王宇凡，崔省安，李瑞君，高 兵，王建利

（1.西安向阳航天材料股份有限公司，西安 710025；2.兵器工业西北压力容器检测站，西安 710043；3.西安航天动力机械厂，西安 710025；4.西安泵阀总厂有限公司，西安 710025）

超声波直探头检测平面工件时，发射的声场以纵波为主，在近场区（N）之后以半扩散角（θ0）向外辐射的主声束，在声源附近主声束旁，存在大量的副瓣至近场区，副瓣以横波为主，能量较低，存在干涉现象，衰减较快，对于接触平面工件以主声束进行超声检测时，副瓣影响不大。当直探头放置在圆柱形工件曲面上检测时，探头晶片与工件呈线状接触，超声波进入工件后的声场与平面接触时截然不同。

笔者分析了直探头在圆柱形工件中的声场变化和波型变化，通过观察一次底波与三次底波间的波型变化，有助于检测圆柱形工件，如轴类、棒材的内部质量。

1 声场的变化

1.1 超声波在平面接触工件时的声场

超声波在平面接触工件时，其波源附近由于波的干涉而出现一系列声压极大值和极小值的区域，称为近场区，近场区内主声束旁有很多副瓣，比较复杂。约在1.64倍近场区之后，主声束以一定的角度向外扩散，声源辐射的纵波声场的第一零值发射角称为半扩散角（θ0）。其声场变化如图1所示。

图1 平面接触工件时声源辐射的声场特征

1.2 声源接触曲面工件时的声场变化

当直探头探测圆柱形工件时，探头仅与圆柱面曲面的一个很窄的矩形区域接触，接触宽度甚至远小于波长，从而在圆柱的截面内发生强烈的侧向辐射。……