●前言
第1章 超聲繫統 1
1.1 無損檢測繫統的 1
1.2 脈衝發生-接收器 2
1.3 超聲波換能器 4
1.4 超聲數字化儀 6
1.5 超聲術語 7
1.6 關於文獻 9
1.7 習題 9
1.8 參考文獻 9
參考期刊資料 10
第2章 線性繫統和傅裡葉變換 11
2.1 線性時不變繫統 11
2.2 傅裡葉變換 12
2.3 線性時不變繫統和脈衝響應函數 14
2.4 線性時不變繫統的超聲無損檢測繫統 15
2.5 關於文獻 17
2.6 習題 18
2.7 參考文獻 20
第3章 基本原理 22
3.1 流體的控制方程 22
3.1.1 運動方程 22
3.1.2 本構方程 23
3.1.3 波動方程 24
3.1.4 界面/邊界條件 24
3.2 彈性固體的控制方程 25
3.2.1 運動方程 25
3.2.2 本構方程 27
3.2.3 納維方程 28
3.2.4 界面/邊界條件 28
3.2.5 勢的波動方程 30
3.2.6 膨脹和旋轉 32
3.2.7 直角坐標繫下的控制方程 32
3.3 關於文獻 36
3.4 習題 36
3.5 參考文獻 38
建議閱讀 38
第4章 體波的傳播 39
4.1 流體中的平面波 39
4.1.1 一維波 39
4.1.2 傅裡葉變換關繫 39
4.1.3 諧波 40
4.1.4 三維波 41
4.2 彈性固體中的平面波 42
4.2.1 納維方程的一維解 42
4.2.2 納維方程的三維解 42
4.3 流體中的球面波 45
4.3.1 基本解 45
4.3.2 基本解的積分形式 46
4.3.3 G的遠場形式及其導數 47
4.4 彈性固體中的球面波 48
4.4.1 基本解 48
4.4.2 Gij及其導數的遠場形式 51
4.5 關於文獻 52
4.6 習題 52
4.7 參考文獻 53
第5章 互易定理以及其他積分關繫 54
5.1 流體的互易定理 54
5.1.1 積分表達定理 55
5.1.2 Sommerfeld輻射條件 56
5.1.3 散射問題的積分方程 58
5.2 彈性固體的互易定理 60
5.2.1 積分表達定理 61
5.2.2 輻射條件 62
5.2.3 散射問題的積分方程 63
5.3 力電互易定理 65
5.3.1 控制方程 65
5.3.2 壓電介質的互易定理 66
5.4 關於文獻 67
5.5 習題 67
5.6 參考文獻 69
建議閱讀 70
第6章 體波的反射和折射 71
6.1 流體-流體交界面上的反射和折射（垂直入射） 71
6.1.1 反射和透射繫數 71
6.1.2 平面波的聲強度 73
6.2 流體-流體交界面處平面波的反射和折射（斜入射） 76
6.2.1 反射和透射繫數 76
6.2.2 臨界角和非均勻波 77
6.2.3 小於臨界角時能量的反射和透射 78
6.2.4 大於臨界角時能量的反射和透射 79
6.2.5 脈衝畸變 80
6.2.6 斯托克斯關繫 83
6.2.7 三維情況下流體-流體交界面的反射和折射 85
6.2.8 Snell定律和穩態項 88
6.3 斜入射流體-固體交界面處的反射和折射 91
6.3.1 反射和透射繫數 91
6.3.2 彈性波的能流和強度 94
6.3.3 斯托克斯關繫（流體-固體交界面） 97
6.4 固體-固體交界面處的反射和折射（光滑接觸） 98
6.5 固體-固體交界面處的反射和折射（焊接） 102
6.5.1 入射P波和SV波 102
6.5.2 入射SH波 105
6.6 應力自由表面的反射 107
6.7 關於文獻 108
6.8 習題 109
6.9 參考文獻 113
第7章 表面波和板波的傳播 114
7.1 瑞利表面波 114
7.2 板波——水平剪切運動 117
7.3 蘭姆波 121
7.3.1 拉伸波 121
7.3.2 彎曲波 123
7.4 有界介質中其他波 124
7.5 關於文獻 125
7.6 習題 125
7.7 參考文獻 126
第8章 超聲換能器的輻射 127
8.1 流體中平面活塞式換能器 127
8.1.1 Rayleigh-Sommerfeld理論 127
8.1.2 軸上壓力 129
8.1.3 離軸壓力 134
8.1.4 平面波的角譜和邊界衍射波理論 145
8.2 流體中球面聚焦活塞換能器 147
8.2.1 O’Neil模型及其他模型 147
8.2.2 軸上壓力 149
8.2.3 離軸壓力 154
8.2.4 聲學透鏡聚焦 160
8.3 穿過平界面的波束傳播——平面探頭 162
8.3.1 流體與流體界面——垂直入射 162
8.3.2 流固界面——垂直入射 167
8.3.3 流體-流體界面——斜入射 171
8.3.4 流體-固體界面——斜入射 174
8.4 穿過平界面的波束傳播——聚焦探頭 176
8.4.1 流體-流體界面 176
8.4.2 流體-固體界面 179
8.5 通過彎曲交界面的波束傳播 180
8.5.1 流體-流體界面 181
8.5.2 流體-固體界面 195
8.6 波束模型的數值計算 199
8.6.1 200
8.6.2 用法研究彎曲界面問題 208
8.7 接觸式換能器 212
8.8 斜波束剪切波換能器 218
8.8.1 斜入射換能器模型 218
8.8.2 221
8.9 關於文獻 225
8.10 習題 225
8.11 參考文獻 229
建議閱讀 230
第9章 材料衰減與效率因子 232
9.1 衰減源 232
9.2 測量材料衰減的一般模型和繫統效率因子 235
9.2.1 衍射修正積分 237
