2超声波及超声检测原理
2. 1超声波的基本性质
通常人耳能听到声音的频率范围在20}20KHz 之间，把超过20KHz 的声波称为超声波。超声波在本质上是一种机械波，所以它的产生必须依赖两个条件，一是有机械振动的声源，二是有能够传播振动的弹性介质。
波的种类是根据介质质点的震动方向和波动传播方向的关系来区分的。超声波在介质中传播的波形有许多种，有纵波、横波、表面波等。
2.1.1超声场的特征量
充满超声波的空间叫做超声场。声压、声强度、声阻抗是描述超声场特征的几个重要物理量。
a.声压
超声场中某一点在某一瞬间所具有的压强与没有超声场存在时的静态压强之差被称为声压，常用P 表示，单位为帕。超声波在介质中传播时，介质中每一点的声压随着时间t 、距离x 而变化，其公式为:
pcv c x t w Awp p =--=)(sin
式中P 为介质的密度、必为介质的角频率C 为超声波在介质中的波速，v 为介质质点的振动速度。可见声压的绝对值与波速以及角频率成正比。
b.声强度
在垂直于超声波方向上的单位面积内通过的声能量被称为声强度，也 称声强。
式中A 为超声波的振幅。从公式可见声强与质点振动的位移振幅的平方成正比，与质点振动的角频率的平方成正比。
C.声阻抗
从声压的公式可见，在同一声压下辉越大，质点振动速度就越小，反之亦然，它反映了声学特性，故将声的乘积作为介质的声阻抗，以符号Z 表示。
2. 1. 2超声波的速度及波长
超声波在介质中的传播速度与介质的弹性模量及介质的密度有关，对一定的介质其弹性模量和密度为常数，故声速也是常数。不同的介质有不同的声速。超声波的频率、波长和声谏之间的关系如下:
其中入超声波的波长、c 为超声波的速度、f 为超声波的频率。
2. 1. 3超声波的衰减
超声波在介质中传播时，随着传播距离的增加，其能量会逐渐减弱，这种现象叫超声的衰减。
从理论上讲，超声波能量衰减的起因有以下几个方面:
a.由声束扩展引起的衰减
在声波的传播过程中，随着传播距离的增大，非平面波的声束在不断扩展增大，因此单位面积上的声能(或声压)随距离的增大而减弱，这种衰减称为扩散衰减，扩散衰减仅取决与波的几何形状而与传播介质的性质无关。
b.由散射引起的衰减
由于实际材料不可能是绝对均匀的，例如材料中有外来杂质、金属的第二相析出、晶粒的任意取向等均会导致整个材料声特性阻抗的不均，从而引起声的散射。被散射的超声波在介质中沿着复杂的路径传播下去，
最终将变成热能，这种衰减称为散射衰减。
C.由介质吸收引起的衰减
超声波在介质中传播时，由于介质的粘滞性而造成质点之间的内摩擦，从而使一部分声能转换成热能。同时，由于介质的热传导，介质的稠密和稀疏部分之间进行热交换，从而导致声能的损耗，以及分子弛豫造成的吸收，这就是介质的吸收现象，这种衰减称为吸收衰减。
超声波的衰减特性在探伤中有很实际的用途，如果能掌握经过介质后的超声波的性质，就可以对介质的特性进行某些判断。
2. 1. 4超声波在平面异质界面上的效应
所谓异质界面，是只有两种声阻抗不同的介质所构成的界面，如气体液体界面、气体/固体界面、液体/固体界面以及不同固体界面等。由于两种介质的声阻抗不一样，会产生反射、折射和衍射等现象。例如:在电缆芯线上挤压绝缘材料时，钢模到绝缘材料为一个界面，绝缘材料到铜芯为另一个界面。当超声波入射到一个光滑界面上时，产生反射;若发生在粗糙界面上时，产生波的散射。超声波通过两种介质的界面时，一部分将被界透射波。
当超声波从一种介质传播到另一种介质时，其入射方向相对于异质界面而言，可以是垂直入射，也可以是倾斜入射。当垂直入射时，只有反射和透射;当倾斜入射，除反射外，透射波要发生折射现象，同时伴随着有波型转换。
(1)单界面垂直入射时的情况:当声波垂直入射到两种不同介质的界面上时，将产生一个与入射方向相反的反射波和一个与入射方向相同的透射波，如图所示。
声波由单界面垂直入射示意图
