轉(zhuǎn)發(fā)：PA考證必看（建議收藏）—鋼中近場區(qū)長度計(jì)算

發(fā)布日期：2022-11-11 15:38瀏覽次數(shù)：

前一段PA考試熱火朝天，朋友們打電話討論了很多關(guān)于近場區(qū)計(jì)算的問題，之前寫了手稿幫忙解釋，難得有時(shí)間對手稿進(jìn)行整理，特發(fā)此篇。

例題：根據(jù)公式計(jì)算帶楔塊相控陣探頭的近場距離：5L16-0.6*10探頭激發(fā)16個(gè)晶片，安裝在55°折射角的聚苯乙烯楔塊上（縱波聲速2340m/s），探頭中心高度Hc=5.0mm，求鋼中折射角為70°的橫波（聲速3230m/s）波束的近場距離。

上題為《相控陣超聲波檢測培訓(xùn)講義（第2版）》第二章40頁內(nèi)容，教材不知是否換版？如換版按例題實(shí)際頁碼為準(zhǔn)。

第一步，解題過程（書中描述）；

α₅₅=asin（sin55*2340/3230）=36.4°；

α₇₀=asin（sin70*2340/3230）=42.9°；

α₀= α₇₀-α₅₅= 42.9-36.4=6.5°；

Ae=0.6*16*cos(α₀)=9.54mm；

公式中：α₅₅—為鋼中折射角為55°的楔塊中聲束入射角度；

α₇₀—為鋼中折射角為70°的楔塊中聲束入射角度；

α₀—為相控陣鋼中折射角由55°偏轉(zhuǎn)至70°，楔塊中入射角的偏轉(zhuǎn)角度；

Ae—相控陣偏轉(zhuǎn)后等效的孔徑長度。

第一步解題思路及釋義：

依據(jù)題意需要計(jì)算折射角為70度的鋼中近場區(qū)長度，近場區(qū)計(jì)算孔徑大小是前提條件，所以首先需要計(jì)算由55°偏轉(zhuǎn)至70°狀態(tài)下，等效孔徑的大小。

以圖1作詳細(xì)闡述。

轉(zhuǎn)發(fā)：PA考證必看（建議收藏）—鋼中近場區(qū)長度計(jì)算(圖1)

圖1. 聲束偏轉(zhuǎn)后的等效孔徑示意圖

如圖1所示，AB為真實(shí)孔徑大小（A=P*N），AD為偏轉(zhuǎn)后等效孔徑大小，CD為輔助線。∠1（α₅₅）為55度時(shí)楔塊內(nèi)入射角，∠2（α₇₀）為70度時(shí)的楔塊內(nèi)入射角。∠CBD（α₀）為由55°偏轉(zhuǎn)為70°的偏轉(zhuǎn)角。

（1）求偏轉(zhuǎn)角∠CBD

∵ ∠2=∠3=∠CBD+∠1；

∴ ∠CBD=∠2-∠1；

依據(jù)snell定律，

∠1= asin(sin55*2340/3230)=36.4°;

∠2= asin(sin70*2340/3230)=42.9°

∠CBD=∠2-∠1=42.9°-36.4°=6.5°;

（2）求等效孔徑AD（Ae）

∵ ∠CBD=∠BAD;

∴ COS(∠BAD)=AD/AB; AD=AB*COS(∠BAD)。

結(jié)合以上Ae=0.6*16*cos(α₀)=9.54mm；

第二步，解題過程（書中描述）；

Le=Ae*cosβ/cosα=9.54*cos(70°)/cos(42.9°)=4.45mm；

第二步解題思路及釋義：

首先應(yīng)該弄清楚為什么要求Le？Le和Ae的關(guān)系是什么？Le為鋼中折射的等效孔徑（需要假設(shè)沒有楔塊的情況下，等效孔徑為多大），Ae為55°偏轉(zhuǎn)到70°后楔塊中的等效孔徑，本題干是需要計(jì)算鋼中的近場區(qū)長度，所以需要根據(jù)Ae計(jì)算得出在鋼中傳播時(shí)等效孔徑為多長即Le。計(jì)算過程如下：

轉(zhuǎn)發(fā)：PA考證必看（建議收藏）—鋼中近場區(qū)長度計(jì)算(圖2)