1. 圓(yuan)盤波(bo)源縱波(bo)聲(sheng)場(chang)

 在(zai)不考慮介質中衰減的情況下，圓盤波(bo)源(yuan)在(zai)理想液體介質中振動輻(fu)射聲波(bo)，其中某一點波(bo)源(yuan)d,在(zai)波(bo)源(yuan)軸線上Q點所引起的聲壓(ya)為（圖2.13)

基于波(bo)的疊(die)加(jia)原(yuan)理(li)，整個(ge)圓盤波(bo)源上各點在Q點引(yin)起(qi)的聲壓(ya)疊(die)加(jia)，就是Q點處的聲壓(ya)，由此可得到軸線上任(ren)一點的聲壓(ya)幅值(zhi)為(wei)

波源軸線上的聲壓隨距(ju)離變化的情(qing)況如圖2.14所示(shi)。

 由于波(bo)的干(gan)(gan)涉，在(zai)波(bo)源附(fu)近區(qu)域會出(chu)現一系列(lie)聲(sheng)壓(ya)極(ji)(ji)大極(ji)(ji)小值，這片區(qu)域稱為近場(chang)區(qu)，也稱菲(fei)涅爾區(qu)（Fresnel).在(zai)近場(chang)區(qu)由于波(bo)源上各點(dian)到軸線(xian)上某一點(dian)的距離不同，存在(zai)波(bo)程差，互相(xiang)疊加時(shi)存在(zai)相(xiang)位差，出(chu)現互相(xiang)干(gan)(gan)涉，進而出(chu)現聲(sheng)壓(ya)極(ji)(ji)大極(ji)(ji)小值點(dian)。

波源到波源軸線(xian)(xian)上最后一(yi)個聲壓極大值間(jian)的(de)距離稱為近(jin)場區長度，常用N表示。由軸線(xian)(xian)上任一(yi)點的(de)聲壓幅(fu)值公式(shi)進一(yi)步化(hua)簡可(ke)得極大值出現的(de)位置為

在近(jin)場區(qu)檢測容易引起誤判，甚(shen)至漏檢，因此探傷過(guo)程中盡可(ke)能避免在近(jin)場區(qu)檢測。

波源軸線上一點到波源距離大于N的(de)區(qu)(qu)域稱(cheng)為遠(yuan)場(chang)區(qu)(qu)，又稱(cheng)弗朗合費區(qu)(qu)（Fraunhofer)。遠(yuan)場(chang)區(qu)(qu)軸線上的(de)聲壓隨距離增加(jia)而單(dan)調遞減(jian)。當x大于3N時(shi)，聲壓、距離兩者(zhe)成反比，近似球(qiu)面波，此時(shi)聲壓為

這時波源各點(dian)到軸線上(shang)一點(dian)的(de)波程差(cha)很小，引起的(de)相(xiang)位差(cha)也很小，干涉非常小，因此(ci)在遠場區(qu)軸線上(shang)看不到聲壓的(de)極大極小值接連出(chu)現的(de)現象。

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(tu)2.15中點M(r,θ)與(yu)波源軸線上同距離處聲壓P(r,0)之比，稱為指(zhi)向性系數(shu)，常用D.表(biao)示：

 從(cong)圓盤聲(sheng)(sheng)(sheng)(sheng)源出發，聲(sheng)(sheng)(sheng)(sheng)源所輻射的能量集(ji)中在一定區域內(nei)，以束(shu)(shu)狀傳播，稱為聲(sheng)(sheng)(sheng)(sheng)束(shu)(shu)的指向(xiang)性。用(yong)聲(sheng)(sheng)(sheng)(sheng)束(shu)(shu)邊緣線(xian)與軸線(xian)之間的夾角來評價聲(sheng)(sheng)(sheng)(sheng)束(shu)(shu)指向(xiang)性好(hao)壞，這個(ge)夾角稱為半擴散角，常用(yong)θ表(biao)示(shi)。圓盤聲(sheng)(sheng)(sheng)(sheng)源聲(sheng)(sheng)(sheng)(sheng)束(shu)(shu)如圖(tu)2.16所示(shi)。

由圖(tu)2.17可知：

a. 在(zai)聲源軸線(xian)(xian)上某一點(dian)到聲源的距離足夠(gou)遠時，這一點(dian)所在(zai)橫(heng)截面上各點(dian)的聲壓是(shi)(shi)不同的，且以(yi)軸線(xian)(xian)上聲壓最(zui)高。當(dang)缺陷與波(bo)束軸線(xian)(xian)垂直時，儀器上顯示回(hui)波(bo)最(zui)高就是(shi)(shi)由于這個原因(yin)。

b. 在聲束縱波(bo)聲場中存在一些聲壓為0的圓錐(zhui)面(mian)。由y=kR，sinθ=3.83 可(ke)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(chao)聲(sheng)(sheng)波(bo)波(bo)源輻射的(de)超(chao)聲(sheng)(sheng)波(bo)是以(yi)聲(sheng)(sheng)束的(de)形式向外擴散(san)出去的(de)，但實際上并非開始于波(bo)源處(chu)，而是在(zai)波(bo)源附近存在(zai)的(de)一個(ge)未擴散(san)區b,其理想形狀(zhuang)如圖(tu)2.18所示。

距離波源大于(yu)b的區(qu)域(yu)成為(wei)擴(kuo)散區(qu)，波束(shu)在擴(kuo)散區(qu)中會逐漸衰減(jian)。

2. 矩(ju)形波源(yuan)縱波聲(sheng)場(chang)

矩形波源振動時在(zai)(zai)理想液(ye)(ye)體介質中的(de)縱波聲(sheng)場(chang)(chang)與圓盤(pan)波源一樣(yang)有近場(chang)(chang)區和未擴散角等(deng)。但是在(zai)(zai)近場(chang)(chang)區內聲(sheng)壓(ya)分(fen)布(bu)比圓盤(pan)聲(sheng)源更為繁雜，計算困難，其遠場(chang)(chang)區聲(sheng)源軸線上任(ren)一點(dian)Q(r,0,φ)處(chu)的(de)聲(sheng)壓(ya)可(ke)以通過(guo)液(ye)(ye)體介質中的(de)聲(sheng)場(chang)(chang)理論推導(dao)出(chu)來，如下(xia)：

所以(yi)矩形波源(yuan)發(fa)出的(de)縱波聲(sheng)(sheng)場(chang)(chang)與圓盤聲(sheng)(sheng)源(yuan)不同，具(ju)有兩個不同的(de)半擴散角(jiao)，聲(sheng)(sheng)場(chang)(chang)為矩形。