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这期我们来聊聊横波入射横孔反射波后的尾波是什么？尾波与长横孔之间是否存在什么关系？
焊缝超声波检测，在对比试块上制作DAC曲线的过程中，不知道大家有没有注意到这样的情况，移动探头找横孔的最高反射波，将横孔反射波自动增益到80%，在横孔反射波后面跟着一个波幅很低的波，暂且称为尾波，如下面这两幅图中，闸门框住的小波。（图片来源：实验，探头频率越高，分辨率越好，区分两个相邻波的能力越强）
探头规格：5P6×6K2，横孔：Φ2×60×10深度
探头规格：2.5P13×13K2，横孔：Φ2×60×10深度
反正我是发现了这个问题，不仅仅是常规超声波，用相控阵扫查横孔，S扫描也会产生一个明显的尾波图像。如果你知道这一现象，那么尾波就不会影响缺陷缺陷的识别。如果不知道呢？去研究这个尾波，会不会得到意想不到的结果呢？
早前，有同事问我，这个尾波是什么波？我的回答是：“是入射横波绕过横孔后，继续传播，被探头晶片接收到。”这样的解释其实也没错，但是我并不知道为什么会发生这种情况。刚好最近看到一篇文章《长横孔反射波后未知变形波的研究》，作者是毛良彦等人。这篇文章非常清楚的解释了这一现象，并通过多次试验和理论推导，得出了尾波与反射波之间的关系。
尾波真的是由于横波绕过横孔产生的吗？
作者提出尾波是长横孔反射时固有的变形波，并通过采用2.5P13×13K1的探头，在不同的对比试块上进行测试，不同的试块，其横孔的直径也不同，如：CSK-IIA、RB-3、不同横孔直径的ASME试块等。
在不同直径的试块上进行大量的试验后，发现均存在该尾波，并且尾波波幅比横孔反射波低12~25dB。通过实验数据分析，这个尾波不是偶然产生的，而是长横孔反射波的固有变形波，并且尾波声程与反射波声程存在一定关系，这个声程关系似乎与横孔的直径有关。当采用2.5P13×13K1的探头扫查时，发现尾波与长横孔反射波的深度差近似等于长横孔直径。
尾波具体是怎么产生的呢？
文章指出，当横波垂直入射到长横孔孔壁上时，入射角为0°，在继续向前传播的过程中，横波的前进方向与孔壁的夹角不断变化，直到变成相切状态，入射角为90°时，此时横波波前与孔壁垂直，形成所谓的掠入射。如果孔壁是平面，那么横波波前将继续垂直平面壁前进。对于圆孔而言，入射横波的波前同样垂直圆孔壁前进，只不过它的前进方向随孔壁的发现方向不断调整，表现为环孔绕行。文章《超声在固体中的散射》指出，横波沿圆孔壁绕行的速度是入射横波声速的0.86倍。
这个观点和我之前提出的绕射观点基本一致，但是他更详细的解释了绕射的具体过程，但是理解起来比较困难。
我理解的意思，探头发射的超声波声束具有一定扩散角，横孔最大反射波可以理解为中心声束，而上边界某个角度的声束正好与横孔相切，此角度的声束会继续环绕横孔传播，此过程叫作掠入射。
那么问题又来了，什么是掠入射？
百度搜索，找到了国外有人搞的光弹试验的视频，由糟老头子NDT上传于优酷网（视频长约20s，大小约1Mb）。通过视频可以很清楚的了解横波绕射横孔的现象。
横孔反射波与尾波的声程差、深度差之间存在什么关系呢？
作者通过简单的几何算法，从理论上推导了横孔反射波与尾波的声程差，即声程差=2.8265×横孔半径，与探头规格无关。因此，尾波的显示特性，由横孔的直径决定。
理论值和实际测量值是否相符？作者在不同横孔直径的试块上试验，得出下表中的结果，试验结果表明，实测值和理论值的差值在误差允许范围内，可以证明作者的推论是正确的。
既然知道两者声程差的关系，即可换算成不同K值的探头，在仪器上显示的深度值差，即深度差=2.8265×横孔半径×cosβ。因此，仪器显示的深度差与横孔直径、探头K值有关。
为什么是横波绕射，而不是纵波绕射？纵波会不会发生绕射现象呢？
有人可能会提出不同的观点，比如当入射横波与横孔相切之前，会发生波形转换，即横波转换成纵波，那么该变形纵波，是否也会环绕横孔被探头接收到呢？我们知道纵波声速比横波快，如果存在纵波绕射现象，将会出现在横孔反射波之前，暂且称为前波，而在制作DAC曲线过程中并未发现此现象。那是不是纵波就不会绕射呢？
文章也解释了该疑问，变形纵波也会环绕横孔，但是其衰减很快，仅爬行1/4~1/2圈就会全部消失。因此，纵波绕射横孔的信号无法被探头接收到。
总结：横波检测时，长横孔反射波后面的尾波，是由于横波声束与横孔相切时，发生沿孔绕行的现象，绕过圆孔后，从圆孔的另一侧切向发射，被探头接收。而绕行过程中的衰减严重，尾波比反射横波波幅低12~25dB。
最后提个问题，如果用纵波直探头在对比试块上试验，是否也会存在尾波现象？待会去试验看看，先来看看纵波入射横孔的光弹试验。
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