超聲波檢測過程中，聲束特征的重要作用
由于超聲波的高振蕩次數(shù) (MHz) 以及相應的較短波長，超聲波源具有很強的方向性。 值得一提的聲壓振幅 p 僅能在空間的一個很小的扇形區(qū)中進行確認。 聲場的基本部分（也是測試中最重要的部分）位于聲場的一個狹窄區(qū)域內，該區(qū)域被稱為聲束。
要了解這種定向效應，我們可以將傳感器的表面視為一個聲音輻射點的陣列。 來自于該點的輻射聲波都以球形曲線傳播。 它們傳播不同的時間后到達空間中的 Q 點（圖 20）。 不同的聲波在這一點重疊，然后它們會相互干擾，并根據(jù)相位和振幅在 Q 點產生總聲壓。 由于 Q 的不同位置，干擾的效果也會有很大差異。 圖 21 展示了使用 D/λ = 10 的晶體時，聲波由于干擾而被束縛在一個狹窄的扇形區(qū)域內。 在傳感器的正前方區(qū)域有一個聲壓變化很大的區(qū)域，即“近場”。 傳感器最大聲壓所在的最遠位置處標志著近場的末端。 聲束在該點最為密集。 每個聲源都有這樣一個近場，但其形狀受傳感器外形的影響。
在檢測材料時，了解聲束的哪一部分適合檢測（即探頭的工作范圍）非常重要。 我們經(jīng)常會面對這樣一個問題：對于圓盤狀的平面?zhèn)鞲衅鱽碚f，如果來自點反射器的回波在軸線上最大壓力以下，其下降值不會超過一個定值，那么聲束的邊緣在哪里？ 如果探頭在聲軸上的方向系數(shù) R=1，那么它在軸線外的 Q 點產生的壓力 R < 1。
從該處反射的聲波會被同一探頭拾取，降低的值不變 (R < 1)。 返回信號獨立于反射器（點），與聲軸相比，其位置用因子 R2 來確定。 在 dB 系統(tǒng)中。
點反射器回波振幅下降 20 分貝意味著自由場下降 20/2 分貝，即 10 分貝。 圖 22 準確展示了這種光束在遠場中的限制，在近場中則顯示為包絡線。 除此聲束外，其他聲壓均無需深究。 圖 22 展示了探頭的聲輻射模型。
近場顯示的光束直徑與晶體直徑大致相同，但在近場末端，光束直徑縮小到為晶體直徑的一半。
發(fā)散角 γ 是恒定值，因為圓盤狀晶體垂直于聲軸的聲壓振幅 p 遵循以下公式。
對于矩形晶體，以下內容適用。
其中，對于 s 而言，既可使用晶體的 a 面，也可使用 b 面。 根據(jù)公式 10 和 11 以及圖 23，下列折射角 γ6 和 γ20 也屬于振幅下降 6 分貝和 20 分貝的重要情況
對于盤式振蕩器：
γ6 = 反正弦 0.51 λ/D
γ20 = 反正弦 0.87λ/D
對于矩形振蕩器：
γ6= 反正弦 0.44 λ/s
γ20 = 反正弦 0.74 λ/s
（s = 振蕩器可選的一面（a 或 b））
聲壓 p 隨距傳感器的距離 z 的變化而變化。 以下適用于盤式傳感器：
（D：傳感器直徑；z：距離）對于較大的 z 距離，公式 (12) 可近似表示為
在 dE3 系統(tǒng)中，這變成為：
以下內容適用于所有傳感器，無論其形狀如何：距離較遠時，聲壓振幅隨距離的增加而按比例減小（公式 13），或者：針對距離的對數(shù)（公式 14）繪制的聲壓曲線是一條直線。 這種關系所適用的區(qū)域就是“遠場”。 近場和遠場之間的區(qū)域被稱為“過渡區(qū)域”。 圖 25 給出了方形傳感器的距離定律，該定律不像在方程 12 中那樣容易描述。
表 4 是一個輔助表格，用于估算使用盤式及矩形傳感器進行自由聲場和回波探測時的聲束寬度。 接著按如下方式計算光束寬度（從軸線開始測量）：
表 5 研究了不同盤式傳感器在不同介質中的近場長度。
