1. 圓盤波(bo)(bo)源縱波(bo)(bo)聲場

 在(zai)不(bu)考慮介質中(zhong)衰減(jian)的情況下，圓盤波(bo)(bo)(bo)源在(zai)理想液體介質中(zhong)振(zhen)動輻射聲(sheng)波(bo)(bo)(bo)，其中(zhong)某一點波(bo)(bo)(bo)源d,在(zai)波(bo)(bo)(bo)源軸(zhou)線上Q點所引起的聲(sheng)壓為（圖(tu)2.13)

基于波(bo)的疊(die)加(jia)原理，整個圓盤波(bo)源(yuan)上(shang)(shang)各點(dian)在Q點(dian)引起的聲(sheng)壓疊(die)加(jia)，就是Q點(dian)處(chu)的聲(sheng)壓，由(you)此可得到軸線上(shang)(shang)任一(yi)點(dian)的聲(sheng)壓幅值為

波(bo)源軸線上的聲壓隨距(ju)離變化的情況如圖(tu)2.14所示。

 由于(yu)波的(de)干(gan)涉(she)，在波源附近區(qu)(qu)(qu)(qu)域會出現(xian)(xian)一系(xi)列聲(sheng)壓(ya)極大極小值(zhi)，這(zhe)片區(qu)(qu)(qu)(qu)域稱為近場(chang)區(qu)(qu)(qu)(qu)，也(ye)稱菲涅爾區(qu)(qu)(qu)(qu)（Fresnel).在近場(chang)區(qu)(qu)(qu)(qu)由于(yu)波源上各點(dian)到(dao)軸線(xian)上某一點(dian)的(de)距離(li)不同，存(cun)在波程(cheng)差，互相疊加時存(cun)在相位差，出現(xian)(xian)互相干(gan)涉(she)，進而(er)出現(xian)(xian)聲(sheng)壓(ya)極大極小值(zhi)點(dian)。

波源(yuan)到(dao)波源(yuan)軸線上(shang)(shang)最(zui)后一個聲壓(ya)極(ji)大值(zhi)間的(de)距(ju)離稱為近(jin)場(chang)區(qu)長度，常用N表示。由軸線上(shang)(shang)任一點的(de)聲壓(ya)幅值(zhi)公式進一步化簡可得極(ji)大值(zhi)出(chu)現(xian)的(de)位(wei)置為

在近(jin)場區檢(jian)測容易引起誤判，甚至漏檢(jian)，因此探傷過程中(zhong)盡可能避(bi)免在近(jin)場區檢(jian)測。

波源軸線上(shang)一點到波源距離(li)大(da)于N的(de)區(qu)域稱為(wei)遠(yuan)(yuan)場區(qu)，又稱弗朗(lang)合費區(qu)（Fraunhofer)。遠(yuan)(yuan)場區(qu)軸線上(shang)的(de)聲壓(ya)隨距離(li)增加而單調遞減。當x大(da)于3N時(shi)，聲壓(ya)、距離(li)兩(liang)者成反比，近似球面波，此時(shi)聲壓(ya)為(wei)

這時波源各點(dian)(dian)到軸線上一(yi)點(dian)(dian)的(de)波程差很小，引起(qi)的(de)相位差也很小，干涉非常小，因(yin)此在遠場(chang)區軸線上看不到聲壓的(de)極大(da)極小值(zhi)接連出(chu)現(xian)的(de)現(xian)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2.15中點(dian)M(r,θ)與波源軸線(xian)上同距離處聲壓P(r,0)之比，稱為指向性系數，常用D.表示：

 從圓盤聲(sheng)源(yuan)(yuan)出發，聲(sheng)源(yuan)(yuan)所輻(fu)射的(de)(de)能量集中在一定區域內，以(yi)束(shu)狀傳播，稱(cheng)(cheng)為(wei)聲(sheng)束(shu)的(de)(de)指向性。用(yong)聲(sheng)束(shu)邊緣線與軸(zhou)線之間的(de)(de)夾角來(lai)評價聲(sheng)束(shu)指向性好壞，這個夾角稱(cheng)(cheng)為(wei)半擴散角，常用(yong)θ表(biao)示。圓盤聲(sheng)源(yuan)(yuan)聲(sheng)束(shu)如圖2.16所示。

由圖2.17可知(zhi)：

a. 在(zai)聲(sheng)源軸(zhou)線(xian)上某一點(dian)(dian)到(dao)聲(sheng)源的(de)距離(li)足夠遠時，這一點(dian)(dian)所在(zai)橫截面(mian)上各點(dian)(dian)的(de)聲(sheng)壓是(shi)不同的(de)，且以軸(zhou)線(xian)上聲(sheng)壓最高(gao)。當缺陷與波(bo)束軸(zhou)線(xian)垂(chui)直時，儀器上顯示回波(bo)最高(gao)就是(shi)由于(yu)這個(ge)原因。

b. 在(zai)聲(sheng)束(shu)縱波(bo)聲(sheng)場中存在(zai)一些聲(sheng)壓(ya)為0的圓錐面。由y=kR，sinθ=3.83 可得(de)

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)(bo)(bo)波(bo)(bo)(bo)源輻射的超聲(sheng)波(bo)(bo)(bo)是以聲(sheng)束的形式(shi)向外擴(kuo)散出去的，但實際(ji)上并非開始于波(bo)(bo)(bo)源處，而是在波(bo)(bo)(bo)源附近存在的一個未擴(kuo)散區(qu)b,其理(li)想(xiang)形狀如圖2.18所示。

距離波(bo)源大于b的區(qu)域成為擴散(san)區(qu)，波(bo)束在擴散(san)區(qu)中會逐漸衰減。

2. 矩形波源縱波聲場

矩(ju)形波源(yuan)振動時在(zai)理(li)想液(ye)體介質(zhi)中(zhong)的(de)縱波聲(sheng)場(chang)與圓盤(pan)波源(yuan)一樣有近(jin)場(chang)區和未(wei)擴散角等(deng)。但是在(zai)近(jin)場(chang)區內聲(sheng)壓分布比圓盤(pan)聲(sheng)源(yuan)更為繁雜，計(ji)算困難(nan)，其遠場(chang)區聲(sheng)源(yuan)軸線(xian)上(shang)任一點Q(r,0,φ)處的(de)聲(sheng)壓可以通過液(ye)體介質(zhi)中(zhong)的(de)聲(sheng)場(chang)理(li)論推(tui)導出來(lai)，如下(xia)：

所以矩形波(bo)(bo)源發出的縱(zong)波(bo)(bo)聲(sheng)場與圓(yuan)盤聲(sheng)源不同，具(ju)有兩個不同的半擴散角，聲(sheng)場為(wei)矩形。