超聲波法利用瑞利散射的物理現(xiàn)象。當(dāng)隨機(jī)分布的散射物體遠(yuǎn)小于波長(zhǎng)時(shí)，就會(huì)出現(xiàn)瑞利狀態(tài)的散射。后向散射功率隨入射波頻率的四次方增加。例如，在超聲檢測(cè)中，它可用于微觀結(jié)構(gòu)表征和有效晶粒尺寸評(píng)估[3]。在瑞利體系中，后向散射功率取決于散射物體的有效尺寸的三次方。在固體材料中，由于鐵的聲學(xué)晶體各向異性，可以使用剪切波，其優(yōu)點(diǎn)是具有較高的散射系數(shù)，但具有角束掃描的實(shí)際缺點(diǎn)多晶金屬中的晶粒是密集堆積的。假設(shè)有效 的平均晶粒尺寸、不存在多重散射貢獻(xiàn)、平均干 涉和晶界處的平均折射率[4]，簡(jiǎn)化了基本方 程。 瑞利散射系數(shù) σλ 估計(jì)為： σλ ～ ?4 ? Ae3 ? RM 這種簡(jiǎn)化的關(guān)系顯示了材料因素在后向散射 強(qiáng)度中的作用。頻率 ? 是比例因子；頻率的增加 會(huì)使材料特性的分辨率以四次方增加。有效晶粒尺寸 Ae3 表示各種散射源的貢獻(xiàn)和多重散射的影 響，RM表示散射物體界面處的平均阻抗對(duì)比 度。 假設(shè)細(xì)晶粒馬氏體和粗晶粒核心材料之間存 在界面，測(cè)量的反向散射強(qiáng)度的增加通過(guò)飛行時(shí) 間評(píng)估提供有關(guān)界面深度的信息，知道角度入射 角和聲速。該方法檢測(cè)到未受影響的核心材料的 過(guò)渡，從而指示總硬化深度 (THD) 的厚度。 但是，不可能測(cè)量表面滲碳層深度 (CHD) 或滲 氮硬化深度 (NHD)，因?yàn)橥ㄟ^(guò)有效晶粒尺寸在 表面和芯部之間沒有明確定義的界面。