瑞利波速度的测量方法与应用

图10.3-7 线聚焦探头产生直接反射波D和泄漏瑞利波R，用以测量R的传播速度示意图

用水浸法测量瑞利波速度，可采用线聚焦水浸探头，如图10.3-7a所示。当换能器的半角大于液-固界面处的临界角时，在水浸的固体试样中，即可产生并检测到体波（如纵波）和泄漏瑞利波，只要传播路程足够长、脉冲的持续时间足够短、纵波和泄漏瑞利波信号在时间基线上是可以分开的，如图10.3-7b所示。据此，在知道散焦距离z的情况下，从纵波界面反射信号D的到达时间可直接确定在水中的纵波速度，并进而从泄漏瑞利波信号R的到达时间确定其传播的速度。事实上，到达时间或散焦距离很难准确测定，D.Xiang提出代之以测量到达时间随散焦距离而作的相对变化，这是一线性关系。在到达时间和散焦距离之间的线性关系（即斜率m）被确定之后，泄漏瑞利波速度可以从下式确定

式中 v_w=水中纵波速度。

作为一例，在一均匀的各向同性的厚度为5.688mm的不锈钢（304）板上进行瑞利波速度的测量。通过将换能器以0.2mm的步进量逐步垂直提离试样，可得从2mm到10mm这一范围的一系列时间波形，如图10.3-8a所示。在此图中，直接反射波D可用作时间参考。画出的散焦距离与相应到达时间的关系如图10.3-8b所示，通过最小二乘曲线拟合，即可获得泄漏瑞利波的斜率m，可算得泄漏瑞利波速度为（2898±3）m/s。背面回波B也可用作时间参考，但相对于D和R，其相位有反转，这是需加注意的。(www.xing528.com)

图10.3-8 在不锈钢板上

纯瑞利波的产生严格限于零负载边界条件（半无限大空间）。上述液体负载的泄漏瑞利波速度与之是十分近似的，直至第五位未显示有不同。用接触法测量瑞利波速度，可采用如图10.3-9所示的配置换能器，在中间媒体（楔块）上的入射角可在中间媒体表面产生瑞利波。将此组合件棱边贴靠在试样表面上，瑞利波前行到棱边，形成一尖锐的瑞利波源。可将瑞利波引入试样表面，两个组合件分别用于发射和接收，可得瑞利波速度。

图10.3-9 产生表面波的探头