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超声检测实验（精）
《超声检测学》实验指导书（机电学院测控技术及仪器专业使用）（机电学院测控技术及仪器专业使用）彭光俊赵志编武汉理工大学教材中心 2003 年 6 月第一部分第一部分 A 型脉冲反射式超声探伤型脉冲反射式超声探伤系统工作性能测试系统工作性能测试实验一水平线性的测定一、实验目的一、实验目的学会使用超声波探伤仪，熟练掌握超声探伤系统水平线性的测试方法。
二、概要二、概要水平线性即超声探伤仪对距离不同的反射体所产生的一系列回波的显示距离与反射体距离之间能够按比例方式显示的能力。
A 型显示超声探伤仪示波管内的电子束受与时间成线性关系的扫描电压作用，而在水平方向扫描形成时间基线。
由于反射体的回波位置是在有线性刻度的时间基线标尺上读出的，因此，水平扫描线（时间基线）的非线性会引起定位误差。
本测试就是为了检查超声探伤系统的时基线性。
三、实验用品三、实验用品仪器：
CTS-22 型超声波探伤仪
1 台探头：
2.5P 20-D 型直探头，2.5P 1313 K1.5-D 型斜探头各 1 个电缆：
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QQ9-2 电缆线（带接头）
1 条试块：
CSK-ⅠA型试块
1 块耦合剂：
机油
1 杯工具：
小螺丝刀
1 把四、实验内容及步骤四、实验内容及步骤（一）采用直探头测
定水平线性 1．将探伤仪的[抑制]置于0 ，其它调整取适当值。
2．将直探头压在 CSK-ⅠA 型试块的 A 位置，中间加适当的
耦合剂，以保持稳定的声耦合，如图1-1 所示。
3．调节[深度范围]、[深度微调] 和[脉冲移位]旋钮，使屏幕上显示出图
1-1 第 6 次底波。
4．调节[粗调衰减]、[细调衰减]和[增益]旋钮，当底波B1
和B6的幅度分别为50%满刻度时，将它们的前沿分别对准刻度 0 和
100（设水平全刻度为 100 格）。
B1和 B6的前沿位置在调整中如果相互影响，则应反复进行调整。
5．再依次分别地将底波动 B2、B3、B4、B5调到 50%满刻度，
并分别读出底波 B2、B3、B4、B5的前沿与刻度 20、40、60、80 的
偏差 2、3、4、5（以格数计），如图 1-2 所示，将数据填入表 1-1。
表 1-1 水平线性测试记录底面回
---------------------------------------------------------------最新资料推荐------------------------------------------------------ 波次数 1 2 3 4 5 6 水平刻度读数偏差 6．取其中最大的偏差值 max。
则水平线性误差L 为：
L = | max | % 注意事项：
图 1-2 中的 B1～B6是分别调到同一幅度，而不是同时达到此幅度。
（二）采用斜探头测定水平线性采用斜探头测定水平线性的测试方法与采用直探头测定水平线性的测试方法相同。
五、实验报告要求五、实验报告要求 1．列出实验数据，计算水平线性误差。
2．为什么读回波在水平标尺上的位置时应将回波幅度分别调到某一相同高度（如满刻度的 50%）？图 1-2 3．在水平线性误差很大的情况下，如何较精确地测定反射体深度？ 4．水平线性误差影响什么？实验二垂直线性的测定一、实验目的一、实验目的熟练掌握超声探伤系统垂直性的测试方法。
二、概要二、概要垂直线性即超声探伤仪的接收信号与荧光屏所显示的反射波幅度之间能按比例方式显示的能力。
当需要根据回波幅度评定缺陷时，A 型显示超声波探伤仪荧光屏上显示出的信号幅度与输入到放大器的信号幅度是否呈线性关系具有重要意义。
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本测试是为了检查超声探伤仪增益线性和衰减器精度两者的综合效果。
三、实验用品三、实验用品仪器：
CTS-22 型超声波探伤仪
1 台探头：
2.5P 20-D 型直探头，2.5P 1313 K1.5-D 型斜探头各 1 个电缆：
QQ9-2 电缆线（带接头）1 条试块：
DB-PZ20-2 型试块1 块耦合剂：
机油1 杯工具：
小螺丝刀1 把四、实验内容及步骤四、实验内容及步骤（一）采用直探头测定垂直线性 1．探伤仪的[抑制]置于0 ，其它调整取适当值。 2．将直探头压在 DB-PZ20-2 型试块的上表面中心位置，中间加适当的耦合剂，并将平底孔的回波调至屏幕上时基线的近中央处，如图2-1所示。
3．调节[粗调衰减]、[细调衰减]、 [增益]和探头位置，使平底孔的回波高度恰为 100%满刻度，此时细调衰减器至少应有 30dB 的衰减余量。
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图 2-1 4．以每次 2dB 的增量调节[细调衰减]，每次调节后，用满刻度的百分值记下回波幅度，一直继续到衰减值为 26dB，测量精度为 0.1%。
将测试结果列入表 2-1。
测试值与波高理论值之差为偏差值。
5．从表中取最大正偏差 d（+）和最大负偏差 d（－）的绝对值之和为垂直线性误差d（以百分值计），它由下式给出：
表 2-1 垂直线性测试记录衰减量（dB）（%） 0 100.0 2 79.4 4 63.1 6 50.1 8 39.8 10 31.6 12 25.1 14 20.0 16 15.8 18 12.5 20 10.0 22 7.9 24 6.3 26 5.0 28 30 波高理论值测试值（%）偏差（%）回波的消失情况－－－－－－－－－－－－－ (二)采用斜探头测定垂直线性采用斜探头测定垂直线性，斜探头应放置在试块侧面，测试方法与采用直探头时相同。
五、实验报告要求五、实验报告要求 1．列出实验数据，计算垂直线性误差。
2．用本实验所述方法测定垂直线性有何不足之处？ 3．要准确测定仪器的垂直线性应采用什么方法？ 4．垂直线性误差影响什么？实验三斜探头入射点的测定一、实验目的一、实验目的熟练掌握
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斜探头入射点的测试方法。
二、概要二、概要用横波斜探头确定反射体的位置时，必须了解探头的入射点。
在斜射探伤中，超声束的中心入射于探伤面的一点，即为斜探头的入射点。
本测试是为了测定斜探头声束中心在入射探伤面上的位置（入射点）。
三、实验用品三、实验用品仪器：
CTS-22 型超声波探伤仪
1 台探头：
2.5P 1313 K1.5-D 型斜探头1 个电缆：
QQ9-2 电缆线（带接头）1 条试块：
