使用表面波進(jìn)行檢測的方法，稱為表面波法。對于近表面缺陷的檢測，表面波是有效的檢測方法。

1.表面波的性質(zhì)

表面波只在物體表面下幾個(gè)波長的范圍內(nèi)傳播，當(dāng)其沿表面?zhèn)鞑サ倪^程中遇到表面裂紋時(shí),表面波的傳播如圖5—25所示。

(1)一部分聲波在裂紋開口處仍以表面波的型式被反射，并沿物體表面返回。

(2）一部分聲波仍以表面波的形式沿裂紋表面繼續(xù)向前傳播，傳播到裂紋頂端時(shí)，部分聲波被反射而返回,部分聲波繼續(xù)以表面波的形式沿裂紋表面向前傳播。

(3）一部分聲波在表面轉(zhuǎn)折處或裂紋頂端轉(zhuǎn)變?yōu)樽冃慰v波和變形橫波，在物體內(nèi)部傳播。

在表面波檢測中,主要利用表面波的上述特性來檢測表面和近表面裂紋。

表面波傳播時(shí),表面層質(zhì)點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)具有縱波和橫波的綜合特性，質(zhì)點(diǎn)運(yùn)動(dòng)軌跡是限于XOZ平面內(nèi)的橢圓(見圖5—26)。

表面波的速度約為縱波速度的1/2，比橫波速度略小，隨泊松比而略有差異。對于鋼而言,泊松比g=0.29，則表面波速度c,=0.926 Ct，(ct——橫波速度)。

表面波能量的分布隨泊松比而略有差異，表面下2倍波長深度范圍內(nèi)包括大部分能量在表面下⒉倍波長深度處的位移為表面的1/100(—40 dB)，所以在這個(gè)深度上的缺陷比在

表面上的缺陷的反射脈沖小約1/10u。以認(rèn)力，衣l ul的深度范圍。

2.表面波的產(chǎn)生

產(chǎn)生表面波的方法較多，這里介紹檢測中較實(shí)用的兩種方法:Y切石英法和縱波折射法，在實(shí)際應(yīng)用中靈敏度大體上相同。

(1)Y切石英法產(chǎn)生表面波的Y切石英晶片必須加工成e:t=7:1，其中e為晶片的寬度，t為厚度，如圖5—27所示。這種晶片在電激勵(lì)下的振動(dòng)狀態(tài)與表面波的位移分布-致，向X的正、負(fù)方向發(fā)出表面波。在實(shí)際應(yīng)用中，只希望向一個(gè)方向輻射表面波。在5—28所示的表面波探頭中是利用電木或橡膠壓住石英側(cè)面和后邊，以使晶片向后方輻射表面波衰減(約衰減20 dB)。如果用聲衰減系數(shù)更大的材料或適當(dāng)增加衰減材料與石英邊檢測面的接觸面積,可以把向后輻射的表面波衰減到更小。

(2)縱波折射法如前所述，傾斜入射至界面上的縱波，當(dāng)入射角大于第二臨界角時(shí)，在第二介質(zhì)中既無縱波，也無橫波，而在界面上出現(xiàn)表面波。產(chǎn)生表面波的入射角滿足下式:

sina=C₁/C_r

式中C₁——誘聲楔塊中的縱波速度;

       C_r——被檢材質(zhì)的表面波速度。

用這種方法產(chǎn)生表面波的透聲楔塊，在檢測鋼材時(shí)一般采用有機(jī)玻璃制作，按上式算出G=62°～64° 用縱油折射法制作表面波探頭，一般采用矩形壓電晶片，其半擴(kuò)散角可以實(shí)

測求得。對于表面波探頭，因縱波在透聲楔內(nèi)行程較長，近場長度基本上不超出探頭楔塊使用中無近場影響。