超聲波和超聲波測厚儀的工作原理

超聲
     ultrasonic(ultrasound)
     聲音是與人類(lèi)生活緊密相聯(lián)的一種自然現象。當聲的頻率高到超過(guò)人耳聽(tīng)覺(jué)的頻率極限(根據大量調查，取整數20000赫)時(shí)，
     人們就覺(jué)察不出聲的存在，因而稱(chēng)這種高頻率的聲為“超"聲。

超聲波的特點(diǎn)
     束射特性
     由于超聲波的波長(cháng)短，超聲波射線(xiàn)可以和光線(xiàn)一樣，能夠反射、折射，也能聚焦，而且．遵守幾何光學(xué)上的定律。即超聲波射線(xiàn)從一種物質(zhì)表面反射時(shí)，入射角等于反射角，當射線(xiàn)透過(guò)一種物質(zhì)進(jìn)入另一種密度不同的物質(zhì)時(shí)就會(huì )產(chǎn)生折射，也就是要改變它的傳插方向，兩種物質(zhì)的密度差別愈大，則折射也愈大。
     吸收特性
     聲波在各種物質(zhì)中傳播時(shí)，隨著(zhù)傳播距離的增加，強度會(huì )漸進(jìn)減弱，這是因為物質(zhì)要吸收掉它的能量。
     對于同一物質(zhì)，聲波的頻率越高，吸收越強。
     對于一個(gè)頻率一定的聲波，在氣體中傳播時(shí)吸收*歷害，在液體中傳播時(shí)吸收比較弱，在固體中傳播時(shí)吸收*小。

超聲波的能量傳遞特性
     超聲波所以往各個(gè)工業(yè)部門(mén)中有廣泛的應用，主要之點(diǎn) 還在于比聲波具有強大得多的功率。為什么有強大的功率呢?因為當聲波到達某一物資中時(shí)，由于聲波的作用使物質(zhì)中的分子也跟著(zhù)振動(dòng)，振動(dòng)的頻率和聲波頻率—樣，分子振動(dòng)的頻率決定了分子振動(dòng)的速度。頻率愈高速度愈大。物資分子由于振動(dòng)所獲得的能量除了與分子的質(zhì)量有關(guān)外，是由分子的振動(dòng)速度的平方?jīng)Q定的,所以如果聲波的頻率愈高，也就是物質(zhì)分子愈能得到更高的能量、超聲波的頻率比聲波可以高很多，所以它可以使物資分子獲得很大的能量；換句話(huà)說(shuō)，超聲波本身可以供給物質(zhì)足夠大的功率。

超聲波的聲壓特性
     當聲波通入某物體時(shí),由于聲波振動(dòng)使物質(zhì)分子產(chǎn)生壓縮和稀疏的作用，將使物質(zhì)所受的壓力產(chǎn)生變化。由于聲波振動(dòng)引起附加壓力現象叫聲壓作用。
     由于超聲波所具有的能量很大，就有可能使物質(zhì)分子產(chǎn)生顯諸的聲壓作用、例如當水中通過(guò)一般強度的超聲波時(shí)，產(chǎn)生的附加壓力可以達到好幾個(gè)大氣壓力。液體中存起著(zhù)如此巨大的聲壓作用，就 會(huì )引起值得注意的現象。當超聲波振動(dòng)使液體分子壓縮時(shí)，好象分子受到來(lái)直四面八方的壓力；當超聲波振動(dòng)使液體分子稀疏時(shí)，好象受到向外散開(kāi)的拉力，對于液體，它們比較受得住附加壓力的作用，所以在受到壓縮力的時(shí)候；不大會(huì )產(chǎn)生反常情形。但是在拉力的作用下，液體就會(huì )支持不了,在拉力集中的  地方，液體就會(huì )斷裂開(kāi)來(lái)，這種斷裂作用特別容易發(fā)生在液體中存在雜質(zhì)或氣泡的地方，因為這些地方液體的強度特別低，也就特別經(jīng)受不起幾倍于大氣壓力的拉力作用。由于發(fā)生斷裂的結果，液體中會(huì )產(chǎn)生許多氣泡狀的小空腔，這種空泡存在的時(shí)間很短，一瞬時(shí)就會(huì )閉合起來(lái)?？涨婚]合的時(shí)候會(huì ) 產(chǎn)生很大的瞬時(shí)壓力，一般可以達到幾千甚至幾萬(wàn)個(gè)大氣壓力。液體在這種強大的瞬時(shí)壓力作用下，溫度會(huì )驟然增高。 斷裂作用所引起的互大瞬時(shí)壓力，可以使浮懸在液體中 的固體表面受到急劇破壞。我們常稱(chēng)之為空化現象。

超聲波的應用具有以下的特點(diǎn)：
     1. 超聲波具有較好的指向性——頻率越高，指向性越強。這在諸如探傷和水下聲通訊等應用場(chǎng)合是主要的考慮因素。
     2. 頻率高時(shí)，相應地波長(cháng)將變短，因而波長(cháng)可與傳播超聲波的試樣材料的尺寸相比擬，甚至波長(cháng)可遠小于試樣材料的尺寸．這在厚度尺寸很小的測量應用中以及在高分辨率的探傷應用中是非常重要的。
     3. 超聲波用起來(lái)很安靜，人們聽(tīng)不到它。這一點(diǎn)在高強度工作場(chǎng)合尤為重要。這些高強度的工作用可聞頻率的聲波來(lái)完成時(shí)往往更有效，然而遺憾的是，可聞聲波工作時(shí)所產(chǎn)生的噪聲令人難以忍受，有時(shí)甚至是對人體有害的。

     超聲波測厚儀是根據超聲波脈沖反射原理來(lái)進(jìn)行厚度測量的，當探頭發(fā)射的超聲波脈沖通過(guò)被測物體到達材料分界面時(shí)，脈沖被反射回探頭通過(guò)精確測量超聲波在材料中傳播的時(shí)間來(lái)確定被測材料的厚度。凡能使超聲波以一恒定速度在其內部傳播的各種材料均可采用此原理測量。