1. 圓盤波源縱波聲場

 在不考(kao)慮介質(zhi)中衰(shuai)減的情(qing)況下，圓盤波(bo)源(yuan)在理想液體介質(zhi)中振動輻射聲波(bo)，其(qi)中某(mou)一(yi)點波(bo)源(yuan)d,在波(bo)源(yuan)軸線上Q點所引(yin)起的聲壓(ya)為（圖2.13)

基于波(bo)的(de)(de)疊加(jia)原理，整個圓(yuan)盤波(bo)源上各點在Q點引(yin)起(qi)的(de)(de)聲壓疊加(jia)，就是Q點處的(de)(de)聲壓，由此可得到軸(zhou)線(xian)上任一(yi)點的(de)(de)聲壓幅值為(wei)

波源軸線上的聲壓隨距(ju)離變(bian)化的情況如圖2.14所示。

 由(you)于波(bo)的(de)干涉(she)，在(zai)波(bo)源(yuan)附近(jin)(jin)(jin)區(qu)(qu)(qu)域(yu)會出(chu)(chu)現一系(xi)列聲壓(ya)極大極小值，這片區(qu)(qu)(qu)域(yu)稱(cheng)為近(jin)(jin)(jin)場(chang)區(qu)(qu)(qu)，也稱(cheng)菲涅爾區(qu)(qu)(qu)（Fresnel).在(zai)近(jin)(jin)(jin)場(chang)區(qu)(qu)(qu)由(you)于波(bo)源(yuan)上(shang)各(ge)點(dian)到(dao)軸線上(shang)某一點(dian)的(de)距離不同，存在(zai)波(bo)程差，互相(xiang)疊加時存在(zai)相(xiang)位差，出(chu)(chu)現互相(xiang)干涉(she)，進而出(chu)(chu)現聲壓(ya)極大極小值點(dian)。

波源到波源軸(zhou)線上最后一個(ge)聲壓(ya)極大值(zhi)間的距離稱為(wei)近場區長度，常(chang)用N表(biao)示。由軸(zhou)線上任一點的聲壓(ya)幅值(zhi)公式(shi)進一步化簡可得極大值(zhi)出現的位置為(wei)

在近場(chang)區(qu)檢(jian)(jian)(jian)測容易(yi)引起誤(wu)判(pan)，甚至(zhi)漏(lou)檢(jian)(jian)(jian)，因此探傷過程中盡可能避免在近場(chang)區(qu)檢(jian)(jian)(jian)測。

波源(yuan)軸(zhou)(zhou)線上(shang)一點到波源(yuan)距離(li)大(da)于(yu)N的區域(yu)稱(cheng)為遠(yuan)場(chang)區，又稱(cheng)弗朗合費區（Fraunhofer)。遠(yuan)場(chang)區軸(zhou)(zhou)線上(shang)的聲(sheng)壓隨距離(li)增加而(er)單調(diao)遞減。當(dang)x大(da)于(yu)3N時，聲(sheng)壓、距離(li)兩者成反比，近似(si)球面波，此時聲(sheng)壓為

這(zhe)時波(bo)(bo)源各點(dian)到軸線上一點(dian)的(de)(de)波(bo)(bo)程(cheng)差很(hen)小(xiao)，引起的(de)(de)相位差也很(hen)小(xiao)，干涉非常小(xiao)，因(yin)此在遠場區(qu)軸線上看不到聲壓的(de)(de)極(ji)大極(ji)小(xiao)值接(jie)連出現的(de)(de)現象(xiang)。

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(yu)波源軸線上同距離(li)處聲壓P(r,0)之比，稱為指(zhi)向性系數(shu)，常用D.表示(shi)：

 從圓盤聲源出發(fa)，聲源所(suo)輻射的(de)能量集(ji)中(zhong)在一定區域內，以束(shu)狀傳播(bo)，稱為聲束(shu)的(de)指(zhi)向性(xing)。用(yong)聲束(shu)邊(bian)緣線(xian)與(yu)軸線(xian)之間的(de)夾角(jiao)(jiao)來評價(jia)聲束(shu)指(zhi)向性(xing)好(hao)壞，這個夾角(jiao)(jiao)稱為半擴散角(jiao)(jiao)，常用(yong)θ表示。圓盤聲源聲束(shu)如圖2.16所(suo)示。

由圖2.17可知：

a. 在聲(sheng)(sheng)源軸(zhou)線(xian)上(shang)(shang)某一(yi)點到(dao)聲(sheng)(sheng)源的(de)距離足夠遠時，這一(yi)點所在橫截面(mian)上(shang)(shang)各點的(de)聲(sheng)(sheng)壓是(shi)不同的(de)，且以軸(zhou)線(xian)上(shang)(shang)聲(sheng)(sheng)壓最高。當缺(que)陷與波束(shu)軸(zhou)線(xian)垂直時，儀器上(shang)(shang)顯示回(hui)波最高就是(shi)由于這個(ge)原因。

b. 在聲(sheng)束縱波聲(sheng)場(chang)中(zhong)存在一些(xie)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(sheng)波(bo)波(bo)源輻射的超聲(sheng)波(bo)是以聲(sheng)束的形(xing)式(shi)向外擴散出去的，但(dan)實(shi)際(ji)上并(bing)非開(kai)始于波(bo)源處(chu)，而是在波(bo)源附近存在的一個(ge)未擴散區b,其理想(xiang)形(xing)狀如圖2.18所示。

距離波源大于(yu)b的區(qu)(qu)域(yu)成為擴(kuo)散區(qu)(qu)，波束在擴(kuo)散區(qu)(qu)中(zhong)會逐漸衰減。

2. 矩形(xing)波(bo)源縱(zong)波(bo)聲場

矩(ju)形波(bo)源(yuan)振動時(shi)在(zai)(zai)理想液(ye)(ye)體介質中的(de)縱波(bo)聲場與圓盤(pan)波(bo)源(yuan)一(yi)樣有近場區(qu)和未擴散角等。但(dan)是在(zai)(zai)近場區(qu)內(nei)聲壓分布(bu)比圓盤(pan)聲源(yuan)更為繁雜，計算困難，其遠場區(qu)聲源(yuan)軸(zhou)線上任一(yi)點Q(r,0,φ)處的(de)聲壓可(ke)以(yi)通過(guo)液(ye)(ye)體介質中的(de)聲場理論推導出(chu)來，如下：

所以矩(ju)形波源發出的縱波聲場與(yu)圓盤聲源不(bu)同，具有兩(liang)個不(bu)同的半(ban)擴散角，聲場為矩(ju)形。