1. 圓盤波(bo)源縱波(bo)聲場

 在(zai)不(bu)考慮介質中衰(shuai)減的(de)情況下，圓盤波(bo)(bo)源在(zai)理想液(ye)體介質中振動輻(fu)射聲(sheng)(sheng)波(bo)(bo)，其中某一點(dian)波(bo)(bo)源d,在(zai)波(bo)(bo)源軸線上Q點(dian)所引起的(de)聲(sheng)(sheng)壓為(wei)（圖(tu)2.13)

基于波的疊(die)加原理，整個圓盤(pan)波源上(shang)各點在Q點引起的聲(sheng)壓(ya)(ya)疊(die)加，就是(shi)Q點處的聲(sheng)壓(ya)(ya)，由此可(ke)得到軸線上(shang)任一點的聲(sheng)壓(ya)(ya)幅值為

波(bo)源軸線上(shang)的聲壓隨距離變化的情況如(ru)圖2.14所(suo)示。

 由于(yu)波(bo)的(de)(de)干(gan)(gan)涉(she)，在波(bo)源(yuan)附近(jin)區(qu)(qu)域會出(chu)現一系列聲壓極(ji)(ji)(ji)大(da)極(ji)(ji)(ji)小(xiao)值(zhi)，這(zhe)片區(qu)(qu)域稱(cheng)為近(jin)場區(qu)(qu)，也(ye)稱(cheng)菲涅(nie)爾(er)區(qu)(qu)（Fresnel).在近(jin)場區(qu)(qu)由于(yu)波(bo)源(yuan)上各(ge)點到(dao)軸線上某一點的(de)(de)距離(li)不同，存在波(bo)程差(cha)，互相(xiang)疊加時存在相(xiang)位差(cha)，出(chu)現互相(xiang)干(gan)(gan)涉(she)，進而出(chu)現聲壓極(ji)(ji)(ji)大(da)極(ji)(ji)(ji)小(xiao)值(zhi)點。

波(bo)源到(dao)波(bo)源軸線(xian)上(shang)最后(hou)一個聲壓極大值(zhi)(zhi)間(jian)的(de)距離稱(cheng)為近場區長度，常用N表示。由軸線(xian)上(shang)任(ren)一點的(de)聲壓幅值(zhi)(zhi)公(gong)式進一步化簡可得極大值(zhi)(zhi)出現(xian)的(de)位(wei)置為

在(zai)近場區檢測容易引起(qi)誤判，甚至漏檢，因此探傷過程(cheng)中盡可能避免(mian)在(zai)近場區檢測。

波(bo)源軸線上一(yi)點(dian)到波(bo)源距離大于(yu)N的區(qu)域稱(cheng)為(wei)遠場區(qu)，又稱(cheng)弗朗合費(fei)區(qu)（Fraunhofer)。遠場區(qu)軸線上的聲(sheng)壓(ya)(ya)隨(sui)距離增加而(er)單調遞減。當x大于(yu)3N時，聲(sheng)壓(ya)(ya)、距離兩者(zhe)成反比，近似球面波(bo)，此時聲(sheng)壓(ya)(ya)為(wei)

這(zhe)時(shi)波(bo)源各點到軸(zhou)線上一點的(de)波(bo)程差(cha)很(hen)小(xiao)，引起的(de)相(xiang)位(wei)差(cha)也很(hen)小(xiao)，干涉(she)非常小(xiao)，因此在遠場區(qu)軸(zhou)線上看(kan)不到聲(sheng)壓的(de)極大極小(xiao)值接連出現(xian)的(de)現(xian)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(xian)上同距離處聲壓P(r,0)之比，稱為指(zhi)向(xiang)性系數，常用(yong)D.表示(shi)：

 從圓盤聲(sheng)(sheng)源(yuan)出發，聲(sheng)(sheng)源(yuan)所(suo)輻射的(de)能量集中在一定區域內，以束(shu)狀傳播，稱為聲(sheng)(sheng)束(shu)的(de)指向(xiang)性。用聲(sheng)(sheng)束(shu)邊緣線與軸線之間的(de)夾角(jiao)來評價聲(sheng)(sheng)束(shu)指向(xiang)性好(hao)壞，這個夾角(jiao)稱為半擴(kuo)散(san)角(jiao)，常用θ表示(shi)(shi)。圓盤聲(sheng)(sheng)源(yuan)聲(sheng)(sheng)束(shu)如圖2.16所(suo)示(shi)(shi)。

由圖2.17可(ke)知：

a. 在聲源軸(zhou)線(xian)上某(mou)一點到聲源的距離足夠遠(yuan)時，這(zhe)一點所在橫截(jie)面上各點的聲壓是(shi)不同(tong)的，且以軸(zhou)線(xian)上聲壓最(zui)高。當缺陷與波束軸(zhou)線(xian)垂直(zhi)時，儀器(qi)上顯示回(hui)波最(zui)高就(jiu)是(shi)由(you)于這(zhe)個原因。

b. 在聲(sheng)束縱波聲(sheng)場中存在一些聲(sheng)壓為0的圓錐面。由y=kR，sinθ=3.83 可得

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. 超聲波(bo)(bo)波(bo)(bo)源(yuan)輻射的(de)超聲波(bo)(bo)是以聲束的(de)形(xing)式向外擴(kuo)散出去的(de)，但實(shi)際上并非開始于(yu)波(bo)(bo)源(yuan)處(chu)，而是在波(bo)(bo)源(yuan)附近存(cun)在的(de)一個未擴(kuo)散區b,其理(li)想形(xing)狀如圖2.18所示。

距離波(bo)源大于b的(de)區域成為擴散區，波(bo)束在擴散區中(zhong)會逐漸衰減。

2. 矩(ju)形波源縱波聲(sheng)場

矩形波(bo)源(yuan)(yuan)振(zhen)動時在(zai)理想液(ye)體介質中的(de)縱波(bo)聲(sheng)場(chang)(chang)與圓(yuan)盤波(bo)源(yuan)(yuan)一樣有(you)近(jin)場(chang)(chang)區(qu)和未擴散角等。但(dan)是在(zai)近(jin)場(chang)(chang)區(qu)內聲(sheng)壓(ya)分布比圓(yuan)盤聲(sheng)源(yuan)(yuan)更(geng)為繁(fan)雜(za)，計算困難，其遠場(chang)(chang)區(qu)聲(sheng)源(yuan)(yuan)軸線上任一點Q(r,0,φ)處的(de)聲(sheng)壓(ya)可以通過液(ye)體介質中的(de)聲(sheng)場(chang)(chang)理論推導出(chu)來，如下：

所以矩(ju)形波(bo)源發出的(de)縱波(bo)聲場(chang)與(yu)圓盤聲源不同，具有兩個不同的(de)半擴散角，聲場(chang)為矩(ju)形。