Page 148 - 《应用声学》2020年第1期

144 2020 年 1 月

环胶结状况的前提。Zeroug [7−8] 通过控制入射方式 管中只激发出弯曲型 Lamb 波 [9−10] 。图 2(a) 中的
来有效地激发弯曲型 Lamb 波。图 2 是理论计算的 纵轴入射角度与此工作频率下可激发的模式波相
速度满足Snell定律：
不同角度入射时在浸水钢板中可激发的模式波的
频散曲线，由于弯曲型 Lamb 波的相速度较钢板的 sin(θ) = v f /v mode , (1)

横波速度小，而其他模式波的相速度均较大，因此在 式(1)中，v f 和v mode 分别是水的声速和钢板中模式
入射角度远大于钢板横波临界角 (25.37 ) 时，在套 波的相速度。
◦
T10 7
35
A0
4.5
30 R
4.0
25 3.5 10 cm θ
К࠱ᝈए/(O) 20 S0 3.0 R θ
2.5
15

1.5
10 2.0 25 cm
A1
1.0
5 θ
S1 S2 T
0.5
0 100 200 300 400 500
ᮠဋ/kHz
(a) К࠱ᝈˁᮠဋᄊᄱТڏ (b) Lambฉ༏ԧவरᇨਓڏ
图 2 Lamb 波的有效激发方式
Fig. 2 Efficient way to excite Lamb waves
保持一致，发射与接收探头均置于充满水的套管
2 实验测量超声波不同入射角时套管中可
内，加载到发射探头上的激励信号是一个周期的
激发的模式波的传播特征
正弦波，频率为 250 kHz，改变入射、接收角度并
为了进一步验证理论和数值计算结果的正确 测量全波波形。图 4 是在 7 in 的自由套管 (套管厚
性，如图 3 所示，实验将套管浸入水中，测量时仪器 度是 9.19 mm) 中实验测量的不同入射角度下接收
保持居中，源距 (发射、接收器间的距离) 为 25 cm， 的原始波形，由于低角度 (0 和 5 ) 下套管中激发
◦
◦
接收间距为 10 cm，探头的接收角度与入射角度 的Lamb波很弱，声波幅度较小，因此波形被放大了

ੀ ส ੀ
10 cm
ุ ܵ ุ

25 cm

(a) ࠄᬅവی (b) ฾᧚ᇨਓڏ

图 3 变角度实验模型及测量示意图
Fig. 3 Change angle experimental model and measurement diagram