CSK-Ⅰ A 型试块1 块耦合剂：
机油1 杯四、实验内容及步骤四、实验内容及步骤 1．将斜探头压在CSK-ⅠA 型试块上如图 3-1 所示的位置，中间加适当的耦合剂以保持稳定的声耦合。
使声束朝向 R100 ㎜的曲面，并在探头声束轴线与试块侧面保持平行的情况下前后移动探头，至曲面回波的幅度达到最大。
---------------------------------------------------------------最新资料推荐------------------------------------------------------ 图 3-1 2．读出试块上 R100 ㎜圆心标记线所对应的探头侧面刻度，此刻度位置即斜探头的入射点，读数应精确到
0.5 ㎜。
五、实验报告要求五、实验报告要求 1．怎样利用入射点来定位缺陷？ 2．直探头需要测试入射点吗？为什么？实验四斜探头折射角或 K 值的测定一、实验目的一、实验目的熟练掌握斜探头折射角或 K 值的测试方法。
二、概要二、概要用横波斜探头确定反射体位置时，必须知道探头的真实折射角或 K 值。
折射角即折射波的传播方向和入射点处的探伤面法线之间的夹角。
本测试是为了测定斜探头声束入射于探伤面时的折射角（）或斜探头的 K（K=tg）值。
三、实验用品三、实验用品仪器：
CTS-22 型超声波探伤仪1 台探头：
K1.0～ 3.0 型斜探头1 个电缆：
QQ9-2 型电缆线（带接头）1 条试块：
CSK-Ⅰ A 型试块
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1 块耦合剂：
机油1 杯四、实验内容及步骤四、实验内容及步骤（一）斜探头折射角的测定 1．根据斜探头折射角的不同标称值，把探头压在 CSK-ⅠA 型试块上的不同位置，如图 4-1 所示，中间加适当的耦合剂以保持稳定的声耦合。
图 4-1 a．当折射角为 34～66时，探头放在图 4-1（a）的位置，使用㎜孔的回波进行测定。
b．当折射角为 60～75时，探头放在图 4-1（b）的位置，使用㎜孔的回波进行测定。
c．当折射角为 74～80时，探头放在图 4-1（c）的位置，使用㎜孔的回波进行测定。
在探头声束轴线与试块侧面保持平行的情况下前后移动探头，使回波达到最大。
2．读出探头入射点在试块侧面上所对应的角度刻度值，此刻度值即为斜探头的折射角，读数应精确到 0.5 度。
3．计算 K 值 K=tg 表 4-1 K 值和折射角的对应值 K 0.8 1.0 1.5 2.0 2.5 3.0 3839 450561963266812 7134 (二)斜探头 K 值的测定 1．使用 CSK-ⅠA 型试块可以直接测定斜探头的 K 值。
将斜探头压在试块上的不同位置如图 4-1 中的（a）和（b），中间加适当的耦合剂以保持稳定的声耦合。
a. 当 K 值为 1.0～1.5 时，探头放在图 4-1（a）的位置，使
---------------------------------------------------------------最新资料推荐------------------------------------------------------ 用用㎜孔的回波进行测定。
b. 当 K 值为 2.0～3.0 时，探头放在图 4-1（b）的位置，使用用㎜孔的回波进行测定。
2．在探头声束轴线与试块侧面保持平行的情况下前后移动探头，使回波达到最大。
3．从探头入射点在试块侧面所对应的刻度值即可直接读出斜探头的 K 值。
五、实验报告要求五、实验报告要求 1．用本实验所述的两种测定 K 值的方法对同一探头测得值是否相同？为什么？ 2．K 值测定时对试块有何要求？第二部分第二部分距离波幅曲线的测绘距离波幅曲线的测绘实验五纵波距离波幅曲线的测绘一、实验目的一、实验目的熟练掌握运用 CS-2 型平底孔试块测绘纵波距离波幅曲线的方法。
二、概要二、概要在超声探伤中，由于材料或工件中自然缺陷的形状、性质各不相同，所以目前还很难确定缺陷的真实大小。
为此多采用当量法对缺陷进行定量，即将自然缺陷与形状规则的人工缺陷相比较，当所发现的自然缺陷的回波高度与同样探测条件下某个人工缺陷的波高相等时，该人工缺陷的尺寸即称为所发现的自然缺陷的当量尺寸。
本实验通过对一组探测深度和孔径不同的标准试块进行实测，绘制不同大小的人工缺陷在不同声程时相对波高变化的曲线，即距离
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一波幅一当量曲线，简称AVG 线图。
这样一系列曲线可以用来对缺陷进行定量。
三、实验用品三、实验用品仪器：
CTS-22 型超声波探伤仪
1 台探头：
2.5P 20-D 型直探头1 个电缆：
QQ9-2 电缆线（带接头）1 条试块：
CS-2 型试块1 组耦合剂：
机油1 杯工具：
小螺丝刀，钢卷尺各 1 把 CS-2 型试块的结构尺寸如图 5-1 所示。
L：
25， 50， 75， 100， 125， 150， 200， 250， 300， 400，500。
d：
2，3，4，6，8，。
四、实验内容及步骤四、实验内容及步骤 1．将探伤仪的[抑制]置于0 。
哈尔滨工程大学 实验报告 实验名称：超声波法检测混凝土实验 班级：212 学号：05 姓名：纪强 合作者：黄昊、张艳慧 成绩：____________________________ 指导教师：梁晓羽 实验室名称：工程测试与检测技术实验室
目录 一．试验目的 二．试验仪器和设备 三．原理及试验装置 四．试验步骤 五．试验数据记录表格 六．注意事项 七．试验结果分析 八．问题讨论
一.试验目的 检测混凝土裂缝宽度，检测裂缝尺寸从而确定混凝土结构安全性。对混凝土裂缝超声检测进行实验研究，对预先设置在混凝土试件中的裂缝进行超声检测，将得到的检测数据与相应的理论值进行对比分析，讨论裂缝超声检测中存在的问题，对裂缝的检测方法提出建议。 二.试验仪器和设备 GTJ—F800 混凝土裂缝综合检测仪器，8500~11000RMB。 三.原理及试验装置 混凝土裂缝宽度检测试验原理：通过摄像头拍摄裂缝图像并放大显示在显示屏上，然后对裂缝图像进行图像处理和识别，执行特定的算法程序自动判读出裂缝宽度，仪器采用新型高精度、高灵敏度的光电转换器件进行图像采集，利用DSP 系统实现图像分析与处理，通过特征提取与优化算法自动判读裂缝宽度，同时在液晶屏上实时显示裂缝图像和裂缝宽度的测试结果。