9.2.2 去卷積模型和Wiener濾波測量衰減 242
9.2.3 通過去卷積模型和Wiener濾波評估效率因子 244
9.3 關於文獻 246
9.4 習題 247
9.5 參考文獻 249
建議閱讀 249
第10章 缺陷散射 250
10.1 流體中的遠場散射幅值 250
10.1.1 體缺陷 250
10.1.2 裂紋型缺陷 251
10.2 彈性固體中的遠場散射幅值 251
10.2.1 體缺陷 251
10.2.2 裂紋型缺陷 254
10.3 近似散射解——流體模型 255
10.3.1 Kirchhoff近似——體缺陷 255
10.3.2 Kirchhoff近似——裂紋 263
10.3.3 Born近似 267
10.4 近似散射解——彈性固體模型 274
10.4.1 Kirchhoff近似——體缺陷 274
10.4.2 Kirchhoff近似——裂紋 280
10.4.3 Born近似 286
10.5 遠場散射幅值和互易性 290
10.5.1 流體中的散射幅值 290
10.5.2 彈性固體中的散射幅值 292
10.6 球體的散射——分離變量 294
10.6.1 流體中的球體 294
10.6.2 彈性固體中的球體 301
10.7 關於文獻 306
10.8 習題 306
10.9 參考文獻 310
建議閱讀 311
第11章 換能器接收過程 312
11.1 單流體介質中的接收 312
11.2 穿過平面流體-流體交界面的接收 313
11.3 穿過平面流體-固體交界面的接收 316
11.4 關於文獻 320
11.5 習題 320
11.6 參考文獻 321
第12章 超聲檢測模型 323
12.1 單種流體介質的LTI模型 323
12.2 浸入式測試實驗的LTI模型 326
12.2.1 流體-流體模型 327
12.2.2 流體-固體模型 328
12.3 基於互易定理的浸入式檢測分析模型 329
12.3.1 一般模型 329
12.3.2 簡化為LTI模型 336
12.4 基於互易關繫建立斜射波束剪切波檢測的分析模型 340
12.5 基於力電互易定理的檢測模型 344
12.6 檢測模型和條件 346
12.7 關於文獻 348
12.8 習題 348
12.9 參考文獻 351
建議閱讀 352
第13章 近場檢測模型 353
13.1 單一流體介質的模型 353
13.1.1 圓形換能器的軸線上響應 357
13.1.2 球體散射 358
13.1.3 圓柱端部的散射 360
13.1.4 近軸近似的 362
13.2 對於單一流體介質的其他模型 362
13.3 流體-固體交界模型（垂直入射） 366
13.4 關於文獻 369
13.5 習題 369
13.6 參考文獻 370
第14章 基於模型的定量超聲無損檢測 371
14.1 換能器/繫統特征描述 372
14.1.1 有效半徑——平面換能器 372
14.1.2 有效參數——球面聚焦換能器 373
14.1.3 繫統效率因子 375
14.1.4 實驗結果 376
14.2 平底孔模型和DGS圖表 381
14.2.1 流體-流體模型 387
14.2.2 特殊情況 388
14.2.3 DGS圖表 389
14.3 去卷積和遠場散射幅值 391
14.4 基於模型的超聲仿真 394
14.5 關於文獻 395
14.6 習題 396
14.7 參考文獻 397
建議閱讀 399
第15章 基於模型的缺陷尺寸確定方法 400
15.1 等價缺陷尺寸確定方法的概念 400
15.2 對於裂紋的Kirchhoff尺寸確定方法 400
15.2.1 非線性最小二乘的尺寸確定方法 402
15.2.2 線性最小二乘/特征根的尺寸確定方法 402
15.3 對於體缺陷的Born尺寸確定方法 406
15.4 TOFE缺陷尺寸確定法 411
15.5 其他尺寸確定方法 413
15.6 關於文獻 414
15.7 習題 414
15.8 參考文獻 419
建議閱讀 421
附錄A 傅裡葉變換 423
A.1 傅裡葉變換的性質 423
A.2 一些傅裡葉變換對 424
A.3 離散傅裡葉變換 425
A.4 快速傅裡葉變換 427
A.5 習題 428
A.6 參考文獻 429
附錄B 脈衝函數 430
B.1 脈衝函數性質 430
B.2 參考文獻 431
附錄C 基本符號和概念 432
C.1 指標符號 432
C.2 積分定理 434
C.2.1 高斯定理 434
C.2.2 斯托克斯定理 435
C.3 應變和變形 435
C.4 質量守恆 437
C.5 應力 438
C.5.1 牽引力向量 438
C.5.2 應力的概念 438
C.5.3 牽引力和應力 439
C.6 參考文獻 440
建議閱讀 440
附錄D Hilbert變換 441
D.1 Hilbert變換的性質 441
D.2 參考文獻 442
附錄E 穩相法 443
E.1 單積分形式 443
E.2 二重積分形式 445
E.3 曲面積分 446
E.4 參考文獻 448
建議閱讀 448
附錄F 橢球性質 449
F.1 橢球幾何學 449
F.2 參考文獻 452
建議閱讀 452
索引 453

本書是關於工程結構中超聲波無損檢測的理論、建模與計算的科技專著。書中介紹了超聲波無損檢測繫統的組成，以及各個部件的數學和力學模型，並演示了結構中缺陷定量化標定和重構的工程實例。全書主要章節包括：超聲波無損檢測聲學與力學理論基礎；工程結構中彈性波的傳播與散射理論；超聲波檢測繫統與收發過程建模；以及超聲波定量化無損檢測的典型工程實例等。