1. 圓(yuan)盤波(bo)源縱波(bo)聲(sheng)場

 在(zai)(zai)不考慮介質中衰減的(de)情況下，圓盤波(bo)(bo)源在(zai)(zai)理想(xiang)液(ye)體介質中振動(dong)輻射聲(sheng)波(bo)(bo)，其中某一點(dian)波(bo)(bo)源d,在(zai)(zai)波(bo)(bo)源軸線上Q點(dian)所引(yin)起的(de)聲(sheng)壓為（圖2.13)

基于波的(de)(de)疊加原理，整個圓盤波源(yuan)上(shang)各(ge)點在(zai)Q點引起的(de)(de)聲(sheng)(sheng)壓(ya)疊加，就是Q點處(chu)的(de)(de)聲(sheng)(sheng)壓(ya)，由此可得(de)到軸線上(shang)任(ren)一點的(de)(de)聲(sheng)(sheng)壓(ya)幅值為

波源(yuan)軸線上的(de)聲(sheng)壓隨距離變化的(de)情況如圖2.14所(suo)示。

 由于(yu)(yu)波的(de)干涉，在(zai)(zai)波源(yuan)(yuan)附近(jin)(jin)(jin)區(qu)(qu)域(yu)會出現(xian)一系列(lie)聲壓極大(da)極小值(zhi)，這片(pian)區(qu)(qu)域(yu)稱為近(jin)(jin)(jin)場區(qu)(qu)，也稱菲(fei)涅爾區(qu)(qu)（Fresnel).在(zai)(zai)近(jin)(jin)(jin)場區(qu)(qu)由于(yu)(yu)波源(yuan)(yuan)上各點(dian)(dian)到軸線上某一點(dian)(dian)的(de)距離(li)不同(tong)，存在(zai)(zai)波程差(cha)，互(hu)相疊(die)加時存在(zai)(zai)相位差(cha)，出現(xian)互(hu)相干涉，進而出現(xian)聲壓極大(da)極小值(zhi)點(dian)(dian)。

波(bo)源(yuan)(yuan)到波(bo)源(yuan)(yuan)軸(zhou)線(xian)上最后一個聲壓(ya)極大(da)值(zhi)間的距(ju)離稱為近場區長度，常用(yong)N表示。由軸(zhou)線(xian)上任一點的聲壓(ya)幅值(zhi)公式進一步(bu)化簡可得極大(da)值(zhi)出現的位置(zhi)為

在(zai)近(jin)場區檢測(ce)容易(yi)引起(qi)誤判，甚至漏檢，因此探(tan)傷過(guo)程中盡可能避免在(zai)近(jin)場區檢測(ce)。

波源軸線(xian)上(shang)一點(dian)到(dao)波源距離大于N的區域稱(cheng)(cheng)為遠場區，又(you)稱(cheng)(cheng)弗(fu)朗合費(fei)區（Fraunhofer)。遠場區軸線(xian)上(shang)的聲(sheng)壓隨(sui)距離增(zeng)加(jia)而單調遞減。當(dang)x大于3N時，聲(sheng)壓、距離兩者成反比(bi)，近似球面(mian)波，此時聲(sheng)壓為

這時波(bo)源(yuan)各點(dian)到軸線上一(yi)點(dian)的波(bo)程(cheng)差很小，引(yin)起的相位(wei)差也很小，干涉(she)非常小，因此在遠場區(qu)軸線上看不(bu)到聲壓的極大極小值接連出現的現象。

點波源d_s在到波源足夠遠的任一點M(r,θ)引起的聲壓為

圖2.15中點M(r,θ)與波(bo)源軸線上同距離處聲壓P(r,0)之比，稱為指向性(xing)系數，常(chang)用D.表示：

 從(cong)圓盤聲(sheng)(sheng)(sheng)源(yuan)出發，聲(sheng)(sheng)(sheng)源(yuan)所輻(fu)射的能量(liang)集中在一定(ding)區域內，以束狀傳播，稱為(wei)聲(sheng)(sheng)(sheng)束的指(zhi)向性(xing)。用(yong)聲(sheng)(sheng)(sheng)束邊緣線與軸線之間的夾角(jiao)(jiao)來評價聲(sheng)(sheng)(sheng)束指(zhi)向性(xing)好壞，這個(ge)夾角(jiao)(jiao)稱為(wei)半擴散角(jiao)(jiao)，常用(yong)θ表示。圓盤聲(sheng)(sheng)(sheng)源(yuan)聲(sheng)(sheng)(sheng)束如圖2.16所示。

由圖2.17可(ke)知(zhi)：

a. 在聲(sheng)源軸(zhou)(zhou)線(xian)上某一點到(dao)聲(sheng)源的距(ju)離足夠遠時，這一點所在橫截面上各點的聲(sheng)壓是不同的，且以軸(zhou)(zhou)線(xian)上聲(sheng)壓最高。當缺陷與波(bo)束軸(zhou)(zhou)線(xian)垂直時，儀(yi)器上顯示回波(bo)最高就是由于這個(ge)原因。

b. 在(zai)聲(sheng)(sheng)束縱波聲(sheng)(sheng)場中存在(zai)一些聲(sheng)(sheng)壓為0的圓錐面(mian)。由y=kR，sinθ=3.83 可得(de)

此的θ₀ 稱為第一半擴散角，也稱第一零值發散角，對應的還有y=7.02,10.17,···時稱為第二、第三、···零值發散角。

c. 當y>3.83時，｜D_c |<0.15.說明聲波能量主要集中于第一半擴散角以內，因此通常認為2θ₀ 以內的波束稱為主波束，當缺陷位于主波束范圍內時，才容易發現。

d. 超聲(sheng)波波源輻(fu)射的超聲(sheng)波是以聲(sheng)束的形式向(xiang)外擴散出(chu)去(qu)的，但實際(ji)上(shang)并非開始(shi)于波源處，而是在波源附(fu)近存(cun)在的一(yi)個未(wei)擴散區b,其理想形狀如圖2.18所示。

距離波(bo)源大于b的區(qu)域(yu)成(cheng)為擴(kuo)散(san)區(qu)，波(bo)束在(zai)擴(kuo)散(san)區(qu)中(zhong)會(hui)逐(zhu)漸衰(shuai)減。

2. 矩(ju)形波(bo)源縱波(bo)聲(sheng)場

矩(ju)形波源(yuan)振動時在(zai)理想液體介質(zhi)中的(de)縱波聲(sheng)場與圓盤(pan)波源(yuan)一(yi)樣有近場區(qu)和未擴散角(jiao)等。但是在(zai)近場區(qu)內聲(sheng)壓分布(bu)比圓盤(pan)聲(sheng)源(yuan)更為(wei)繁雜(za)，計算困難，其遠場區(qu)聲(sheng)源(yuan)軸線上(shang)任一(yi)點Q(r,0,φ)處的(de)聲(sheng)壓可以通過液體介質(zhi)中的(de)聲(sheng)場理論推導出來，如下：

所以矩形(xing)波源發(fa)出的縱(zong)波聲(sheng)場與圓盤聲(sheng)源不同，具有兩個不同的半擴散角(jiao)，聲(sheng)場為矩形(xing)。