1. 圓盤波源(yuan)縱波聲場

 在不考慮(lv)介(jie)質(zhi)中衰(shuai)減的情況下(xia)，圓盤波(bo)源在理想液體介(jie)質(zhi)中振(zhen)動輻射聲波(bo)，其中某一點波(bo)源d,在波(bo)源軸線上Q點所(suo)引起的聲壓為（圖2.13)

基于波的(de)疊(die)加(jia)原理，整個圓(yuan)盤波源上(shang)各(ge)點(dian)(dian)在Q點(dian)(dian)引起的(de)聲(sheng)(sheng)壓(ya)疊(die)加(jia)，就是Q點(dian)(dian)處的(de)聲(sheng)(sheng)壓(ya)，由此可(ke)得到軸線(xian)上(shang)任一點(dian)(dian)的(de)聲(sheng)(sheng)壓(ya)幅值為

波源(yuan)軸(zhou)線上的聲(sheng)壓(ya)隨距離(li)變化的情(qing)況(kuang)如圖2.14所示。

 由于波(bo)(bo)(bo)的(de)(de)干(gan)涉，在(zai)(zai)波(bo)(bo)(bo)源附(fu)近(jin)區域(yu)會出(chu)現一系列聲(sheng)壓(ya)極大極小值，這片區域(yu)稱為近(jin)場區，也稱菲涅(nie)爾(er)區（Fresnel).在(zai)(zai)近(jin)場區由于波(bo)(bo)(bo)源上各(ge)點(dian)到軸線上某一點(dian)的(de)(de)距離不同，存在(zai)(zai)波(bo)(bo)(bo)程差，互相(xiang)疊(die)加時存在(zai)(zai)相(xiang)位差，出(chu)現互相(xiang)干(gan)涉，進而出(chu)現聲(sheng)壓(ya)極大極小值點(dian)。

波(bo)源(yuan)到波(bo)源(yuan)軸(zhou)線(xian)上最后一個聲壓(ya)極大值間的距(ju)離稱為近場區長度，常用N表示。由軸(zhou)線(xian)上任一點的聲壓(ya)幅值公式進一步(bu)化簡可得極大值出現(xian)的位置(zhi)為

在近場(chang)區檢(jian)(jian)測容易引(yin)起(qi)誤(wu)判，甚至(zhi)漏檢(jian)(jian)，因此探傷(shang)過程(cheng)中盡可能避免在近場(chang)區檢(jian)(jian)測。

波源(yuan)軸線(xian)上(shang)一點(dian)到(dao)波源(yuan)距離大于N的(de)區域稱為遠場區，又稱弗朗合費區（Fraunhofer)。遠場區軸線(xian)上(shang)的(de)聲(sheng)壓隨距離增加而(er)單調遞減(jian)。當x大于3N時(shi)，聲(sheng)壓、距離兩者(zhe)成反比，近似球面波，此時(shi)聲(sheng)壓為

這時(shi)波源各(ge)點(dian)到(dao)軸線(xian)上一點(dian)的(de)波程差很(hen)(hen)小(xiao)，引起的(de)相位差也(ye)很(hen)(hen)小(xiao)，干涉非(fei)常小(xiao)，因此(ci)在遠場(chang)區軸線(xian)上看不到(dao)聲壓的(de)極大(da)極小(xiao)值接連出現(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(tu)2.15中點M(r,θ)與波源軸線上同距離處聲(sheng)壓P(r,0)之比，稱為指向性(xing)系(xi)數，常(chang)用D.表(biao)示：

 從圓盤聲(sheng)源出發，聲(sheng)源所輻射的(de)能量集中在一定區域(yu)內，以(yi)束(shu)狀傳播，稱(cheng)為聲(sheng)束(shu)的(de)指向性(xing)。用聲(sheng)束(shu)邊緣線與軸線之(zhi)間(jian)的(de)夾角(jiao)來評價聲(sheng)束(shu)指向性(xing)好壞(huai)，這(zhe)個夾角(jiao)稱(cheng)為半擴散角(jiao)，常(chang)用θ表示(shi)。圓盤聲(sheng)源聲(sheng)束(shu)如(ru)圖2.16所示(shi)。

由圖2.17可知：

a. 在聲(sheng)源軸線上某一(yi)點(dian)到聲(sheng)源的(de)距離足夠遠時(shi)，這一(yi)點(dian)所在橫截面上各點(dian)的(de)聲(sheng)壓是(shi)不同的(de)，且以軸線上聲(sheng)壓最高(gao)。當缺陷與波(bo)束軸線垂直(zhi)時(shi)，儀(yi)器上顯示回波(bo)最高(gao)就是(shi)由于(yu)這個(ge)原因(yin)。

b. 在聲束縱波(bo)聲場中(zhong)存(cun)在一些聲壓為0的圓錐面(mian)。由y=kR，sinθ=3.83 可得

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)聲波波源(yuan)輻射的(de)超(chao)聲波是以(yi)聲束的(de)形式(shi)向外擴(kuo)散(san)(san)出去的(de)，但實際上并非開始于波源(yuan)處，而是在波源(yuan)附近存在的(de)一個(ge)未擴(kuo)散(san)(san)區b,其(qi)理想形狀如圖2.18所示(shi)。

距離(li)波源大于b的區域成為擴散區，波束在(zai)擴散區中(zhong)會逐漸衰減。

2. 矩形波(bo)源縱波(bo)聲(sheng)場

矩(ju)形(xing)波(bo)(bo)源(yuan)振動時在理(li)想(xiang)液體介質中(zhong)的縱波(bo)(bo)聲(sheng)場(chang)(chang)與(yu)圓(yuan)盤波(bo)(bo)源(yuan)一樣有近場(chang)(chang)區(qu)(qu)和未擴散角等(deng)。但(dan)是在近場(chang)(chang)區(qu)(qu)內聲(sheng)壓分布比圓(yuan)盤聲(sheng)源(yuan)更(geng)為繁雜，計算困難(nan)，其遠場(chang)(chang)區(qu)(qu)聲(sheng)源(yuan)軸(zhou)線上任(ren)一點(dian)Q(r,0,φ)處(chu)的聲(sheng)壓可以通過液體介質中(zhong)的聲(sheng)場(chang)(chang)理(li)論(lun)推導出來，如(ru)下：

所以矩形波(bo)源發出的縱波(bo)聲(sheng)(sheng)場與(yu)圓盤聲(sheng)(sheng)源不同，具有兩(liang)個不同的半擴散(san)角，聲(sheng)(sheng)場為矩形。