裂缝深度检测试验原理：超声波在不同介质中传播时，将发生反射、折射、绕射和衰减等现象,表现为接收换能器上接收的超声波信号的声时、振幅、波形和频率发生相应变化,对这些变化分析处理就可以判定结构内部裂缝的深度。图中, H为试件高度;h为构造裂缝度 ;L1为射换能器距构造裂缝的水平距离;L2 为接收换能器距构造裂缝的水平距离。 四.试验步骤 制作带裂缝混凝土试件：该试件长0·6m，宽0·5m，高0·4m，混凝土强度C25，采用石子粒径30mm左右，裂缝深度90~100mm，缝宽 0~10mm。
超声实验报告 超声实验 学号： 姓名： 班级： 日期： 【摘要】 超声学是一门主要研究超声的产生方法和探测技术、超声在介质中的传播规律、超声与物质的相互作用，包括在微观尺度的相互作用以及超声的众多应用的学科。本实验利用超声在介质中的传播规律测量了超声探头的延迟时间、横波在不同介质中传播的折射角和纵、横波在不同介质中的传播速度，并利用测量得到的传播速度求出了不同介质的弹性模量和泊松比。最后利用超声测距的原理模拟了超声水下勘测，了解了超声在水下勘测和医疗中的作用。 【关键词】 超声，水下勘测，弹性模量 2 一、实验背景超声的研究和发展与媒质中超声的产生和接收的研究密切相关。 自1883年人类首次制成超声气哨，这一类机械型超声换能器在不断改进后至今仍广泛地应用于流体媒质的超声应用当中。 20世纪初，随着电子学的发展人们发现了一些晶体材料的压电效
应和磁致伸缩效应，1917年，法国人朗之万利用天然石英晶体制成了第一个夹心式超声换能器用来探查海底的潜艇。随着军事和国民经济各部门中超声应用的不断发展，又出现更大超声功率的磁致伸缩换能器，以及各种不同用途的电动型、电磁力型、静电型换能器等多种超声换能器。 随着材料科学的发展，机电耦合系数高、价格低廉、性能良好的压电陶瓷、人工压电单晶、压电半导体以及塑料压电薄膜等材料的出现使得产生和检测超声波的频率，由几十千赫提高到上千兆赫，波型也由单纯的纵波扩大为横波、扭转波、弯曲波、表面波等。超声学的一个发展方向便是不断的提高超声的频率，利用超高频超声声子来进行物质结构方面的等基础研究。 同时，近10年来随着计算机图像学的迅猛发展，超声由于其具有的对身体无创伤，机器技术门槛低，检查费用低廉等优势，超声诊断也随之发展起来，并被广泛地应用于工业机械探伤和医疗诊断方面。此外，超声洁牙器、超声洗碗机等产品也相继问世。超声技术已经越来越多地出现在我们生活的方方面面。 本实验通过学习用超声法来测量固体介质常用参数的方法，学习超声扫描成像技术的应用，来促进对超声波产生和发射的机理，以及声探头的结构及作用的了解，并通过读取超声信号的波形图锻炼读图分析的能力，激发学生在超声探测和成像应用及其信号处理方面的兴趣和思考。 二、实验原理本实验的主要器材是CSS-1超声波扫描成像仪。该
武汉大学实验报告 超声波探伤仪的使用及其性能测试 院系名称：动力与机械学院 专业名称：材料类
实验一超声波探伤仪的使用及其性能测试 一、实验目的 1、熟悉脉冲反射式超声波探伤仪的使用方法。 2、掌握超声波探伤仪主要性能及探头主要综合性能的测试方法。 二、实验原理 1、超声探伤仪简介 目前在实际探伤中，广泛应用的是A型脉冲反射式超声波探伤仪。这种仪器荧光屏横坐标表示超声波在工作中的传播时间（或传播距离），纵坐标表示反射回波波高。根据荧光屏上缺陷波的位置和高度可以判定缺陷的位置和大小。 A型脉冲反射式超声波探伤仪由同步电路、发射电路、接受放大电路、扫描电路（又称时基电路），显示电路和电源电路等部分组成。其工作原理如图1所示。 图1 A型脉冲反射式超声波探伤仪的电路方型图 仪器的工作过程为：电路接通以后，同步电路产生脉冲信号，同时触发发射电路、扫描电路。发射电路被触发以后高频脉冲作用于探头，通过探头的逆电压效应将信号转换为声信号，发射超声波。超声波在传播过程中遇到异质界面（缺陷或底面）反射回来被探头接受。通过探头的正压电效应将声信号转换为电信号送至放大电路被放大检波，然后加到荧光屏垂直偏转板上，形成重叠的缺陷波F 和底波D。扫描电路被触发以后产生锯齿波，加到荧光屏水平偏转板上，形成一条扫描亮线，将缺陷波F和底波D按时间展开完整的显示在荧光屏上。
脉冲反射式超声波探伤仪具有以下特点 （1）、以荧光屏横坐标表示传播距离，以纵坐标表示回波高度。 （2）、可做单探头或双探头探伤。 （3）、在声束覆盖区，可以同时显示不同声程上的多个缺陷。 （4）、适应性较广，可以不同探头进行纵波、横波、表面波、板波等多种波型探伤。 （5）、只能以回波高度来表示反射量，因此缺陷量值显示不直观，结果判断受人为因素影响较多。 2、仪器各旋钮的调节 （1）、扫描基线的显示与调节 【电源开关】－置“开”时，仪器电源接通，面板上电压指示红区，约1分钟后，荧光屏上显示扫描基线。 【辉度】－调节扫描基线的明亮程度。 【聚焦】与【辅助聚焦】－调节扫描基线的清晰程度。 【垂直】－调节扫描基线在垂直方向的位置。 【水平】－调节扫描基线在水平的位置，可以在不改变扫面比例的情况下使整个时间轴左右移动。此旋钮与调节探测范围的【粗调】、【微调】配合，用于直探头和斜探头扫描比例的调整。 CTS-22型仪器的【脉冲位移】具有一般仪器的“水平位移”功能。 CTS-22型仪器的【辅助聚焦】、【辅助聚焦】、【垂直】、【水平】旋钮为内调式，出厂时已调好，使用时一般不必再调，如需调节则打开仪器上盖板按说明书调节好。 （2）、工作方式的选择 单探头－一只探头兼作发射和接收。 双探头－一只探头发射，另一只探头接收。 （3）、探测范围的调节 【粗调】或【深度范围】－根据工件厚度粗调探测范围。 【微调】－微调探测范围，微调与【脉冲移位】（CTS-22）配合使用，可按一定比例调节扫描基线。
袂四川大学实验报告书 羁课程名称：实验名称：超声波探伤实验 专业：班号：姓名：学号： 蕿系别： 肅实验日期：2013年3月10日同组人姓名：教师评定成绩： 芃一、实验名称 蚃超声波探伤实验 莈二、实验目的 荿1.了解探伤仪的简单工作原理 蚄2.熟悉超声波探伤仪、探头和标准试块的功用 膁3.了解有关超声波探伤的国家标准 莁4.掌握超声波探伤的基本技能 葿三、主要实验仪器 肅CTS-22型超声波探伤仪试块探头直尺机油 袃四、实验原理
