超聲波（bō）的基本理論

超聲波（bō）是一（yī）種（zhǒng）機械波，波（bō）長很短，頻率高於20KHz，這個頻（pín）率比（bǐ）普通聲波的頻率要高很（hěn）多，聲強是與聲速的平方成正比的，所以超聲波的能量要遠遠高於（yú）普通聲波的能量（liàng）。超聲波適合在大多數介質中傳播，它能量損（sǔn）失小（xiǎo），傳播（bō）範圍廣，穿透力強。因此，超聲波非常適合用於（yú）變壓器局放定位。

聲波一般有三類（lèi）：縱波、橫波和板波。縱波可以在氣體（tǐ）、固體、液體三種介質中傳（chuán）播，其介質的質點震動方向與聲波傳播方向相同;橫波隻能通（tōng）過固體介質傳播，其介（jiè）質的質點振（zhèn）動方向垂直於聲波傳播方（fāng）向；板波是可以（yǐ）在厚度與波（bō）長相當的薄板中（zhōng）傳（chuán）播的波。

超聲場就是一個充滿超聲波的空間，一般（bān）描述超聲場的物理量有聲壓(p)、聲（shēng）強(I)、聲阻抗（kàng）(Z)、質（zhì）點振動位（wèi）移和質點振動速度。其中聲（shēng）音的阻抗特性是表征介質聲學性質的物理量，其值為介質（zhì）密度ρ和聲速v的乘積，即Z=ρv，聲波（bō）在穿過不同（tóng）介質時產生反（fǎn）射和折射，聲阻抗決定了其反射能量和折（shé）射能量的變化。

超聲波在傳遞過程中能量（liàng）會發生衰減。主要有以下幾種形式：

（1）擴散衰減：聲源麵積有限時，傳播麵積的（de）擴大會加速聲波（bō）擴散，從（cóng）而使造單位麵（miàn）積上的能量和聲壓加速減小。

（2）散射衰減：當聲波傳遞過程中遇到的障（zhàng）礙物（wù）厚度與聲（shēng）波的波長相當時，一部分被（bèi）障礙物（wù）散射（shè）衰減掉，另外（wài）一部分聲波可以繞過障礙物繼續前進，這也叫聲波的繞射現象。

（3）吸收（shōu）衰減：介質材料的摩擦、熱傳導及粘滯會使聲波以熱量形式消耗，另外還有磁疇壁運動、錯位運（yùn）動等原因也會造成聲波（bō）衰減，此類衰減統稱（chēng）為吸（xī）收衰減。

變壓器的內部（bù）結構非常複雜，因此局部放電產（chǎn）生的超聲波到達變壓器外壁（bì）的探頭前要傳播多層介質。這些（xiē）介（jiè）質一般有（yǒu）變（biàn）壓器、線（xiàn）圈、絕緣紙板、油（yóu）道。所（suǒ）以超聲波在變壓器內（nèi）部的傳播是一個複雜的過程。為了簡化計算，可以將變壓器（qì）內部（bù）結構（gòu）看成層狀介質，將局放點作為聲波（bō）的發射源，這樣其聲波就可以看成是一個球麵脈（mò）衝波，采用研（yán）究（jiū）球麵聲（shēng）波場方法來研究（jiū）超聲波的傳播規律。