超聲波的衍射與散射特性是大家使用超聲波儀器時(shí)需要了解的知識(shí)之一（另一種為超聲波內(nèi)吸衰減），因?yàn)槠涫浅暡ㄔ诓牧蟼鬟f時(shí)，能量衰減的原因之一。以下是時(shí)代儀器小編為大家提供的超聲波的衍射與散射特性，供大家參考。

超聲波在介質(zhì)中傳播時(shí)，遇到異質(zhì)界面(例如缺陷)，根據(jù)惠更斯原理，在其邊緣會(huì)有超聲波衍射現(xiàn)象發(fā)生，產(chǎn)生新激發(fā)的衍射波。或者從表觀上看，能使原來的超聲波繞過缺陷繼續(xù)前進(jìn)，但在缺陷后面會(huì)形成聲影(沒有超聲波的空間)。利用這種新生的衍射波，可以用來評(píng)定工件的表面裂紋深度或內(nèi)部裂紋的高度，在我國把這種方法稱為棱邊再生波法，國外稱作尖端衍射波法(TOFD法)。

利用聲影形成的現(xiàn)象，則被用于超聲穿透法檢測，即根據(jù)超聲波在其聲路上遇到缺陷時(shí)，由于有反射、衍射、散射等現(xiàn)象發(fā)生，以及因?yàn)楸粰z工件材料顯微組織異常，將造成超聲波傳播能量的衰減，使得在聲路的另一端接收到的聲能低于正常情況下接收到的聲能，利用超聲探傷儀顯示屏或者直接利用電表指示反映這種變化差異，即可用作檢測評(píng)定的依據(jù)。

超聲穿透法檢測可用于板材、復(fù)合材料或膠接結(jié)構(gòu)等的缺陷檢測，如分層、脫粘、未粘合等，也可用于小型電器開關(guān)。利用裂紋尖端的超聲波衍射(棱邊再生波)確定裂紋深度，鍍銀觸點(diǎn)質(zhì)量檢測等等。其優(yōu)點(diǎn)是容易實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化檢測，但是缺點(diǎn)是無法確知缺陷的面積大小及缺陷所處的位置，并且發(fā)-收兩個(gè)探頭的相對位置有嚴(yán)格要求。

超聲波在介質(zhì)中傳播時(shí)，其自身的波前擴(kuò)散會(huì)造成隨著傳播距離的增大而垂直于聲束傳播方向的單位面積通過的聲能減小，即稱為擴(kuò)散衰減，這是超聲波自身的特性所決定的，它與聲束擴(kuò)散角2θ(θ為超聲束的半擴(kuò)散角)有關(guān)。

此外，超聲波在材料中的晶界、相質(zhì)點(diǎn)，或者媒介物中的懸浮粒子、雜質(zhì)、氣泡等聲阻抗(數(shù)值上等于聲速與密度的乘積)有差異(哪怕是微小的差異)的區(qū)域會(huì)有散射現(xiàn)象發(fā)生。其散射狀態(tài)與超聲波的波長及散射質(zhì)點(diǎn)(例如平均晶粒直徑)的大小有關(guān)。

在金屬材料中，以波長λ和晶粒平均直徑之比可以劃分為三種散射狀況：
瑞利散射：＜λ時(shí)，其散射程度與頻率的四次方成正比，這是金屬中大多數(shù)的情況;

隨機(jī)散射：≈λ時(shí)，其散射程度與頻率的平方成正比，例如通常在粗晶鑄件中容易出現(xiàn)這種情況;

漫散射：≥λ時(shí)，其散射程度與 成反比，這往往表現(xiàn)在被檢工件檢測面表面粗糙的情況下，導(dǎo)致入射聲能在界面上的漫散射損失。這種情況的類似比喻可以像在大霧天氣中汽車燈光被散射而無法透過霧氣照射到前面一樣。

由于超聲波散射現(xiàn)象的存在，使得垂直于聲路上的單位面積通過的聲能減少，亦即造成散射衰減。盡管在超聲脈沖反射法檢測中這種散射現(xiàn)象的存在不但使得超聲波的穿透能力降低，而且還對回波判別帶來干擾，但是也可以利用在金屬材料中散射超聲波的疊加混響返回到超聲探頭并被接收后，在超聲探傷儀顯示屏上以雜草狀回波形式(雜波)顯示，通過對雜波水平的評(píng)定，可以判斷和評(píng)價(jià)金屬材料的顯微組織狀態(tài)。特別是在航空工業(yè)中，雜波水平的評(píng)定已經(jīng)成為例如鈦合金鍛件超聲檢測驗(yàn)收標(biāo)準(zhǔn)中的一項(xiàng)重要指標(biāo)。

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