A 型脉冲反射式超声波探伤仪，仪器屏横坐标表示超声波在工件中的传播时 膀实验中广泛应用的是 间（或传播距离）纵坐标表示反射回波波高。根据光屏上缺陷波的位置和高度，可以确定缺陷的位置和大小。 A 型脉冲式超声波探伤仪的工作原理：电路接通后，同步电路产生同步脉冲信号，同时触发发射、扫描电路。发射电路被触发后产生高频脉冲作用于探头，通过探头的逆电压效应将电信号转换为声信号，发射超声波。超声波在遇到异质界面（缺陷或底面）反射回来呗探头吸收。通过探头的正电压效应将信号转换为电信号，并送至放大电路呗放大检波，然后加到荧光屏垂直偏转板上，形成重叠的缺陷波 F 和底波B。扫描电路被处罚后产生锯齿波，加到荧光屏水平偏转板上，形成一条扫描亮线，将缺陷波 F 和底波B按时间展开。其工作原理图如下图所示： 薈五、实验内容与步骤 蒆一．超生波探伤仪的使用、仪器性能的测定、仪器与直探头综合性能测定 莁实验要求： 1. 掌握仪器主要性能：水平线性、垂直线性和动态范围的测试方法； 罿 2. 掌握仪器和直探头主要综合性能：盲区、分辨力、灵敏度余量的测试方法。 蚈背景知识: 蚃1. 仪器的主要性能： 肃 A. 水平线性仪器荧光屏上时基线水平刻度值与实际声程成正比的程度。 蚈 B. 垂直线性仪器荧光屏上的波高与输入信号幅度成正比的程度。 螈 C. 动态范围指反射信号从垂直极限衰减到消失所需的衰减量。 肄 2. 仪器与探头的主要综合性能： 蒁 A. 盲区从探侧面到能发现缺陷的最小距离成为盲区，其内缺陷不能发现。 螁 B. 分辨力在荧光屏上区分距离不同的相邻两缺陷的能力。 袈 C. 灵敏度余量指仪器与探头组合后在一定范围内发现微小缺陷的能力。 蒅 D. 声束扩散角扩散角的大小取决于超声波的波长与探头晶片直径的大小。
声速的测量（超声） 一、实验目的： ①用共振干涉法求超声声速； ②用相位比较法求超声声速。 二、实验仪器： 超声声速测量仪、信号发生器、数字频率计、同轴电缆、示波器、游标卡尺、压电陶瓷超声换能器。 三、实验原理： ①声速的测量： 利用公式νλ,测量声波的频率ν和波长λ去求声速v。 ②声压驻波：已知两列频率、振幅和振动方向相同的平面简谐波，向相反的方向传播时，叠加的合成波就是驻波，在驻波场中质点振幅最大处为波腹，质点位移振幅近似为零处为波节，相邻波腹或波长的距离为半波长（λ/2）。 ③声波波长的测量：接收器S2输出的信息有两部分：1、驻波的信息，其振幅随S2的移动而变化，在共振时，S1、S2的距离为l：，，，此时振幅较大。2、类 似行波的信息，S1、S2用的相位差，也随着S2的移动而变化，每移动λ/2，相位差改变Π（即180°）。利用这两种信息均可测量声波波长λ。（1）共振干涉法；（2）相位比较法。 四、实验方法： ①用共振干涉法测声速： 示波器的X端用内部扫描，调内部扫描与S2的信息同步，示波器上显示的是S2的交流信号按时间展开的图形，移动S2示波器上图形有时很大，有时很小。在S2移动范围内，仔细测多个出现极大值时S2的位置l1、l2、……、l n，用逐差法求出λ，再求声速v。 ②用相位比较法测声速： 示波器的X端用内部扫描，调内部扫描与S2的信息同步，移动S2示波器上的图形会从椭圆变换到一条直线，再从直线变换到一个反方向的椭圆，往复变换。在S2移动范围内，仔细测多个出现直线时S2的位置l1、l2、……、l n，用逐差法求出λ，再求声速v。 ③记录实验室的实温t。 ④用当前实温和公式求出声速，与以上两种方法求出的声速进行比较， 分析。 五、数据处理： 温度：34℃频率：37500Hz 共振干涉法（单位：mm）： 218.98 213.58 209.20 204.56 199.62 194.92 190.64 185.72 180.62 176.52 相位比较法（单位：mm）： 174.60 169.60 164.80 160.68 155.90 151.22 146.28 141.58 136.68 131.70 共振干涉法： λ
《超声检测学》 实验指导书（机电学院测控技术及仪器专业使用） 彭光俊赵志编 武汉理工大学教材中心 2003年6月
第一部分 A型脉冲反射式超声探伤 系统工作性能测试 实验一水平线性的测定 一、实验目的 学会使用超声波探伤仪，熟练掌握超声探伤系统水平线性的测试方法。 二、概要 水平线性即超声探伤仪对距离不同的反射体所产生的一系列回波的显示距离与反射体距离之间能够按比例方式显示的能力。 A型显示超声探伤仪示波管内的电子束受与时间成线性关系的扫描电压作用，而在水平方向扫描形成时间基线。由于反射体的回波位置是在有线性刻度的时间基线标尺上读出的，因此，水平扫描线（时间基线）的非线性会引起定位误差。本测试就是为了检查超声探伤系统的时基线性。 三、实验用品 仪器：CTS-22型超声波探伤仪 1台 探头：2.5P 20-D型直探头，2.5P 13×13 K1.5-D型斜探头各1个电缆：QQ9-2电缆线（带接头） 1条 试块：CSK-ⅠA型试块 1块 耦合剂：机油 1杯 工具：小螺丝刀 1把 四、实验内容及步骤 （一）采用直探头测定水平线性 1．将探伤仪的[抑制]置于“0”， 其它调整取适当值。 2．将直探头压在CSK-ⅠA型试 块的A位置，中间加适当的耦合剂， 以保持稳定的声耦合，如图1-1所示。 3．调节[深度范围]、[深度微调] 和[脉冲移位]旋钮，使屏幕上显示出图1-1
第6次底波。 4．调节[粗调衰减]、[细调衰减]和[增益]旋钮，当底波B1和B6的幅度分别为50%满刻度时，将它们的前沿分别对准刻度0和100（设水平全刻度为100格）。B1和B6的前沿位置在调整中如果相互影响，则应反复进行调整。 5．再依次分别地将底波动B2、B3、B4、B5调到50%满刻度，并分别读出底波B2、B3、B4、B5的前沿与刻度20、40、60、80的偏差α2、α3、α4、α5（以格数计），如图1-2所示，将数据填入表1-1。 6．取其中最大的偏差值αmax。 则水平线性误差ΔL为： ΔL = | αmax | % 注意事项：图1-2中的B1～B6是分别调 到同一幅度，而不是同时达到此幅度。 （二）采用斜探头测定水平线性 采用斜探头测定水平线性的测试方 法与采用直探头测定水平线性的测试方 法相同。 五、实验报告要求 1．列出实验数据，计算水平线性 误差。 2．为什么读回波在水平标尺上的 位置时应将回波幅度分别调到某一相同 高度（如满刻度的50%）？图1-2 3．在水平线性误差很大的情况下，如何较精确地测定反射体深度？ 4．水平线性误差影响什么？
电子信息系统综合设计报告 超声波测距仪
目录 摘要 (3) 第一章绪论 (3) 1.1 设计要求 (3) 1.2 理论基础 (3) 1.3 系统概述 (4) 第二章方案论证 (4) 2.1 系统控制模块 (5) 2.2距离测量模块 (5) 2.3 温度测量模块 (5) 2.4 实时显示模块 (5) 2.5 蜂鸣报警模块 (6) 第三章硬件电路设计 (6) 3.1 超声波收发电路 (6) 3.2 温度测量电路 (7) 3.3 显示电路 (8) 3.4 蜂鸣器报警电路 (9) 第四章软件设计 (10) 第五章调试过程中遇到的问题及解决 (11) 5.1 画PCB及制作 (11) 5.2 焊接问题及解决 (11) 5.3 软件调试 (11) 实验总结 (13) 附件 (14) 元器件清单 (14) HC-SR04超声波测距模块说明书 (15) 电路原理图 (17) PCB图 (17) 程序 (18)