在两种介质界面上，用反射声压(振幅)Pr和入射声压Po的比值表示声压反射率R，即:
在两种介质的界面上，用透射声压(振幅)P},和入射声压Po的比值表示声压透射率D，即:
经过理论推导可知
若Z1=Z2，因R≈0而D≈1，说明当界面两边声阻抗相同时，声波几乎没有反射，而全部从第一介质透射到第二介质。
当Z1
P=Pr+Po，对于水Z1 =0.5 x106g/cm2 .s,钢
以上计算结果表明，超声波垂直入射到水/钢界面时，其声压反射率R=0.935>0，声压透射率D=1.935>1似乎违反了能量守恒定律。其实不然，界面两边应当平衡。
当Z1> Z2时，例如，声波从钢入水，声压反射系数
说明反射波声压和入射波声压相位相反，其合成振幅减小。应以钢和水为例:
计算结果表明，当声波传播到两种介质声阻抗相差很大的界面上时，声波几乎全部被反射，无透射波。
(2)声波斜入射到平面上的反射和折射:
当超声波与界面成一定角度入射时，在固体介质中将发生波形转换，原来入射的纵波在第一和第二介质中除有纵波外，还将被转换成横波，两种波形传播方向不同，如图2-2所示，并可按反射定律和折射定律计算:
式中Cl1，是第一介质的纵波声速;Cl2 是第二介质的纵波声速;Cs1是第
一介质的横波声速;Cs2是第二介质的横波声速。根据反射定律和折射定律，
可以改变入射角和第一介质的材料来获得横波、表面波、板波等各种不同
的波形。从公式可以得出纵波折射角
可见，当Cl2大于Cl1时βl大于a1，若Cs2大于Cl1时βs大于a1，而在同种介质材料的条件βL大于βS。如果增大入射角，折射角也随之增大，发生β= 900的现象，折射在界面上产生表面波;若继续增大入射角使βL大于900时，L
纵波反射第一介质，而第二介质内就只有横波存在了。
2. 2超声换能器
(1)超声换能器的定义、分类及工作原理
顾名思义，换能器就是将一种能量转换为另一种能量，进行能量转换的器件。超声换能器是在超声频率范围内将交变的电信号转换成声信号或将外部的声信号转换为电信号的能量转换器件。超声换能器是超声检测装置中非常重要的一部分，它的性能和特点往往决定了超声检测的方法，对检测的效果有很大的影响。
超声换能器的种类很多，目前使用较多的是电气类中的压电型超声波发生器，而压电材料有单晶体的、多晶体复合的，如石英单晶体，钦酸钡压电陶瓷、错钦酸铅压电陶瓷复合晶体(PZT), PVDF等。近年来，新型的PVDF压电薄膜材料得到了发展和应用，它除有良好的物理性能外，在厚度、面积上有很大的选择余地，而且有易于加工和频率范围宽的特点，常用来制成40KHz--300KHz的超声换能器，如德国Flowline公司LU3 0系列产品。因此，目前压电材料呈现石英晶体、压电陶瓷多晶体及新型压电材料三方鼎立的局面。
压电型超声换能器是借助压电晶体的谐振来工作的，即晶体的压电效应
超声波发生器是一个超声频电子振荡器，当把振荡器产生的超声频电压加到超声换能器的压电晶体上时，压电晶体组件就在电场作用下产生纵向运动。压电组件振荡时，仿佛是一个小活塞，其振幅很小，约为(1一10 um) ,但这种振动的加速度很大，约(10-l0lg)，这样就可以把电磁振荡能量转化为机械振动能量，若这种能量沿着一定方向传播出去，就形成超声波。
当在超声换能器的两电极施加脉冲信号时，压电晶片就会发生共振，并带动谐振子振动，并推动周围介质振动，从而产生超声波。相反，电极间未加电压，则当共振板接收到回波信号时，由逆压电效应，将压迫两压电晶片振动，从而将机械能转换为电信号，此时的传感器就成了超声波接收器。在一般工业领域，超声波的发送和接收在同一个传感器中完成，这样不仅可以降低成本，而且在一定程度上减小了测量误差。市售的超声波传感器有专用型和兼用型，专用型就是发送器用作发送超声波，接收器用作接收超声波。兼用型就是接收一体，只一个传感器头，具有发送和接收超声波的双重作用。市售超声波传感器的谐振频率(中心频率)有23KHz, 40KHz, 75KHz, 200KHz, 400KHz等几种。谐振频率越高，距离分辨率也越高，但由于声衰减，测距范围将降低。
