[发明专利]柱面聚焦楔块的超声衍射时差法

权利要求书

1.柱面聚焦楔块的超声衍射时差法，其特征是它包括的具体步骤如下：

步骤一、确定已知条件：探头晶片直径、楔块纵波声速、被检测工件纵波声速、水中纵波声速；

步骤二、设定所需条件：主轴声束水程、被检测工件中纵波折射角度、主轴声束在工件中的聚焦垂直深度；

步骤三、根据上述条件计算楔块柱面曲率半径：

探头发射声束入射到曲面上的入射角为i₁，经过曲面折射后的折射角为r₁，规定声束在水与被检测板材界面处的折射角度β，入射角等于楔块倾角θ，则根据折射定律有：

sinθ/sinβ＝v_水/v_板材                          (1)

解式(1)得θ的角度；

设主轴声束经由楔块及水耦合层后，聚焦在被检测体厚度深度h处：

PQ=h/cosβPS=PQ×cos(β-θ)---(2)]]>

解式(2)得被检测板材中焦距PS长度；

根据几何光学原理，PS和PR存在着以下关系，

PS/PR＝v_水/v_板材                                (3)

解式(3)得水中焦距PR长度；

根据折射定律以及几何关系联立得，

解式(4)的i₁角度；

sini₁＝(d/2)/R                                  (5)

解式(5)得楔块曲率半径R；

其中，式(4)，(5)的解法如下：

设若

(d/2)/(OP+PR)＝a

         i₁-r₁＝c                               (6)

       v_水/v_铝＝b

则有

sin(i₁-r₁)＝a

     i₁-r₁＝c                                (7)

sini1sinr1=b]]>

并有如下推导

sin(r1+c)sinr1=b]]>

⇒sinr1cosc+cosr1sincsinr1=b]]>

⇒cosc+1tanr1sinc=b---(8)]]>

⇒tanr1=b-coscsinc]]>

⇒r1=tan-1(b-coscsinc)]]>

⇒i1=r1+c=tan-1(b-coscsinc)+c]]>

由此解得i₁，采用制作加工的柱面聚焦楔块实施超声衍射时差法的检测。