一、是非题(1.31-1.40题)
1.31 声阻抗是衡量介质声学特性的重要参数,温度变化对材料的声阻抗无任何影响。
答案:×
解析:(1)声阻抗是衡量介质声学特性的重要参数,这句话正确。(2)温度变化对材料的声阻抗有影响,一般材料的声阻抗随温度升高而降低,根据声阻抗计算公式Z=ρ×c可知,大多数材料的密度ρ和声速c随温度增加而减小。温度变化对材料的声阻抗无任何影响,这句话错误。
1.32 超声波垂直入射到平界面时,声强反射率与声强透射率之和等于1。
答案:√
解析:教材P33:声强透射率T+声强反射率R=1,T+R=1。
1.33 超声波垂直入射到异质界面时,界面一侧的总声压等于另一侧的总声压。
答案:√
解析:(1)教材P33:界面两侧的总声压相等,即P0-Pr=Pt。(2)理解:声压平衡状态类似于受力平衡状态,左侧受力的总和=右侧受力的总和。(3)与判断题24题表达的意思相反。
1.34 超声波垂直入射到Z2>Z1的界面时,声压透射率大于1,说明界面有增强声压的作用。
答案:×
解析:(1)根据声压透射率公式可知,以水/钢界面为例,计算结果t=1.935>1。(2)原因:当Z2>Z1时,界面上反射波与入射波叠加,由于入射波与反射波的相位相同,会形成类似于驻波叠加效果,合成声压振幅增大为Po+Pr>Po,由于Po+Pr=Pt,因此,t=Pt/Pr=(Po+Pr)/Po>1。(3)如果Z2<Z1,入射波与反射波相位相反,合成声压振幅增大为Po+Pr<Po,t=Pt/Pr=(Po+Pr)/Po<1。
1.35 超声波垂直入射到异质界面时,当底面全反射时,声压往复透射率与声强透射率在数值上相等。
答案:√
解析:根据两者公式可知,数值上相等。
声压往复透射率:
声强透射率:
1.36 超声波垂直入射时,界面两侧介质声阻抗差愈小,声压往复透射率愈低。
答案:×
解析:根据声压往复透射率公式可知:当Z1=Z2时,声压往复透射率T往=1,此时最大,因此,界面两侧介质声阻抗差愈小,声压往复透射率愈高。
声压往复透射率计算公式:
1.37 当钢中的气隙(如裂纹)厚度一定时,超声波频率增加,反射波高也随着增加。
答案:√
解析:教材P37:钢中的气隙(如裂纹),即Z1=Z3≠Z2,当材料中的气隙或水隙厚度一定时,频率增加,声压反射率也随着增加。提高超声检测频率对提高检测灵敏度是有利的。
1.38 超声波倾斜入射到异质界面时,同种波型的反射角等于折射角。
答案:×
解析:超声波倾斜入射到异质界面时,根据snell定律可知,反射角、折射角的大小与介质传播声速有关,超声反射波与折射波不在同一介质中。同种波形在不同介质中传播时,其传播速度也不同。因此,同种波型的反射角不等于折射角。(2)题目两个突破口,一是利用snell定律计算角度,二是反射波和折射波不在同一介质中。
1.39 超声波倾斜入射到异质界面时,同种波型的折射角总大于入射角。
答案:×
解析:与上题相似,借助snell定律作为解题的突破口。折射角的大小主要取决于界面两侧的介质中的传播声速,且同种波形在不同介质中传播声速也不同。当入射介质的声速大于折射介质的传播声速时,则入射角大于折射角,反之,则入射角小于折射角。
1.40 超声波以10°角入射至水/钢界面时,反射角等于10°。
答案:√
解析:水/钢界面,水中只能传播纵波,因此,入射波和反射波都是纵波,且在同一介质中,其传播声速一致,则入射角等于反射角。
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