Bell和Haines提出了超聲波頻譜測(cè)定法的一個(gè)新的應(yīng)用，他們基于來(lái)自氧化鐵腐蝕層的前表面和后表面反射脈沖之間的相互干涉，提出了測(cè)量蒸汽冷卻核反應(yīng)裝置中碳鋼結(jié)構(gòu)表面腐蝕層厚度的無(wú)損檢測(cè)方法。設(shè)計(jì)的測(cè)量裝置簡(jiǎn)圖如圖7-16所示，該儀器的寬帶換能器能夠產(chǎn)生1~20MHz或1~30MHz范圍的寬帶脈沖信號(hào)，并對(duì)接收脈沖信號(hào)進(jìn)行復(fù)數(shù)傅里葉變換基礎(chǔ)上的頻譜分析。

對(duì)鋁塊表面上185μm環(huán)氧樹(shù)脂薄層進(jìn)行超聲檢測(cè)得到的幅度譜如圖7-17所示?？梢钥吹剑l譜在9.75MHz、16.27MHz、22.65MHz頻率處出現(xiàn)一系列“下陷”，即幅度極小值，出現(xiàn)極小值的頻率比值為3:5:7，與理論分析基本相符。圖7-18是針對(duì)鋼板腐蝕層檢測(cè)得到的相位譜。

Bell和Haines工作的全新特點(diǎn)是利用了復(fù)數(shù)傅里葉變換，為研究界面反射的相位變化提供了條件。提高了超聲波頻譜測(cè)定法的靈敏度，上述技術(shù)在英國(guó)核動(dòng)力反應(yīng)堆中已經(jīng)成為腐蝕控制的標(biāo)準(zhǔn)方法。儀器可以用市售的成件組裝。

上述研究是基于對(duì)含有層狀介質(zhì)的多界面結(jié)構(gòu)中介質(zhì)層的聲壓反射系數(shù)進(jìn)行幅度譜與相位譜分析得到的結(jié)果。由于幅度譜與相位譜表達(dá)式中包含層狀介質(zhì)的阻抗(密度、聲速)、厚度、衰減系數(shù)等信息，因此，在某些條件已知的情況下，就可以利用實(shí)驗(yàn)測(cè)量及頻譜分析得到的聲壓反射系數(shù)幅度譜和相位譜對(duì)其他感興趣的參量進(jìn)行分析，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)涂層/薄膜材料特性的表征。

采用超聲波窄脈沖回波水浸聚焦方式檢測(cè)涂覆層材料時(shí)，可以將超聲檢測(cè)系統(tǒng)簡(jiǎn)化為圖7-19所示的超聲波在多界面結(jié)構(gòu)中的傳播模型。

超聲波垂直入射至薄層表面，僅考慮超聲波脈沖寬度大于超聲波在介質(zhì)層2中往返一次的傳播時(shí)間這種情況，此時(shí)界面2處的反射回波與界面1處的反射回波發(fā)生混疊，并且聲波會(huì)在層2中發(fā)生多次反射與透射，導(dǎo)致窄脈沖信號(hào)中特定頻率下的信號(hào)發(fā)生了干涉。

假設(shè)窄脈沖超聲波入射聲壓P_入=1，那么界面1處的反射波聲壓及界面2處的各次反射波聲壓依次為：P₁=V₁₂，P₂=V₂₃W₁₂W₂₁exp(2ik_2zd)， 。其中，V₁₂和V₂₃ 分別為界面1，2的聲壓反射系數(shù)；V₁₂ 和V₂₃ 為界面1處的聲壓透射系數(shù)；exp(2ik2zd)表示波在層中往返一次后相位的變化，d為介質(zhì)層2的厚度。層2的聲壓反射系數(shù)為

進(jìn)一步推導(dǎo)可以得到聲壓反射系數(shù)幅度譜和相位譜Φ，分別為

式(7-5)、式（7-6）中，和 分別為層2中的縱波聲速和衰減系數(shù)。

靈科超聲波堅(jiān)持自主研發(fā)，最大力度投入研發(fā)設(shè)計(jì)，擁有一支近30年的研發(fā)制造團(tuán)隊(duì)，發(fā)明創(chuàng)造170余項(xiàng)專(zhuān)利新技術(shù)。主要品牌有LINGGAO靈高、LINGKE靈科、SHENGFENG聲峰等。廣泛運(yùn)用在醫(yī)療器械、電子器材、打印耗材、塑料、無(wú)紡布、包裝、汽配等多個(gè)領(lǐng)域，為海內(nèi)外各行業(yè)、企業(yè)提供了大量穩(wěn)定性強(qiáng)的優(yōu)質(zhì)超聲波塑焊設(shè)備及應(yīng)用方案。