摘要 该系统是一个以单片机技术为核心,实现实时测量并显示距离的超声波测距系统。系统主要由超声波收发模块、温度补偿电路、LED显示电路、CPU处理电路、蜂鸣器报警电路等5部分组成。系统测量距离的原理是先通过单片机发出40KHz 方波串，然后检测超声波接收端是否接收到遇到障碍物反射的回波，同时测温装置检测环境温度。单片机利用收到回波所用的时间和温度补偿得到的声速计算出距离，显示当前距离与温度，按照不同阈值进行蜂鸣报警。由于超声波检测具有迅速、方便、计算简单、易于做到实时控制的特点，并且在测量精度方面能达到工业实用的要求，因此在生产生活中得到广泛的应用，例如超声波探伤、液位测量、汽车倒车雷达等。 关键词：超声波测距温度测量单片机 LED数码管显示蜂鸣报警 第一章绪论 1.1设计要求 设计一个超声波测距仪，实现以下功能： (1)测量距离要求不低于2米； (2)测量精度±1cm； （3）超限蜂鸣器或语音报警。 1.2理论基础 一、超声波传感器基础知识 超声波传感器是利用晶体的压电效应和电致伸缩效应，将机械能与电能相互转换，并利用波的特性，实现对各种参量的测量。 超声波的传播速度与介质的密度和弹性特性有关，与环境条件也有关： 在气体中，超声波的传播速度与气体种类、压力及温度有关，在空气中传播速度为C=331.5+0.607t/0C (m/s) 式中，t为环境温度，单位为0C. 二、压电式超声波发生器原理 压电式超声波发生器实际上是利用压电晶体的谐振来工作的。它有两个压电晶片和一个共振板。当它的两极外加脉冲信号，其频率等于压电晶片的固有振荡频率时，压电晶片将会发生共振，并带动共振板振动，便产生超声波。反之，如果两电极间未外加电压，当共振板接收到超声波时，将压迫压电晶片作振动，将机械能转换为电信号，这时它就成为超声波接收器了。 三、超声波测距原理 由于超声波指向性强，能量消耗缓慢，在空气中传播的距离较远，因而超声波
大学物理仿真实验实验报告 试验日期： 实验者： 班级： 学号： 超声波测声速 一实验原理 由波动理论可知，波速与波长、频率有如下关系：v = f λ，只要知道频率和波长就可以求出波速。本实验通过低频信号发生器控制换能器，信号发生器的输出频率就是声波频率。声波的波长用驻波法（共振干涉法）和行波法（相位比较法）测量。下图是超声波测声速实验装置图。 驻波法测波长 由声源发出的平面波经前方的平面反射后，入射波与发射波叠加，它们波动方程分 别是：
叠加后合成波为： 的各点振幅最大，称为波腹，对应的位置： ( n =0,1,2,3……) 的各点振幅最小，称为波节，对应的位置： ( n =0,1,2,3……) 二实验仪器 1）声速的测量实验仪器 包括超声声速测定仪、函数信号发生器和示波器 2）超声声速测定仪 主要部件是两个压电陶瓷换能器和一个游标卡尺。 3）函数信号发生器 提供一定频率的信号，使之等于系统的谐振频率。 4）示波器 示波器的x, y轴输入各接一个换能器，改变两个换能器之间的距离会影响示波器上的图形。并由此可测得当前频率下声波的波长，结合频率，可以求得空气中的声速。 三实验内容 1．调整仪器使系统处于最佳工作状态。 2．用驻波法（共振干涉法）测波长和声速。 3．用相位比较法测波长和声速。
*注意事项 1．确保换能器S1和S2端面的平行。 2．信号发生器输出信号频率与压电换能器谐振频率f 0保持一致。 三 数据记录与处理 1． 基础数据记录 谐振频率=33.5kHz 2． 驻波法测量声速 λ的平均值：==∑=1 6i i λλ 1.0585（cm ） λ的不确定度： ) 1()(6 1 2 --= ∑=i i S i i λλ λ＝0.002（cm ） 因为，λi = (1i+6-1i ) /3，Δ仪=0.02mm 所以，＝仪?= 3 32λu 0.000544（cm ） =+=22λ λλσu S 0.021（mm ） 计算声速： 50.354==λυf （m/s ） 计算不确定度： (m/s) 3)()((kHz) 2.03 %122=+==?= f f f f λσσσσλυ 实验结果表示：υ=（354±3）m/s ，=0.8% 3． 相位比较法测量声速
超声波检测实验 一、实验目标 1）了解超声波探伤仪的原理并学会使用CTS-22型超声波探伤仪 2）掌握现场测试超声仪器性能的基本方法，包括：垂直线性、水平线性、探伤仪与仪器的组合性能。 3）初步学会超声波探伤 二、实验仪器设备 CTS-22型超声波探伤仪1台 2.5MHZ直探头1只 平面锻件（工件）1块 ⅡW试块(荷兰试块) 1块 平底孔试块（CS-1试块）1块 三、实验原理 1. 超声传感器结构及原理 超声波传感器又称超声波探头或超声波换能器，是利用压电效应将电能转换为超声振动能，或将超声振动能转为电能的实验装置。在实际应用中，我们利用压电效应的可逆性，也可将换能器作为“发射”或“接收”兼用。亦即将交流电压加在压电元件上，使其向介质发射超声波，同时又利于它接收从介质反射回来的超声波，并将反射转换成电信号。 图4-1是超声波纵波换能器的结构图，压电晶片是换能器的主要元件。压电晶体的厚度与超声波的频率成反比，如铁钛酸铅的频率厚度常数为1890KHz/mm，压电片的厚度为1mm时，固有频率为1.89MHz。压电片的两面敷有银层，作为导电的极板，压电片的地面接地线，上面接导线引致电路中。 2. 超声检测的基本原理 超声检测是一种利用超声波在介质中传播的性质来判断工件和材料是否异常的检验和测量方法。在超声检测中，所使用的电声、声电换能器，主要是利用
压电效应制作的，直探头可发射和接受纵波，主要由压电晶片和保护膜组成。超声波是由发射电路即高频脉冲电路产生的高频电压，加在发射探头上。发射探头将电波变成超声波，传入工件中。超声在缺陷或介面上反射后回到接收探头，转变为电波后输入给接收电路进行放大、检波，最后加到示波管上显示出来。通过缺陷在荧光屏上横坐标的位置，可以对缺陷定位；根据缺陷波的高度可确定缺陷的大小。 四、实验数据整理与分析 1.测试超声波探伤仪的垂直线性误差 绘制衰减测量曲线： 垂直线性误差： ?=++-=≤ d d d [()()] 6.9%8% 满足ZBY-84 标准规定
