Vùng mà sóng SA truyền từ một biến tử siêu âm được gọi là chùm tia SA. Nhằm cho mục đích kiểm tra vật liệu ta chia vùng chùm tia siêu âm thành 2 vùng trường gần và trường xa.
D chỉ độ sâu trường gần
đặc trưng cho sự phân tán trường xa
Hình 1.26: Đồ thị miêu tả cường độ. ở trường xa có sự thay đổi lớn về cường độ
Xét dạng đơn giản nhất của chùm tia siêu âm của một biến tử hình đĩa tròn như mô tả ở hình 1.26 chùm tia có hai vùng khác biệt và được phân thành vùng trường gần và vùng trường xa.
Trường xa Trường gần
Khoảng cách Đầu dò Trường gần Trường xa
Hình 1. 27: Một dạng của chùm tia siêu âm điển hình từ một biến tử hình đĩa tròn
Cường độ biến thiên dọc theo khoảng cách trục đối với một biến tử thực tế được biểu diễn trong hình 1.27 xuất hiện ở D/2 cực đại cuối cùng xuất hiện tại D. Trong đó D được ký hiệu là chiều dài của trường gần.
Hình 1.28: Sự phân bố của cường độ dọc theo trục khoảng cách
Sau độ dài một trường gần D, cường độ giảm liên tục. Từ sau khoảng cách gần bằng 3 lần độ dài trường gần thì âm áp tại tâm trục của chùm tia siêu âm giảm theo tỷ lệ nghịch với khoảng cách và chùm tia siêu âm sẽ phân kỳ theo một góc không đổi. Vùng này được gọi là vùng trường xa hoặc trường Fraunhofer. Vùng từ 1D đến 3D được xem là vùng chuyển tiếp, là vùng mà góc phân kỳ vẫn còn thay đổi không là hằng số và âm áp giảm chưa tỷ lệ với khoảng cách.
Hình 1.28 biểu diễn phân bố cường độ âm phát ra từ một biến tử dạng đĩa tròn thực tế. Biểu đồ này có thể vẽ trong thực hành khi sử dụng các phản xạ từ một quả cầu nhỏ trong nước hoặc từ một lỗ khoan một phía đáy bằng. Quả cầu hoặc lỗ được soi quét kiểm tra ở một khoảng cách. Xung phản hồi cực đại biểu diễn vị trí trục trọng tâm của chùm tia siêu âm. Sau đó các phần tử phản xạ được dịch chuyển vuông góc với trục và đánh dấu các vị trí khi biên độ xung phản hồi
giảm còn 50% và 10% so với biên độ cực đại. Các điểm này chắc chắn sẽ hiện diện ở cả 2 phía của trục chùm tia trọng tâm. Các đại lượng mô tả hình hình dạng của trường âm một cách gần đúng tiện dụng trong thực tế là độ dài vùng trường gồm D và góc phân kỳ hai giá trị cũng là một hàm số của đường kính tinh thể “d” tần số “f” và vận tốc sóng âm “c” trong môi trường mà chùm siêu âm phát ra. Một số công thức thường áp dụng cho tính toán các đại lượng trình bày ở các phần sau.
Tóm tắt các kết quả liên quan đến trường sóng âm có thể nói rằng:
Hình 1.29: Biểu diễn phân bố cường độ chùm tia siêu âm
Đặc trưng của trường âm được xác định bởi tỷ số các kích thước của tinh thể và bước sóng. Một giá trị lớn của nó sẽ cung cấp chùm tia siêu âm tập rỗng đi được và có chiều dài trường gần lớn.
Cường độ của âm áp tại một khoảng cách cho trước được xác định bằng tỷ số giữa diện tích bề mặt và bước sóng.
ở khoảng cách thích hợp trường âm tuân theo định luật là âm áp giảm tỷ lệ nghịch với khoảng cách.