(2)超声换能器的主要性能参数
衡量超声检测系统中的换能器，其性能参数比较多，但主要有两个:一是
换能器的灵敏度，二是换能器的带宽。前者取决于振型、换能器的材料及机械系统结构，后者是换能器的频率带宽特性，包括功率、声压、阻抗及敏度灵等随频率变化的带宽特性。
3常规超声波的检测方法
就超声检测来说，由于使用的波形，发射和接收的方法、信号显示的方式和工件的藕合形式不同，可分为多种类型，但这些分类一般都是相互重叠的交叉的，所以，严格的分类是不大可能的，而也没有必要。本章按其检测的基本原理可分为脉冲反射法(或叫回波法)、穿透法以及共振法三种方法来分析讨论。
3. 1脉冲反射法
脉冲反射法是超声检测法中最基本的一种方法。是由超声波探头在脉冲源的激励下发出间断的超声脉冲进入介质。在介质中遇到不连续处，由于介质的连续处和不连续处的声阻抗不相同，声能在阻抗不连续处发生反射，其中一部分声能被反射回来，由一个探头(或另外一个探头)接收回波，再把它变成电信号显示出来，这种方法叫脉冲反射法。在脉冲反射法中，根据声束传播情况可分为直探法和斜探法;根据探伤所用波形可分为纵波探伤法、横波探伤法、表面波探伤法;根据探头个数和作用可分为单探头法、双探头法和多探头法;根据声祸合方式可分为直接接触法和水浸法等等。由于这些方法具有各自的特点，所以广泛用来对金属和非金属材料及其制品进行无损检验。
脉冲反射法的工作原理如图3-1所示。换能器发射的超声波在工件内部传播时，若遇有不同介质时，将发生反射。反射信号的强度与反射率R的大小有关，而反射率R只与入射介质和反射介质的材料有关，由于反射信号通过的声程是一定的，结合其衰减公式分析，换能器获得的反射信号的强度也是一定的。当工件无缺陷时，只有始发射脉冲波和底面反射回波，两者之间没有其它回波，这时可由两波间距确定工件的厚度。如工件中间有缺陷，则会在始波和底波之间出现缺陷回波。缺陷回波在时间轴上的位置可以确定缺陷在工件中的位置。
脉冲反射发的工作原理
3. 2穿透法
穿透法又叫透射法，是超声用于检测较早的一种方法，它是利用声波穿过被
检物体的超声波的穿透率，进行测量或探伤检验的方法称为穿透法。穿透法采用双探头，一个在工件或材料的这面作为发射，一个放在工件或材料的另一面作为接收超声波。例如测纸张的厚度或探伤。穿透法有连续波穿透法、脉冲穿透法和共振穿透法等。此方法的优点是适用于薄工件，由于超声波传播路程仅为反射法的一半，故适用于检查衰减大的材料。探伤图形直观，只要定好检查标准就可以进行作业。容易实现自动探伤、检查速度快。缺点是不能知道缺陷的深度位置，缺陷探测灵敏度一般比反射法要低，难以检查较小缺陷。
3. 3共振法
共振法是把频率连续改变的超声波射入被检材料，根据材料的共振状况测量其厚度或检查有无缺陷等材料性质的方法称为共振法。共振法一般用来测量金属板、管壁、容器壁的厚度或腐蚀程度，测量声速，检查板中的分层和进行材质判定。
当具有一定波长的声音在介质中传播遇到界面时声波的部分或全部要反射回来行进波与反射波同相位叠加的现象叫共振，利用这种原理作为检验工件或材料的方法称之为共振法。用频率连续可调的正弦波去激励压电晶片，经过藕合剂把超声波辐射到工件或材料中，然后调整发射频率，改变其声波的波长，当工件的厚度为超声波半波的整数倍时，由于入射波和反射波，相位相同其振幅相加，从而在工件中形成驻波，若波腹在工件的表面上，用共振测厚的关系式:
式中δ为工件的厚度，λ为声波长，fo为超声波频率，c为工件中声波的传播速度，n为共振次数。测得共振时的频率fo，共振次数n，便可通过上式计算出工件的厚度。
