圖 " "%&超聲波指向性
’—大致同而積傳播的范圍； &(—擴散的范圍； & %—指向角
小于波長的一半時，由于衍射作用，波的傳播就和缺陷或損傷的存在與否沒有什么關
系了。
缺陷或損傷的尺寸比半個波長大得越多，反射越容易。但是，缺陷或損傷的形狀
與方向不同，反射的方式也有所不同，如果超聲波垂直地入射到平面狀的損傷（例如
裂紋）上：反射波就會反射到晶片，得到很高的損傷回波。因此，對于構件中平行于探
測面的裂紋或分層損傷，超聲波檢測的分辨率很高；對于球形缺陷（如氣泡），反射波
是向各方向散射的，回到晶片上的反射波較少，缺陷回波較低；當缺陷或損傷平面與
入射的超聲波存在較大角度時，也可能幾乎沒有回波；入射超聲波從探測面對側的反
射面（即底面）反射回晶片，這就是底面回波（即底波）。
五、超聲波檢測法
（一）縱波檢測法
用垂直探頭采用直接耦合或水浸法將超聲波直射人工件，利用工件中傳播的縱
波，遇到不同介質的界面會發生反射而進行缺陷或損傷的檢測，稱為縱波檢測法。檢
查螺栓的周向裂紋可用此方法。縱波檢測法是超聲波檢測中應用最廣泛最基本的方
法。
圖 " "所示為縱波脈沖反射法示意圖。工件無缺陷時，只顯示始波 )和底波 *（見圖 " "（’）；當工件中有缺陷時，在始波和底波之間會出現一個波（見圖（(）），這個波叫傷波 +；當缺陷橫截面積很大時，將無底波，聲速被缺陷全反射（見圖
" "（ ,））。
設探測面到缺陷的距離為 -，材料厚度為 .，從示波器上始波 )到傷波 +的長度
為 /+，從始波到底波的長度為 /*，可得
•10.•
圖 " "%縱波一次反射脈沖法
()
&’ +
(*
由此，可以求出缺陷的位置。
另外，因傷波高度隨缺陷或損傷增大而增高，所以可由傷波高度估計缺陷或損傷的大小。當缺陷或損傷很大時，可以移動探頭，按顯示缺陷或損傷的范圍，求出缺陷或損傷的延伸尺寸。
縱波檢測易于檢測出與工件探測面走向平行的缺陷。但縱波檢測受儀器盲區和分辨力的限制，表面和近表面檢測能力低。縱波檢測適于檢測大面積的厚工件，定位簡單。
（二）橫波檢測法利用斜探頭，使晶片發出的縱波穿過有機玻璃透聲楔塊傾斜入射至界面，當入射角在第一臨界角與第二臨界角之間時，在被檢測工件中只有折射橫波。應用這種方法的檢測即為橫波檢測。通過選擇探頭角度，使聲束與缺陷走向相垂直，從而使反射回波最大，達到檢測目的。因此，橫波檢測可發現與工件表面成一定角度的缺陷或損傷。在飛機結構維修檢測中，檢查接耳部位時，由于接耳裂紋多為從螺栓孔內壁開裂的徑向損傷，故在接耳部位外側表面使用橫波進行原位檢查能達到滿意效果。橫波檢測可彌補縱波檢測法的不足之處。用縱波直探頭檢測，工件中垂直于探測面的缺陷或損傷不易發現。因此，常輔以橫波檢測。橫波波長短，檢查缺陷能力比縱波高，波束指向性較好，分辨力強；使用斜楔塊可避免晶片的直接磨損，斜楔塊還能
•.-,•
起延遲作用，使盲區減小，近表面檢測能力提高。因為橫波穿透能力差，所以橫波檢測一般無底面回波。因此，缺陷或損防檢測的靈敏度和定位及定量分析均須使用試塊；由于受入射角度限制，當管材壁厚與外徑比大于 "時，橫波無法入射到內壁，不能達到檢測目的。
橫波檢測定位較縱波復雜，使用標準試塊對缺陷或損傷定位。
六、金屬組織對超聲波檢測的影響
金屬是微小晶粒的組合體。當超聲波射到各個晶粒時，會引起微小的反射和散射。這些反射波在示波器上呈現出草狀回坡。此外，這種反射和散射還會使超聲波衰減，減少多次反射的脈沖次數（見圖 %& %’）。
圖 %& %’(金屬組織與超聲波衰減及產生草狀回波的關系
金屬晶粒越大，這種衰減和草狀回波越顯著，有時甚至不能出現傷波。遇到這種情況，可以降低頻率，使波長加長，來改善信噪比（有用回波信號與無用噪聲雜波之比）。可是用這種辦法并非都能完全解決問題。
七、超聲波檢測在飛機結構探傷中的應用
超聲波檢測法可用來檢測飛機結構裂紋損傷和腐蝕損傷以及用來確定清除損傷后的構件厚度。用超聲波檢測裂紋損傷時，只要聲束方向與裂紋面夾角達到一定要求，就可清晰地顯示出裂紋損傷。超聲波對微小缺陷或損傷敏感，但采用超聲波檢測只能檢查探頭可接觸構件的損傷。
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當采用超聲波檢測鑄件的損傷時，由于鑄件內部組織不均勻，晶粒粗大，草狀回波嚴重，聲波衰減大，所以通常采用較低頻率的超聲波探傷。當初選頻率時，第一次底波回波高度在顯示屏上達到 "刻度即可使用。
采用超聲波厚度儀可以從一側測量構件的厚度，其精確度可達到 %。
可以用超聲波厚度儀檢測輕微的腐蝕，但不能檢測中等或嚴重的腐蝕損傷。這是因為中等以上的腐蝕損傷，由于超聲波的散射，不會得到構件厚度讀數。但是，當清除腐蝕產物后，可以用它來測量去腐后的構件厚度，并可進一步確定腐蝕造成的材料減少量。
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