近代物理实验实验报告 超声实验 何昊东工物50 指导老师：王合英2017-3-9 【摘要】: 超声学是一门主要研究超声的产生方法和探测技术、超声在介质中的传播规律、 超声与物质的相互作用，包括在微观尺度的相互作用以及超声的众多应用的学科。本实验利用超声在介质中的传播规律测量了超声探头的延迟时间、横波在不同介质中传播的折射角和纵、横波在不同介质中的传播速度，并利用测量得到的传播速度求出了不同介质的弹性模量和泊松比。最后利用超声测距的原理模拟了超声水下勘测，了解了超声在水下勘测和医疗中的作用。 关键词: 超声水下勘测弹性模量 一、引言 超声的研究和发展与媒质中超声的产生和接收的研究密切相关。 自1883年人类首次制成超声气哨，这一类机械型超声换能器在不断改进后至今仍广泛地应用于流体媒质的超声应用当中。 20世纪初，随着电子学的发展人们发现了一些晶体材料的压电效应和磁致伸缩效应，1917年，法国人朗之万利用天然石英晶体制成了第一个夹心式超声换能器用来探查海底的潜艇。随着军事和国民经济各部门中超声应用的不断发展，又出现更大超声功率的磁致伸缩换能器，以及各种不同用途的电动型、电磁力型、静电型换能器等多种超声换能器。 随着材料科学的发展，机电耦合系数高、价格低廉、性能良好的压电陶瓷、人工压电单晶、压电半导体以及塑料压电薄膜等材料的出现使得产生和检测超声波的频率，由几十千赫提高到上千兆赫，波型也由单纯的纵波扩大为横波、扭转波、弯曲波、表面波等。超声学的一个发展方向便是不断的提高超声的频率，利用超高频超声声子来进行物质结构方面的等基础研究。 同时，近10年来随着计算机图像学的迅猛发展，超声由于其具有的对身体无创伤，机器技术门槛低，检查费用低廉等优势，超声诊断也随之发展起来，并被广泛地应用于工业机械探伤和医疗诊断方面。此外，超声洁牙器、超声洗碗机等产品也相继问世。超声技术已经
FD-UDE-A A类超声实验 ********大学 学号：******** 姓名：*** 学院：**** 专业：物理学 实验时间：2015.5.8 08:00~11:30
【实验目的】 1．了解超声波产生和发射的机理 2．用A类超声实验仪测量水中声速或测量水层厚度 3．用A类超声实验仪测量固体厚度及超声无损探伤 【实验原理】 超声波是指频率高于20KHz的声波，与电磁波不同，它是弹性机械波，不论材料的导电性、导磁性、导热性、导光性如何，只要是弹性材料，它都可以传播进去，并且它的传播与材料的弹性有关，如果弹性材料发生变化，超声波的传播就会受到干扰，根据这个扰动，就可了解材料的弹性或弹性变化的特征，这样超声就可以很好地检测到材料特别是材料内部的信息，对某些其它辐射能量不能穿透的材料，超声更显示出了这方面的实用性。与X射线、γ射线相比，超声的穿透本领并不优越，但由于它对人体的伤害较小，使得它的应用仍然很广泛。 产生超声波的方法有很多种，如热学法、力学法、静电法、电磁法、磁致伸缩法、激光法以及压电法等等，但应用得最普遍的方法是压电法。压电效应：某些介电体在机械压力的作用下会发生形变，使得介电体内正负电荷中心相对位移以致介电体两端表面出现符号相反的束缚电荷，其电荷密度与压力成正比，这种由“压力”产生“电”的现象称为正压电效应；反之，如果将具有压电效应的介电体置于外电场中，电场会使介质内部正负电荷中心位移，从而导致介电体发生形变，这种由“电”产生“机械形变”的现象称为逆压电效应，逆压电效应只产生于介电体，形变与外电场呈线性关系，且随外电场反向而改变符号。压电体的正压电效应与逆压电效应统称为压电效应。如果对具有压电效应的材料施加交变电压，那么它在交变电场的作用下将发生交替的压缩和拉伸形变，由此而产生了振动，并且振动的频率与所施加的交变电压的频率相同，若所施加的电频率在超声波频率范围内，则所产生的振动是超声频的振动，我们把这种振动耦合到弹性介质中去，那么在弹性介质中传播的波即为超声波，这利用的是逆压电效应。若利用正压电效应，可将超声能转变成电能，这样就可实现超声波的接收。 超声探头：把其它形式的能量转换为声能的器件，亦称为超声波换能器。在超声波分析测试中常用的换能器既能发射声波，又能接收声波，我们称之为可逆探头。在实际应用中要根据需要使用不同类型的探头，主要有：直探头，斜探头，水浸式聚焦探头，轮式探头，微
目录 1、课题设计的目的和意义 (3) 2、课题要求 (3) 2.1、基本功能要求 (3) 2.2、提高要求 (4) 3、重要器件功能介绍 (4) 3.1、CX20106A红外线发射接收专用芯片 (4) 3.2、AT89C51系列单片机的功能特点 (5) 3.3、ISD1700优质语音录放电路 (6) 4、超声波测距原理 (8) 4．1、超声波测距原理图 (8) 4.2、超声波测距的基本原理 (9) 5、硬件系统设计 (10) 5.1、超声波发射单元 (10) 5.2、超声波接收单元 (11)
5.3、显示单元 (11) 5.4、语音单元 (12) 5.5、硬件设计中遇到的难题： (12) 6、系统软件设计 (14) 7、调试与分析 (15) 7.1调试 (15) 7.2误差分析 (15) 8、总结 (16) 9、附件 (17) 9.1、总电路 (17) 9.2、主要程序 (18) 10、参考文献 (22)
1课题设计的目的及意义 随着科学技术的快速发展，超声波在测距仪中的应用越来越广，但就目前技术水平而言，人们可以利用的测距技术还十分有限，因此，这是一个正在蓬勃发展而又有无限前景的技术及产业领域。展望未来，超声波测距作为一种新型的非常重要有用的工具在各方面都有很大的发展空间，它将朝着更加高定位高精度的方向发展，以满足日益发展的社会需求。如声纳的发展趋势：研究具体的高定位精度的被动测距声纳，以满足军事和渔业等的发展需求，实现远程的被动探测和识别。毋庸置疑，未来的超声波测距仪将与自动化智能化接轨，与其他的测距仪集成和融合，形成多测距仪。 超声波测距在某些场合有着显著的优点，因为这种方法是利用计算超声波在被测物体和超声波探头之间的传输来测量距离的，因此它是一种非接触式的测量，所以他就能够在某些场合或环境比较恶劣的环境下使用。比如测有毒或者有腐蚀性化学物质的液面高度或者高速公路上快速行驶汽车之间的距离。 随着测距仪的技术进步，测距仪将从具有单纯判断功能发展到具有学习功能，最注重发展到具有创造力。在新的时代，测距仪将发挥更大的作用。 2课题要求 以单片机AT89C51为中心控制单元，配以超声波发射、接收装置，实现超声波发射及接收其遇到障碍物发生反射形成的回波信号，并根据超声波在介质中的传播速度及超声波从发射到接收到回波的时间，计算出发射点距障碍物的距离，设计出一套基于单片机的脉冲反射式超声波测距系统，利用单片机进行操作控制，用数码管作输出显示，设计发射、接收、检测、显示硬件电路和测距系统软件。
（说明：实验室里没有下列文档的纸质版） 超声波性能表征及其在长度测量和材料性能表征中的初步应用 一、实验目的 1.掌握了超声波的特点，了解超声波的应用； 2.掌握超声波及其探测器的性能表征方法； 3.理解利用超声波进行材料性能表征的原理，掌握利用超声波测量固体弹性 常数的技术； 4.通过超声波折射现象了解弹性波的基本特性和波形转换（选做）。 二、实验仪器 JDUT-2型超声波实验仪，示波器。 JDUT-2型超声波实验仪如图1 所示，图1中1是超声波实验仪的 主体，附件2是斜探头， 附件3是试块，附件4是可变 角探头，附件5是直探头。 JDUT-2型超声波实验仪只能 够调节放大电路的衰减数值。衰减的单位是分贝，用dB 表示，定义如下：分贝值=20lgA （dB ），其中A 是放大倍数。衰减器读数与放大器的放大倍数成对数关系。 超声仪衰减器动态范围是96dB ，从0dB 到95dB ；调节步长为1dB 和10dB 两种。 示波器可以采用通用型、频率在20兆以上的示波器。 1 4 2 3 5 图1. JDUT-2型超声波实验仪