2超声传感器 2.1超声传感器（ultrasonic sensor）的简介与原理 定义：利用超声波检测技术，将感受的被测量转换成可用输出信号的传感器。 简介：超声波传感器是利用超声波的特性研制而成的传感器。超声波是一种振动频率高于声波的机械波，由换能晶片在电压的激励下发生振动产生的，它具有频率高、波长短、绕射现象小，特别是方向性好、能够成为射线而定向传播等特点。超声波对液体、固体的穿透本领很大，尤其是在阳光不透明的固体中，它可穿透几十米的深度。超声波碰到杂质或分界面会产生显著反射形成反射成回波，碰到活动物体能产生多普勒效应。因此超声波检测广泛应用在工业、国防、生物医学等方面。 以超声波作为检测手段，必须产生超声波和接收超声波。完成这种功能的装置就是超声波传感器，习惯上称为超声换能器，或者超声探头。以超声波作为检测手段，必须产生超声波和接收超声波。完成这种功能的装置就是超声波传感器，习惯上称为超声换能器，或者超声探头。超声波探头主要由压电晶片组成，既可以发射超声波，也可以接收超声波。小功率超声探头多作探测作用。它有许多不同的结构，可分直探头（纵波）、斜探头（横波）、表面波探头（表面波）、兰姆波探头（兰姆波）、双探头（一个探头反射、一个探头接收）等。超声探头的核心是其塑料外套或者金属外套中的一块压电晶片。构成晶片的材料可以有许多种。晶片的大小，如直径和厚度也各不相同，因此每个探头的性能是不同的，使用前必须预先了解它的性能。 超声波传感器的主要性能指标包括： （1）工作频率。工作频率就是压电晶片的共振频率。当加到它两端的交流电压的频率和晶片的共振频率相等时，输出的能量最大，灵敏度也最高。 （2）工作温度。由于压电材料的居里点一般比较高，特别时诊断用超声波探头使用功率较小，所以工作温度比较低，可以长时间地工作而不产生失效。医疗用的超声探头的温度比较高，需要单独的制冷设备。 （3）灵敏度。主要取决于制造晶片本身。机电耦合系数大，灵敏度高；反之，灵敏度低。
超声波焊接原理： 超声波焊接是熔接热塑性塑料制品的高科技技术，各种热塑性胶件均可使用超声波熔接处理，而不需加溶剂，粘接剂或其它辅助品。 其优点是增加多倍生产率，降低成本，提高产品质量及安全生产。 超声波塑胶焊接原理是由发生器产生20KHz(或15KHz)的高压、高频信号，通过换能系统，把信号转换为高频机械振动，加于塑料制品工件上，通过工件表面及在分子间的磨擦而使传递到接口的温度升高，当温度达到此工件本身的熔点时，使工件接口迅速熔化，继而填充于接口间的空隙，当震动停止，工件同时在一定的压力下冷却定形，便达成完美的焊接。 新型的15KHz超声波塑胶焊接机，对焊接较软的PE、PP材料，以及直径超大，长度超长塑胶焊件，具有独特的效果，能满足各种产品的需要，能为用户生产效率以及产品档次贡献。 超声波焊接工艺： 一、超声波焊接： 以超声波超高频率振动的焊头在适度压力下，使二块塑胶的结合面产生磨擦热而瞬间熔融接合，采用合适的工件和合理的接口设计，可达到水密及气密，并免除采用辅助品带来的不便，实现高效清洁的焊接焊接强度可与本体媲美。 二、铆焊法： 将超声波超高频率振动的焊头，压着塑胶品突出的梢头，使其瞬间发热融成为铆钉形状，使不同材质的材料机械铆合在一起。三、埋植： 借着焊头之传导及适当压力，瞬间将金属零件(如螺母、螺杆等)挤入预留的塑胶孔内，固定在一定深度，完成后无论拉力、扭力均可媲美传统模具内成型之强度，可免除射出模受损及射出缓慢之缺点。
一、超声波塑料焊接的相容性和适应性： 热塑性塑料，由于各种型号性质不同，造成有的容易进行超声波焊接，有的不易焊接；下表中黑方块的表示两种塑料的相容性好，容易进行超声波焊接；圆圈表示在某些情况下相容，焊接性能尚可；空格表示两种塑料相容性很差，不易焊接。 热塑性塑料 超声波焊接的相容性示例图表A B S ABS/ 聚碳 酸酯 合金 （赛 柯乐 800） 聚 甲 醛 丙 烯 腈 丙烯 酸系 多元 共聚 物 丁 二 烯 - 苯 乙 烯 纤维 素 (CA, CAB, CAP) 氟 聚 合 物 尼 龙 亚苯基- 氧化物 为主的 树脂（诺 里尔） 聚酰胺 -酰亚 胺（托 郎） 聚 碳 酸 酯 热 塑 性 聚 酯 聚 乙 烯 聚 甲 基 戊 烯 聚 苯 硫 聚 丙 烯 聚 苯 乙 烯 聚 砜 聚 氯 乙 烯 SAN-NAS-ASA 四、成型： 本方法与铆焊法类似，将凹状的焊头压着于塑胶品外圈，焊头发出超声波超高频振动后将塑胶熔融成形
