Page 133 - 《应用声学》2023年第1期

第 42 卷 第 1 期 徐帆等： 固 -固界面退化特性的超声反射评价方法 129

合性，且再次验证了镜面纵波反射系数随界面退化 0.6
͌ᄾᝠካ
而发生单调且敏感的变化。 ஝ϙᝠካ
᪫᭧Ԧ࠱ጇ஝ (arb. units)
0.5 0.4
lgK N =12 N/m 3
0
-0.5 0.2
0.5
lgK N=13 N/m 3
0
0
16 15 14 13 12
-0.5
lgK N /(NSm -3 )
ͯረ/(10 -4 mm) -0.5 0 lgK N =14 N/m 3 1.0
(a) Ԧ࠱ጫฉ
0.5

0.5 0.9
lgK N =15 N/m 3
0
-0.5 ᪫᭧Ԧ࠱ጇ஝ (arb. units) 0.8
0.5
lgK N =16 N/m 3
0 0.7 ͌ᄾᝠካ
஝ϙᝠካ
-0.5
0 20 40 60 0.6
16 15 14 13 12
௑ᫎ/µs
lgK N /(NSm -3 )
′
图 7 反射纵波在 BB 处的时域信号 (b) Ԧ࠱ഷฉ
Fig. 7 The time domain signal of the reflected 图 8 激励宽度为 10λ L 时，镜面反射系数随界面退
longitudinal wave at BB ′ 化的关系曲线
Fig. 8 Cures of the specular reflection coefficient
考虑到入射超声纵波束的宽度对镜面反射系 with the change of the interface state when the
数有一定的影响，进一步仿真了入射纵波束宽度为 width of the excitation source is 10λ L
5λ L 的情况。将模型的激励源和探针 1 的宽度均改
为 5λ L 。图 9 绘制了激励源为 5λ L 情况下数值计算 ͌ᄾᝠካ
和仿真计算的镜面纵波反射系数随界面退化的关 0.6 ஝ϙᝠካ
系曲线。对比图 9 和图 8(a) 可知，超声纵波束的宽
度会影响镜面纵波反射系数的数值大小，但是并未 0.4
改变镜面纵波反射系数随界面退化而发生单调且 ᪫᭧ጫฉԦ࠱ጇ஝ (arb. units)
敏感变化的趋势。 0.2

4 结论
0
本文基于界面弹簧模型以及有限宽超声束的 16 15 14 13 12
lgK N /(NSm -3 )
反射理论，对有限宽超声纵波以不同入射角在不同
图 9 激励宽度为 5λ L 时，镜面纵波反射系数随界面
界面退化程度的固 -固界面中的反射特性进行了相
退化的关系曲线
应的数值计算和仿真研究。同时针对实际实验测量
Fig. 9 Cures of the specular reflection coefficient
中超声换能器探头激发和接收的信号是有限区域
of the longitudinal wave with the change of the
的平均信号，定义了镜面反射系数。通过数值计算 interfacial state when the width of the excitation
发现，有限宽纵波声束以不同入射角斜入射至固-固 source is 5λ L