超声仪示波器 图2.仪器连接示意图 图2是仪器连接示意图，当采用单探头工作方式时，利用三通线把发射接收接头连接起来，然后与探头连接。示波器采用外触发工作方式，连接超声仪触发接头与示波器外触发输入口。分别把信号检波输出和射频输出与示波器第一、第二通道输入口相连，或者根据需要只接其中一种输出方式。 当超声仪采用双探头工作方式时，发射接口和接收接口分别与发射探头和接收探头相连。 在进行实验时，需要适当设置超声波实验仪衰减器的数值和示波器的电压范围与时间范围，使示波器上看到的波形适中。 三、实验原理 1.超声波的基本知识 超声波是频率在2?104Hz~1012Hz的声波。超声广泛存在于自然界和日常生活中，如老鼠、海豚的叫声中含有超声成分，蝙蝠利用超声导航和觅食；金属片撞击和小孔漏气也能发出超声。 人们研究超声始于1830年，F. Savart曾用一个多齿轮，第一次人工产生了频率为2.4?104Hz的超声；1912年Titanic客轮事件后，科学家提出利用超声预测冰山；1916年第一次世界大战期间P. Langevin领导的研究小组开展了水下
实验四、A 类 超 声 实 验 一、实验目的： ⒈超声波产生和发射机理。 ⒉用A 类超声实验仪测量水中声速、水层厚度。 ⒊用A 类超声实验仪测量固体厚度及超声无损探伤。 二、实验装置与材料 A 类超声实验仪主机(FD-UDE-A 型)、数字示波器（DS5022ME ）、有机玻璃水箱、金属反射板、探头、游标卡尺、样品架（可放12个样品：铝、铁、铜、有机玻璃、冕玻璃和带缺陷的铝柱）。 三、实验原理 ⒈超声波的产生与接收 产生超声波的方法有很多种，应用最普遍的是压电法。压电法采用压电式换能器（探头），它是应用某些晶体的压电效应制成的。所谓（正）压电效应是指压 电晶片相对的两个表面受到压力 或拉力其厚度发生变化时，晶片 两表面上出现等量异号电荷的现 象。在一定范围内，受力越大产 生的电荷越多，当晶片受到变化 的压力和拉力交替作用时，晶片 两表面之间产生同样规律的电压 变化；反之当晶体两表面之间加 上交变的电压时，晶体的厚度将视电场的方向而变化，这种现象称为逆压电效应。当对压电晶片施加频率大于20KHZ 的交变电压（由高频振荡器产生），那么在交变电场的作用下，压电晶片将发生同频率的压缩和拉伸形变，即产生超声振动，该振动在弹性媒质中传播产生超声波。超声波就是频率高于20KHZ 并不引起声感的弹性波。其主要特性：频率高、波长短、方向性强，并与其他波动一样。 ⒉超声波的反射 当超声波从一种介质进入另一种介质时，在介质的交界面上也发生反射现象。反射波的强度I r 与入射波的强度I j 之比，决定于两种煤质的阻抗差： 2 2121?? ? ??+-=E E E E Ij Ir …………………(1) 式中E1=ρ1C1, E2 =ρ2C2 分别表示第一媒质和第二媒质的声阻抗（ρ1、ρ2和C1、C2 表示两种不同媒质的密度和超声波在两种介质中的传播速度）。 根据(1)式可知，两种媒质的阻抗差愈大，超声波在其分界面上的反射就愈强烈。 ⒊超声波测厚度及声速
混凝土超声波检测实验 一、实验目的： 学习超声波检测仪的使用，掌握混凝土超声波检测的基本原理和方法。掌握首波声时、振幅、频率测定的基本方法。 二、实验仪器及装置： CTS-35A非金属超声波检测仪、超声换能器、混凝土试块。 三、实验原理： 超声波检测技术是利用超声波在物体传播中的反射、绕射和衰减等物理特性，测定物体内部缺陷的一种无损检测方法。 混凝土超声波缺陷检测，目前主要采用“穿透法”，即用发射换能器发射超声波，让超声波在所检测的混凝土中传播，然后由接收换能器接收，它将携带有关混凝土材料性能和内部结构等信息。 超声波在混凝土中传播的速度与混凝土的组成成分，混凝土弹性性质，内部结构的孔隙、密实度等因素有关。混凝土弹性模量高、强度高、混凝土致密，超声波在混凝土中传播的速度也高，因此随混凝土强度不同，超声波传播的声速不同。 超声波在所检测的混凝土传播，遇到空洞、裂缝、疏松等缺陷部位时，超声波振幅和超声波的高频成分发生衰减。超声波传播中碰到混凝土的内部缺陷时，由于超声波的绕射、反射和传播路径的复杂化，不同波的叠加会使波形发生畸变。因此当超声波穿过缺陷区时，其声速、振幅、波形和频率等参数发生变化。 目前对混凝土的超声波检测主要是检测结构混凝土的强度，混凝土的密实度、有无空洞、裂缝等缺陷。 四、实验内容和步骤： 1.根据首波声时判定混凝土试块的强度。 由于混凝土试块的不均匀性，在每个混凝土试块的不同部位进行测试，取其平均值。 表1 混凝土强度与波速关系参考表 混凝土试块强度C25 C30 C35 C40 波速(m/s) 3500-3800 3700-4000 3900-4200 4100-4500 2.混凝土浅裂缝的检测 用平测法（斜测法）测量浅裂缝的位置及深度，如图1所示。 混凝土试块 图1 平测法测量浅裂缝位置及深度示意图
实验名称:超声实验 摘要：本实验通过使用一台数字智能化的“超声波分析测试仪”，利用超声波的特性测量其纵波和横波在钢和铝中的波速，进而计算固体介质常用参数，并利用利用超声扫描成像进行水下模拟观测。 一、实验目的 １．了解超声波产生和发射的机理； ２．了解超声探头的结构及作用； ３．学习用超声法来测量固体介质常用参数的方法； ４．学习超声扫描成像技术的应用。 二、实验原理 1.超声波的发射和接收 超声波换能器是使其他形式的能量转换成超声能量（称发射换能器）或使超声能量转换成其他易于检测的能量（称接收换能器），其中应用最多的是声电、电声换能器：当一个电脉冲作用到探头上时，探头就发射超声脉冲，反之，当一个超声脉冲作用到探头上时，探头就产生一个电脉冲。有了探头，再配上电信号的产生和接收等装置，就构成了整套超声波检测系统。 产生超声波的方法有很多种，如热学法、力学法、静电法、电磁法、磁致伸缩法、激光法以及压电法等等，但应用得最普遍的方法是压电法。 1). 压电效应 某些介电体在机械压力的作用下会发生形变，使得介电体内正负电荷中心相对位移以致介电体两端表面出现符号相反的束缚电荷，其电荷密度与压力成正比，这种由“压力”产生“电”的现象称为正压电效应，如1（a ）所示。 (a) (b) 图1 压电效应示意图 (a)正压电效应 (b)逆压电效应 反之，如果将具有压电效应的介电体置于外电场中，电场会使介质内部正负电荷中心位移，从而导致介电体产生形变，这种由“电”产生“机械形变”的现象称为逆压电效应，如图1（b ）所示。逆压电效应只产生于介电体，形变与外电场呈线性关系，且随外电场反向而改变符号。 如果对具有压电效应的材料施加交变电压，那么它在交变电场的作用下将发生交替的压缩和拉伸形变，由此而产生了振动，并且振动的频率与所施加的交变电压的频率相同，若所施加的电频率在超声波频率范围内，则所产生的振动是超声频的振动，即超声波的产生。我们把这种振动耦合到弹性介质中去，那么在弹性介质中传播的波即为超声波，这利用的是逆
