場等加以簡單敘述。

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