圖 " "%&超聲波指向性
’—大致同而積傳播的范圍； &(—擴散的范圍； & %—指向角
小于波長的一半時，由于衍射作用，波的傳播就和缺陷或損傷的存在與否沒有什么關
系了。
缺陷或損傷的尺寸比半個波長大得越多，反射越容易。但是，缺陷或損傷的形狀
與方向不同，反射的方式也有所不同，如果超聲波垂直地入射到平面狀的損傷（例如
裂紋）上：反射波就會反射到晶片，得到很高的損傷回波。因此，對于構件中平行于探
測面的裂紋或分層損傷，超聲波檢測的分辨率很高；對于球形缺陷（如氣泡），反射波
是向各方向散射的，回到晶片上的反射波較少，缺陷回波較低；當缺陷或損傷平面與
入射的超聲波存在較大角度時，也可能幾乎沒有回波；入射超聲波從探測面對側(cè)的反
射面（即底面）反射回晶片，這就是底面回波（即底波）。
五、超聲波檢測法
（一）縱波檢測法
用垂直探頭采用直接耦合或水浸法將超聲波直射人工件，利用工件中傳播的縱
波，遇到不同介質(zhì)的界面會發(fā)生反射而進行缺陷或損傷的檢測，稱為縱波檢測法。檢
查螺栓的周向裂紋可用此方法。縱波檢測法是超聲波檢測中應用最廣泛最基本的方
法。
圖 " "所示為縱波脈沖反射法示意圖。工件無缺陷時，只顯示始波 )和底波 *（見圖 " "（’）；當工件中有缺陷時，在始波和底波之間會出現(xiàn)一個波（見圖（(）），這個波叫傷波 +；當缺陷橫截面積很大時，將無底波，聲速被缺陷全反射（見圖
" "（ ,））。
設探測面到缺陷的距離為 -，材料厚度為 .，從示波器上始波 )到傷波 +的長度
為 /+，從始波到底波的長度為 /*，可得
•10.•
圖 " "%縱波一次反射脈沖法
()
&’ +
(*
由此，可以求出缺陷的位置。
另外，因傷波高度隨缺陷或損傷增大而增高，所以可由傷波高度估計缺陷或損傷的大小。當缺陷或損傷很大時，可以移動探頭，按顯示缺陷或損傷的范圍，求出缺陷或損傷的延伸尺寸。
縱波檢測易于檢測出與工件探測面走向平行的缺陷。但縱波檢測受儀器盲區(qū)和分辨力的限制，表面和近表面檢測能力低。縱波檢測適于檢測大面積的厚工件，定位簡單。
（二）橫波檢測法利用斜探頭，使晶片發(fā)出的縱波穿過有機玻璃透聲楔塊傾斜入射至界面，當入射角在第一臨界角與第二臨界角之間時，在被檢測工件中只有折射橫波。應用這種方法的檢測即為橫波檢測。通過選擇探頭角度，使聲束與缺陷走向相垂直，從而使反射回波最大，達到檢測目的。因此，橫波檢測可發(fā)現(xiàn)與工件表面成一定角度的缺陷或損傷。在飛機結(jié)構維修檢測中，檢查接耳部位時，由于接耳裂紋多為從螺栓孔內(nèi)壁開裂的徑向損傷，故在接耳部位外側(cè)表面使用橫波進行原位檢查能達到滿意效果。橫波檢測可彌補縱波檢測法的不足之處。用縱波直探頭檢測，工件中垂直于探測面的缺陷或損傷不易發(fā)現(xiàn)。因此，常輔以橫波檢測。橫波波長短，檢查缺陷能力比縱波高，波束指向性較好，分辨力強；使用斜楔塊可避免晶片的直接磨損，斜楔塊還能
•.-,•
起延遲作用，使盲區(qū)減小，近表面檢測能力提高。因為橫波穿透能力差，所以橫波檢測一般無底面回波。因此，缺陷或損防檢測的靈敏度和定位及定量分析均須使用試塊；由于受入射角度限制，當管材壁厚與外徑比大于 "時，橫波無法入射到內(nèi)壁，不能達到檢測目的。
橫波檢測定位較縱波復雜，使用標準試塊對缺陷或損傷定位。
六、金屬組織對超聲波檢測的影響
金屬是微小晶粒的組合體。當超聲波射到各個晶粒時，會引起微小的反射和散射。這些反射波在示波器上呈現(xiàn)出草狀回坡。此外，這種反射和散射還會使超聲波衰減，減少多次反射的脈沖次數(shù)（見圖 %& %’）。
圖 %& %’(金屬組織與超聲波衰減及產(chǎn)生草狀回波的關系
金屬晶粒越大，這種衰減和草狀回波越顯著，有時甚至不能出現(xiàn)傷波。遇到這種情況，可以降低頻率，使波長加長，來改善信噪比（有用回波信號與無用噪聲雜波之比）。可是用這種辦法并非都能完全解決問題。
七、超聲波檢測在飛機結(jié)構探傷中的應用
超聲波檢測法可用來檢測飛機結(jié)構裂紋損傷和腐蝕損傷以及用來確定清除損傷后的構件厚度。用超聲波檢測裂紋損傷時，只要聲束方向與裂紋面夾角達到一定要求，就可清晰地顯示出裂紋損傷。超聲波對微小缺陷或損傷敏感，但采用超聲波檢測只能檢查探頭可接觸構件的損傷。
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當采用超聲波檢測鑄件的損傷時，由于鑄件內(nèi)部組織不均勻，晶粒粗大，草狀回波嚴重，聲波衰減大，所以通常采用較低頻率的超聲波探傷。當初選頻率時，第一次底波回波高度在顯示屏上達到 "刻度即可使用。
采用超聲波厚度儀可以從一側(cè)測量構件的厚度，其精確度可達到 %。
可以用超聲波厚度儀檢測輕微的腐蝕，但不能檢測中等或嚴重的腐蝕損傷。這是因為中等以上的腐蝕損傷，由于超聲波的散射，不會得到構件厚度讀數(shù)。但是，當清除腐蝕產(chǎn)物后，可以用它來測量去腐后的構件厚度，并可進一步確定腐蝕造成的材料減少量。
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