超声波探头声束特点（二）

我们用以下这个比喻可以有效说明这个概念。

发自典型的未聚焦圆盘探头的声束经常被想象成一束源自激活晶片区域的能量柱，这个能量柱在直径方向上扩散，最后消失。

超声波声束

实际上，真正的声束形状要比这复杂，因为压力在横向和轴向上都会逐渐发生变化。

在下面的声束形状图中，红色代表能量最高的区域，而绿色和蓝色代表能量较低的区域。

超声波声束能量分布

探头的声场被分为两个区域：近场和远场。

近场是指接近探头的区域。

在这个区域中声压反复几次达到最大值、最小值。这个区域的终端为轴上最后一次出现最大声压值的位置。

这个位置到探头表面的距离表示为N，即近场距离。

近场距离N代表探头的自然焦距。

超声波近场区

远场是近场距离（N值）以外的区域。在这个区域，随着声束直径的扩展及声能的消散，声压逐渐降低为零。

近场距离是探头频率、晶片直径与被测材料声速互相作用的一个函数。

通过以下公式，可以为相控阵检测中常用的正方形或长方形晶片，计算出这个函数值：

正方形或长方形晶片近场区计算公式

由于近场中声压的不同，很难使用基于波幅的技术精确评价缺陷（尽管近场中的厚度测量不成问题）。

此外，N值代表通过声学透镜或相位调整技术使探头声束聚焦的最大距离。

如果是环形晶片，则不使用k值，而是使用晶片直径（D）代替长度项：

短边/长边的比率

如果是环形晶片，则不使用k值，而是使用晶片直径（D）代替长度项：

圆形晶片近场区计算公式

本文来源：奥林巴斯