超声波探伤仪检测原理
1、超声波探伤仪原理超声检测1、什么是无损探伤/无损检测？：(1)无损探伤是在不损坏工件或原材料工作状态的前提下，包装机械对被检验部件的表面和内部质量进行检查的一种测试手段。(2)无损检测： Nondestructive Testing（缩写 NDT） 2、常用的探伤方法有哪些？答：无损检测方法很多据美国国家宇航局调研分析，认为可分为六大类约70余种。但在实际应用中比较常见的有以下几种：常规无损检测方法有：－超声检测 Ultrasonic Testing（缩写 UT）；－射线检测Radiographic Testing（缩写RT）；－磁粉检测Magnetic particle Testing（缩写 MT）；－渗透检验 Penetrant Testing（缩写 PT）；－涡流检测Eddy current Testing（缩写 ET）；非常规无损检测技术有：－声发射Acoustic Emission(缩写 AE)；－泄漏检测Leak Testing（缩写 UT）；－光全息照相Optical Holography；－红外热成象Infrared Thermography；－微波检测 Microwave Testing 3、超声波探伤的基本原理是什么？答：超声波探伤仪的种类繁多，但在实际的探伤过程，脉冲反射式超声波探伤仪应用的最为广泛。一般在均匀的材料中，缺陷的存在将造成材料的不连续，这种不连续往往又造成声阻抗的不一致，由反射定理我们知道，超声波在两种不同声阻抗的介质的交界面上将会发生反射，反射回来的能量的大小与交界面两边介质声阻抗的差异和交界面的取向、大小有关。代孕脉冲反射式超声波探伤仪就是根据这个原理设计的。目前便携式的脉冲反射式超声波探伤仪大部分是A扫描方式的，所谓A扫描显示方式即显示器的横坐标是超声波在被检测材料中的传播时间或者传播距离，纵坐标是超声波反射波的幅值。譬如，在一个钢工件中存在一个缺陷，由于这个缺陷的存在，造成了缺陷和钢材料之间形成了一个不同介质之间的交界面，交界面之间的声阻抗不同，当发射的超声波遇到这个界面之后，就会发生反射(见图1 )，反射回来的能量又被探头接受到，在显示屏幕中横坐标的一定的位置就会显示出来一个反射波的波形，横坐标的这个位置就是缺陷在被检测材料中的深度。这个反射波的高度和形状因不同的缺陷而不同，反映了缺陷的性质。 4、超声波探伤与X射线探伤相比较有何优的缺点？答：超声波探伤比X射线探伤具有较高的探伤灵敏度、周期短、成本低、灵活方便、效率高，对
江西中医学院计算机学院08生物医学工程2班黄月丹学号2 超声诊断仪原理及其基本结构 超声成像检查技术是指运用超声波的物理特性，通过高科技电子工程技术对超声波发射、接收、转换及电子计算机的快速分析处理和显像，从而对人体软组织的物理特性、形态结构与功能状态作出判断的一种非创性检查技术。 超声诊断技术的发展历程 20世纪50年代建立，70年代广泛发展应用的超声诊断技术，总的发展趋势是从静态向动态图像(快速成像)发展，从黑白向彩色图像过渡，从二维图像向三维图像迈进，从反射法向透射法探索，以求得到专一性、特异性的超声信号，达到定量化、特异性诊断的目的。80年代介入性超声逐渐普及，体腔探头和术中探头的应用扩大了诊断范围，也提高了诊断水平，90年代的血管内超声、三维成像、新型声学造影剂的应用使超声诊断又上了一个新台阶。 二．超声诊断仪的种类 (一) A型这是一种幅度调制超声诊断仪，把接收到的回声以波的振幅显示，振幅的高低代表回声的强弱，以波型形式出现，称为回声图，现已被B型超声取代，仅在眼科生物测量方面尚在应用，其优点是测量距离的精度高。(二) B型这是辉度调制型超声诊断仪，把接收到的回声，以光点显示，光点的灰度等级代表回声的强弱。通过扫
