1. 圓盤波源縱波聲(sheng)場

 在(zai)不(bu)考慮(lv)介質(zhi)中衰減的情況下，圓盤波源(yuan)在(zai)理想液體介質(zhi)中振動(dong)輻(fu)射聲波，其中某一點(dian)(dian)波源(yuan)d,在(zai)波源(yuan)軸線上Q點(dian)(dian)所引起(qi)的聲壓為（圖(tu)2.13)

基(ji)于波的疊加(jia)原理(li)，整個圓盤波源上(shang)各(ge)點(dian)在Q點(dian)引(yin)起的聲(sheng)壓(ya)(ya)疊加(jia)，就是(shi)Q點(dian)處(chu)的聲(sheng)壓(ya)(ya)，由此可得(de)到軸線上(shang)任一點(dian)的聲(sheng)壓(ya)(ya)幅(fu)值為(wei)

波源軸線上的聲壓隨距離變化(hua)的情況如圖(tu)2.14所(suo)示。

 由(you)于波(bo)(bo)的干(gan)涉(she)，在波(bo)(bo)源附近(jin)區域會出(chu)(chu)(chu)現一(yi)系(xi)列聲(sheng)壓極(ji)(ji)大極(ji)(ji)小值，這片區域稱為(wei)近(jin)場區，也稱菲涅爾區（Fresnel).在近(jin)場區由(you)于波(bo)(bo)源上各點(dian)到軸(zhou)線上某(mou)一(yi)點(dian)的距(ju)離不同，存(cun)在波(bo)(bo)程差，互相(xiang)(xiang)疊加時存(cun)在相(xiang)(xiang)位差，出(chu)(chu)(chu)現互相(xiang)(xiang)干(gan)涉(she)，進而出(chu)(chu)(chu)現聲(sheng)壓極(ji)(ji)大極(ji)(ji)小值點(dian)。

波源到波源軸(zhou)線上最后一個聲壓(ya)極(ji)大值(zhi)間的(de)(de)距離稱為(wei)近場(chang)區長度，常用N表示(shi)。由軸(zhou)線上任一點(dian)的(de)(de)聲壓(ya)幅值(zhi)公式進一步化(hua)簡可得極(ji)大值(zhi)出現(xian)的(de)(de)位置為(wei)

在近場(chang)區檢測(ce)容易引起誤判，甚至(zhi)漏(lou)檢，因(yin)此探傷過(guo)程中(zhong)盡可(ke)能(neng)避(bi)免在近場(chang)區檢測(ce)。

波(bo)源軸線(xian)上(shang)一點到波(bo)源距(ju)(ju)離(li)(li)大于(yu)N的區(qu)域稱為遠(yuan)(yuan)場(chang)區(qu)，又稱弗朗合(he)費區(qu)（Fraunhofer)。遠(yuan)(yuan)場(chang)區(qu)軸線(xian)上(shang)的聲(sheng)壓隨(sui)距(ju)(ju)離(li)(li)增(zeng)加而單調遞減。當x大于(yu)3N時，聲(sheng)壓、距(ju)(ju)離(li)(li)兩(liang)者成反比，近(jin)似球(qiu)面波(bo)，此時聲(sheng)壓為

這時(shi)波源各點(dian)到(dao)軸線(xian)上(shang)一點(dian)的(de)(de)波程差很小(xiao)，引(yin)起的(de)(de)相位差也(ye)很小(xiao)，干涉(she)非常小(xiao)，因此在遠(yuan)場區軸線(xian)上(shang)看(kan)不到(dao)聲(sheng)壓(ya)的(de)(de)極(ji)大極(ji)小(xiao)值接連出(chu)現的(de)(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)與波源軸線上(shang)同距離處聲壓P(r,0)之比，稱為指(zhi)向性系(xi)數，常用D.表(biao)示：

 從圓盤(pan)聲(sheng)(sheng)(sheng)(sheng)源出發(fa)，聲(sheng)(sheng)(sheng)(sheng)源所輻射的能量(liang)集中(zhong)在一定區域內，以束(shu)狀(zhuang)傳播，稱為(wei)聲(sheng)(sheng)(sheng)(sheng)束(shu)的指向(xiang)性。用(yong)聲(sheng)(sheng)(sheng)(sheng)束(shu)邊緣線與軸線之(zhi)間的夾角來評(ping)價聲(sheng)(sheng)(sheng)(sheng)束(shu)指向(xiang)性好壞，這個夾角稱為(wei)半(ban)擴(kuo)散角，常用(yong)θ表示(shi)。圓盤(pan)聲(sheng)(sheng)(sheng)(sheng)源聲(sheng)(sheng)(sheng)(sheng)束(shu)如圖2.16所示(shi)。

由圖(tu)2.17可知：

a. 在聲源(yuan)軸(zhou)線(xian)上(shang)某(mou)一點到(dao)聲源(yuan)的距離足夠遠時，這一點所在橫截面上(shang)各點的聲壓是(shi)不同的，且以軸(zhou)線(xian)上(shang)聲壓最高(gao)。當(dang)缺陷(xian)與(yu)波束軸(zhou)線(xian)垂直(zhi)時，儀器上(shang)顯示(shi)回(hui)波最高(gao)就是(shi)由于這個(ge)原因。

b. 在聲束(shu)縱(zong)波聲場(chang)中存在一些聲壓為0的(de)圓錐(zhui)面(mian)。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)波波源輻(fu)射的(de)超聲(sheng)波是(shi)以聲(sheng)束(shu)的(de)形(xing)式向外(wai)擴(kuo)散出去的(de)，但實際(ji)上并(bing)非開始(shi)于波源處，而(er)是(shi)在(zai)波源附(fu)近存在(zai)的(de)一個(ge)未擴(kuo)散區(qu)b,其理想(xiang)形(xing)狀如圖2.18所示。

距(ju)離波(bo)源大于b的區域(yu)成(cheng)為擴(kuo)散區，波(bo)束在(zai)擴(kuo)散區中(zhong)會逐漸衰減。

2. 矩形波源縱波聲場

矩形波(bo)源(yuan)(yuan)振(zhen)動時在理想液體介質中的(de)縱(zong)波(bo)聲場(chang)(chang)(chang)與圓(yuan)盤波(bo)源(yuan)(yuan)一樣(yang)有(you)近場(chang)(chang)(chang)區和未擴散角等。但是在近場(chang)(chang)(chang)區內聲壓分布比圓(yuan)盤聲源(yuan)(yuan)更為繁(fan)雜(za)，計算困難，其遠場(chang)(chang)(chang)區聲源(yuan)(yuan)軸線上任一點Q(r,0,φ)處的(de)聲壓可以通過液體介質中的(de)聲場(chang)(chang)(chang)理論推導出來(lai)，如下：

所以矩(ju)形(xing)波源發(fa)出的縱波聲(sheng)(sheng)場與圓盤聲(sheng)(sheng)源不同，具有(you)兩個不同的半擴散角，聲(sheng)(sheng)場為矩(ju)形(xing)。