제 2 장 음파의 기본 원리

 
4.  음파의진행특성
4-1수직입사시 음파의 진행특성 
음이 벽에 부딪혀 반사한다던가 또는 소리가 산에 부딪혀 메아리가 되어 되돌아오는 것과 같이 초음파에서도 이와 유사한 현상이 발생하여 공기 또는 물등의 경계면에서 잘 반사한다. 일반적으로 음파가 경계면에 수직으로 입사할 때 음파는 그림과 같이 경계면에서 반사하는 성분과 통과하는 성분으로 나뉘어지는데 이는 음향임피던스에 따라 그 비율이 정해진다. 


수직입사시 음파의 진행특성


매질 1에서 매질 2의 경계면으로 음파가 수직으로 진행할 때 입사되는 음의 크기를 Pi, 경계면에서 반사되는 음압을 Pr, 매질 2로 통과된 통과파의 음압을 Pt로 표시하면 음압반사율 r은 입사파의 음압에 대한 반사파의 음압의 비로 나타낼수 있고 이를 음향임피던스의 비로 나타내면 다음과 같다. 


                            
이때 Z1 은 매질 1에서의 음향임피던스는, Z2는 매질 2에서의 음향임피던스

또한 수직입사시 경계면에서 반사하지 않은 음압은 제 2의 매질로 통과하게 된다.  
따라서 음압통과율 t를 식으로 나타내면 다음과 같다.
 
그러나 실제의 초음파 탐상에서는 매질을 통하여 초음파를 송수신하기 때문에, 경계면을 통과한 음파는 다시 역으로 이 경계면을 통하여 되돌아 온다. 따라서 실제 탐상시 고려해야 할 것은 음압의 왕복통과율(T)이 된다.  매질 1에서 매질 2로 가는 음압통과율을이라 하고, 매질 2에서 다시 매질 1로 되돌아오는 음압통과율을라 할 때, 초음파가 매질 1에서 매질 2로 진행하다 다시 매질 1로 되돌아 올때의 왕복통과율 T는 앞서 설명한 식을 이용하여 다음과 같이 나타난다.
                     
     
T값은 에너지통과율의 값과 같기 때문에 T=1-r2 으로도 나타낼수 있다.
  철과 알루미늄판이 아주 균일하게 접합된 시험체가 있다. 이때 알루미늄판에서 발생한 초음파가 철판
  으로 수직입사할때 음압반사율른 얼마인가?

   단, Al 밀도 : 3.0 g/㎤, Al 에서의 음속 : 6500 m/sec
        철의 밀도 : 8.0 g/㎤, 철 에서의 음속 : 6000 m/sec

42% 58%