諧振聲譜法( Resonance Acoustic Spectroscopy ,RAS)借助入射聲波激發(fā)浸沒于液體中的彈性體的本征振動，研究彈性體的聲波諧振效應。若聲波頻率與目標物體的某個諧振頻率相一致，就會激發(fā)物體相應的本征模態(tài)，物體開始振動，并向周圍的液體發(fā)射能量。物體的振動可由液浸式傳感器接收。通過改變?nèi)肷洳ǖ妮d頻，便可以識別和測量不同散射體的本征頻率。由于諧振是彈性體的固有特性，僅與其物理性質(zhì)有關，而與激發(fā)源完全無關，因此，諧振態(tài)就如同是彈性體的指紋。對于一個給定的幾何結構，諧振態(tài)可以作為材料彈性性質(zhì)（如密度和彈性常數(shù))的指標。材料中的任何缺陷、摻雜或各向異性都會影響其諧振頻率。利用彈性體的振動信號和諧振頻率，可以獲得材料彈性性質(zhì)的相關信息。在諧振聲譜法(RAS)中，當聲波垂直入射到棒材圓柱面上時，所激發(fā)的表面波為Rayleigh型和Whispering Galley型，而當傾斜入射的時候，則會激發(fā)出導波( Guided waves))。Uberall等人發(fā)展的諧振散射理論(RST)指出，這些表面波與圓柱體的周向本征振動之間存在密切聯(lián)系，諧振是由含有諧振頻率成分的表面波的相長干涉所激發(fā)的。

當超聲波換能器向一個長圓柱形構件(線、桿、帶覆層棒材、管等)輻射聲波時(見圖9-1)，可以近似地看做是一束平面波入射到無限遠處的一個無限長圓柱形構件上的情形。該入射波遇到圓柱體構件后將產(chǎn)生散射波，并在周圍的液體介質(zhì)中傳播。

基于對圓柱體構件周圍液體介質(zhì)中散射聲場的描述，確定了遠場外某一點處的散射波幅度譜(θ,ka)(無量綱)，并將其定義為“形狀函數(shù)”(form func-tion) :

這里

式中，波數(shù)k和圓柱體半徑a的乘積ka代表歸一化頻率；函數(shù)是圓柱體每一個標準模式的幅度譜。對于一個金屬圓柱體，利用諧振散射理論并借助數(shù)學方法即可將回波信號諧振部分與非諧振部分分離開來。圖9-2給出了一個鋁棒的形狀函數(shù)，其中譜線的每個下陷位置對應一定的諧振態(tài)，用整數(shù)對(n,l)標出。其中第一個數(shù)表示模數(shù)，第二個數(shù)則是給定模式下本征頻率的標記; l=1對應于瑞利波，l=2,3, 對應于Whispering Gallery波。