近場區長度是我們非常了解的概念，我們都知道由于近場區內的聲壓不穩定，不適用于超聲檢測。而3倍近場區長度以外的遠場區，此時探頭的聲波與球面波規律相近，是超聲檢測的最佳區域。因此，我們都毫無置疑的認為近場區是不利因素，應盡量減小其長度。
 

　　NB/T47013.3-2015標準中，給出了探頭K值、標稱頻率、探頭前沿等參數的規定，但是未給出探頭晶片尺寸選擇的參考，在編寫焊縫超聲檢測工藝中，如何選擇合適的探頭晶片尺寸，卻成為一道難解之題。

　　但是我相信任何艱難的問題都有突破口，近場區長度卻是解決該難題的重要線索之一。

　　雖然大家都知道近場區長度是一個非常重要的參數，可是在實際操作中，有多少人去真正去測量近場區的長度呢？很多人忽略了近場區的存在，而僅停留在理論層面。特別是橫波斜探頭的近場區長度，而現在我們就要改變這個局面。
 

　　直探頭的近場區長度無需測量，僅需簡單的公式計算即可得出。而橫波斜探頭與直探頭的原理大為不同，其的近場區長度也不同于直探頭。斜探頭的近場區長度測量，又成為了另一個難題。

　　有人會質疑，特種設備超聲檢測教材中，不是給出了橫波斜探頭在鋼中的近場區長度計算公式嗎？又何談難題呢？

　　現在推薦一個簡單實用測量橫波斜探頭的方法，根據特種設備超聲檢測教材第66頁的公式來計算。

　　公式中，FS為晶片尺寸，λs2為被檢材質的波長，L1為斜探頭入射點至波源距離。為了方便計算，教材給出cosβ/cosα和tanα/tanβ的值，如下表。

　　晶片尺寸、波長等值均可獲得，唯獨斜探頭入射點至波源的距離L1不知道。難道要被一粒老鼠屎，壞了一鍋粥嗎？

　　非也，L1并不是老鼠屎，也沒壞一鍋粥，有一個簡單而又實用測量L1值的方法。我們想想在調整儀器的掃描比例（校準聲速）的時候，是不是有一個零偏值t0（零點、延遲，叫法不同）呢？

　　什么是零偏值呢？

　　零偏值是晶片發出的縱波聲束穿過有機玻璃的時間，其包括發射和接收傳播的時間。通常斜探頭的楔塊時為機玻璃，其縱波聲速是一個定值，有機玻璃縱波聲速一般約2700m/s，即L1=2.7×t0/2，單位mm。

　　結合教材中給出的公式和零偏值，即可算出橫波斜探頭在鋼中的近場區長度。

　　如：2.5P13×13K1的橫波斜探頭，測量其零偏值t0=6.78μs，實K值=1.01。通過公式可計算出鋼中剩余近場區長度，即鋼中剩余的近場區長度N=30mm。

　　另一個測量橫波斜探頭鋼中剩余近場區長度的方法

　　其實還有一個簡便方法，就是將不同規格的探頭，分別在CSK-IIIA試塊上制作DAC曲線，如果DAC曲線平滑，說明該點不在近場區內，否則在近場區內。當然近場區僅為一個重要因素，還有其他因素影響曲線平滑度，如試塊側壁干擾、探頭聲場、聲束未擴散區等。如下圖規格為2.5P13×13K1的探頭制作的曲線，從制作的曲線可以看出，深度為40mm以內的聲場都是不穩定的，即換算成聲程為40/cos45°=56.6mm。
 

　　這個斜探頭在鋼中剩余近場區長度有這么大？

　　當然不可能有這么大的剩余近場區長度，這個曲線是采用上述的探頭制作出來的，理論計算鋼中的剩余近場區長度為30mm。那為什么儀器測量出剩余近場區為56.6mm呢？

　　聲程56.6mm區域內的反射波幅相差不大，我們可以認為該區域為聲束未擴散區，聲束未擴散區長度是近場區長度的1.64倍。在未擴散區內，波束不擴散，不存在擴散衰減，各截面平均聲壓基本相同，所以深度40mm（聲程56.6mm區域）以內的橫孔波幅高度基本一致。未擴散區域的聲場不適用于超聲檢測。
 

　　前兩天有個朋友和我討論一個問題，采用同一廠家生產而的兩個探頭，頻率和K值相同，晶片尺寸不同（如2.5P13×13K2和2.5P8×12K2，具體規格記得不太清楚），分別掃查深度為10mm的孔。發現晶片尺寸越小的探頭反而比晶片尺寸大的探頭反射回波高。

　　按照正常思維方式，晶片尺寸越大，聲束擴散角小，超聲波聲束能量越聚集，反射波應該越高，而試驗結果與之相反。

　　如果排除晶片靈敏度差異等其他因素，最有可能的是由于近場區的緣故，是否可以采用上述的方法進行驗證呢？