---------------------------------------------------------------最新资料推荐------------------------------------------------------ 超声检测实验（精） 《超声检测学》实验指导书（机电学院测控技术及仪器专业使用）（机电学院测控技术及仪器专业使用）彭光俊赵志编武汉理工大学教材中心 2003 年 6 月第一部分第一部分 A 型脉冲反射式超声探伤型脉冲反射式超声探伤系统工作性能测试系统工作性能测试实验一水平线性的测定一、实验目的一、实验目的学会使用超声波探伤仪，熟练掌握超声探伤系统水平线性的测试方法。 二、概要二、概要水平线性即超声探伤仪对距离不同的反射体所产生的一系列回波的显示距离与反射体距离之间能够按比例方式显示的能力。 A 型显示超声探伤仪示波管内的电子束受与时间成线性关系的扫描电压作用，而在水平方向扫描形成时间基线。 由于反射体的回波位置是在有线性刻度的时间基线标尺上读出的，因此，水平扫描线（时间基线）的非线性会引起定位误差。 本测试就是为了检查超声探伤系统的时基线性。 三、实验用品三、实验用品仪器： CTS-22 型超声波探伤仪 1 台探头： 2.5P 20-D 型直探头，2.5P 1313 K1.5-D 型斜探头各 1 个电缆： 1 / 19
QQ9-2 电缆线（带接头） 1 条试块： CSK-ⅠA型试块 1 块耦合剂： 机油 1 杯工具： 小螺丝刀 1 把四、实验内容及步骤四、实验内容及步骤（一）采用直探头测 定水平线性 1．将探伤仪的[抑制]置于0 ，其它调整取适当值。 2．将直探头压在 CSK-ⅠA 型试块的 A 位置，中间加适当的 耦合剂，以保持稳定的声耦合，如图1-1 所示。 3．调节[深度范围]、[深度微调] 和[脉冲移位]旋钮，使屏幕上显示出图 1-1 第 6 次底波。 4．调节[粗调衰减]、[细调衰减]和[增益]旋钮，当底波B1 和B6的幅度分别为50%满刻度时，将它们的前沿分别对准刻度 0 和 100（设水平全刻度为 100 格）。 B1和 B6的前沿位置在调整中如果相互影响，则应反复进行调整。 5．再依次分别地将底波动 B2、B3、B4、B5调到 50%满刻度， 并分别读出底波 B2、B3、B4、B5的前沿与刻度 20、40、60、80 的 偏差 2、3、4、5（以格数计），如图 1-2 所示，将数据填入表 1-1。 表 1-1 水平线性测试记录底面回
实验八超声波检测 一、实验目的 1、了解超声波检测的基本原理和方法； 2、了解超声波检测的特点和适用范围； 3、掌握斜探头横波探伤的距离－波幅（DAC）曲线制作方法。 二、实验设备器材 1、ZXUD－40型数字式超声波探伤仪 ZXUD－40型数字式超声波探伤仪是小型化的便携式超声波探伤仪器，特别适用于材料缺陷的评估与定位、壁厚测量等，适合各种大型工件和高分辨率测量的要求。主要参数指标如下： 采样平率：100MHz（最高） 增益范围：0 ~ 110dB；0.1，1.0，2.0，6.0步进 动态范围：≥35dB 垂直线性：≤3％ 水平线性：≤0.1％ 探测范围：0－10m；0.1，1以及10mm步进自动设置 延迟：0－500.0μS 分辨率：≥40Db(5N14)) 灵敏度余量：≥63Db 抑制：0－90％；线性 探头类型：单探头，双晶探头，穿透探头 声速：1000~ 16000 m/s，步进为1 m/s 闸门：进波门（直方门，DAC门）、失波门 报警：声光报警 显示： 5.7英寸，高亮、真彩TFT显示器 电池：锂聚合电池，工作时间≥10h 仪器重量： 1.8Kg（带电池） 环境温度：-5℃~60℃ 相对湿度：20~90％RH 仪器外观如图一所示：
图一：仪器外观 本仪器采用软启动模式。再冷机状态下，当按住键持续2s后，将开启仪器电源，进入启动屏幕此时该屏幕上将显示初仪器的软件版本号以及软件发布日期，仪器自动进入系统自检并显示自检状态。系统自检完成后，自动进入仪器工作主界面。 在系统自检过程中，若电池电量过低，仪器会自行关机。 若在自检过程中，出现错误或用户按下任意键，那么在系统自检结束后，系统需要用户按下任意键（不包含电源按键），才进入仪器工作主界面。 在开机状态下，若用户持续2s按下，仪器将显示关机对话框，然后自动关机。 键盘及其功能 本仪器包含27个按键。这些按键分成5大类：电源键、方向键、功能菜单键，子菜单键和功能热键。关于各按键的具体功能概述，参见表8-1。 表8-1 各按键的具体功能概述
1. 拟合出直线为94059.02 14979.0+?=t X 。 所以水中声速应该为0.14979 cm/μs ，即1497.9m/s ，与理论值1464m/s 误差为2.3%<3%。 2.实验中使用铝合金样品 当样品长度为25.05mm 时，三次测得的△t 均为8μs ，则△t/2=4μs 。传播速度应为25.05/8=6.2625mm/μs ，即626.5m/s 。 当样品长度为50.02mm 时，三次测得的△t 均为16μs ，则△t/2=8μs 。传播速度应为50.02/8=6.2525mm/μs ，即625.5m/s 。 由此，声波在样品中的传播速度为(626.5+625.5)/2 m/s=625 m/s 。 3.选择较短的铝合金圆柱样品（d1=25.05mm ）作为腹壁，较长的铝合金圆柱样品（d2=50.02mm ）作为脏器壁。 第一反射面t1=1.88μs ，第二反射面t2=3.20μs ， 第三反射面t3=4.00μs ，第四反射面t4=13.88μs ， 声波在铝合金中的传播速度为6250m/s ，在水中的传播速度为1464m/s ， d1=1464*(3.20-1.88)/1000000=1.932mm d2=6250*(4.00-3.20)/1000000=5.000mm d3=1464*(13.88-4.00)/1000000=14.464mm 4.测量超声仪器对于铝合金材料的分辨力： d2=39mm ，d1=30mm ，△d=39-30mm=9mm ，b=3.63μs ，a=11μs ， 33.0=a b 所以分辨力为mm mm mm a b d F 97.233.09=?=??=