无损检测中的声波传播：纵波、横波与表面波

无损检测中的声波传播：纵波、横波与表面波

无损检测（NDT）技术在工业领域有着广泛的应用，其中声波检测是最常见的一种方法。通过分析声波在材料中的传播特性，可以有效地检测出材料内部的缺陷，从而确保产品质量和安全。本文将为您介绍无损检测中常用的声波模式及其传播特性。

缺陷探测中所使用的声能以不同的声波模式传播，声波模式的区分基于声波的传播方向和在被测材料中相应的分子运动。最常用的模式是纵波、横波和表面波。

纵波

在纵波中，介质中的粒子运动与波前方向平行。可听到的声波属于纵波。纵波模式是超声无损检测中常用模式中传播速度最快的模式，在钢中的传播速度大约为5900米/秒。纵波通过折射或反射可以转换为横波，如下面2.5小节中所述。

横波

在横波中，粒子的运动与声波方向垂直。与纵波相比，相同频率的横波的声速较慢，波长较短。在大多数角度声束超声缺陷检测中要使用横波。钢中典型的横波声速大约为3250米/秒。横波只存在于固体中，不能出现在液体或气体中。横波在两种介质的边界处通过反射或折射可以转化为纵波。

表面波

表面波，也被称为瑞利波，是沿工件表面、到距表面一个波长深度传播的震动声波。表面波的声速和波长与横波极为相似。海洋的波浪可以是表面波的一个示例。表面波可用于探测工件表面的裂纹。

还有几种其他声波模式，但是在超声探伤应用中很少用到。这些模式包含兰姆波，以及各种其他形式的平面波和导波，在本辅导材料中不做介绍。

声束特性