描电路，最后显示为断层图像，称为声像图。B型超声诊断仪由于探头和扫描电路的不同，显示的声像图有矩形、梯形和扇形。矩形声像图和梯形声像图用线阵探头实现，适用于浅表器官的诊断；扇形声像图用的探头有多种，机械扇扫探头、相控阵探头和凸阵探头均显示扇形声像图。前二种探头可由小的声窗窥见较宽的深部视野，适用于心脏诊断；后一种探头浅表与深部显示均宽广，适用于腹部诊断，有一种曲率半径小的凸阵探头，也可用小的声窗，窥见深部较宽的视野。 (三) M型 M型超声诊断仪是B型的一种变化，介于A型和B型之间，得到的是一维信息。在辉度调制的基础上，加上一个慢扫描电路，使辉度调制的一维回声信号，得到时间上的展开，形成曲线。用以观察心脏瓣膜活动等，现在M型超声已成为B型超声诊断仪中的一个功能部分不作为单独的仪器出售。(四) D型在二维图像上某点取样，获得多普勒频谱加以分析，获得血流动力学的信息，对心血管的诊断极为有用，所用探头与B型合用，只有连续波多普勒，需要用专用的探头。超声诊断仪兼有B型功能和D型功能者称双功超声诊断仪。(五) 彩色多普勒超声诊断仪具有彩色血流图功能，并覆盖在二维声像图上，可显示脏器和器官内血管的分布、走向，并借此能方便地采样，获得多普勒频谱，测得血流的多项重要的血流动力学参数，供诊断之用。彩色多普勒超声诊断仪一般均兼有B型、M型、D型和彩色血流图功能。(六) 三维超声诊断仪三维超声是建立在二维基础上，在彩色多普勒超声诊断仪的基础上，配上数据采集装置，再加上三维重建软件，该仪器即有三维显示功能。(七) C型C型超声仪也是辉度调制型的一种，与B型不同的是其显示层面与探测面呈同等深度。超声诊断仪基本原理
超声波局部放电检测 组合电器内部产生局部放电信号的时候，在放电的区域中，分子间产生剧烈的撞击，这种撞击在宏观上表现为一种压力。由于局部放电是一连串的脉冲形式，所以由此产生的压力波也是脉冲形式的，即产生了声波。局部放电源一般较小，一般为点声源。局部放电产生的声波频率在101-107Hz数量级范围，即为超声波（声音频率超过20kHz范围的称为超声波）。 ?超声波传感器分成两种，一种为接触式（压电式）超声波传感器（AE）,一种为开放式（敞开式）超声波传感器，接触式传感器是将传感器贴在电力设备表面，检测局放产生的超声波信号在电力设备表面金属板中传播所感应的振动现象，主要用于GIS、变压器、电缆等密封性电力设备的局放检测，但这种检测方式容易受到外界声音及电力设备运行过程中自身振动的干扰。 ?开放式超声波传感器是检测放电产生的超声波信号在空气中传播时的振动现象，用于检测电力设备与传感器间有空气通道（如开关柜及户外的电力设备）的局放检测，这种检测技术能够利用外差技术将超声波信号转换成人耳可听到的声音信号，通过局放的特征声音，能够更好的判断局放存在（不受干扰影响）和定位。开放式超声传感器结构图见图。 ?超声波法测量局部放电，利用的是外差法将被接收的信号转换成一个人耳可判别、可听见的声音信号，并将放电所产生的超声波大小以声压的形式显示出来，这样，测量人员便可以通过耳机听到放电声音，并能从测量仪器上查看声压信号。 ?外差法原理类似于收音机，把信号转换成人可识别的声音。主要流程是：超声波信号经过主机选频得到所需信号，然后经本地振荡器产生一个同接收频率差不多的本振信号，两者混频后产生差频，即中频信号，此信号经过中频选频
有表面或近表面缺陷的工件被磁化后，当缺陷方向与磁场方向成一定角度时，由于缺陷处的磁导率的变化，磁力线逸出工件表面，产生漏磁场，吸附磁粉形成磁痕。用磁粉探伤检验表面裂纹，与超声探伤和射线探伤比较，其灵敏度高、操作简单、结果可靠、重复性好、缺陷容易辨认。但这种方法仅适用于检验铁磁性材料的表面和近表面缺陷。 当前位置：首页 >> 企业新闻 >> 技术文章 >> 正文 磁粉探伤的原理 我要打印 IE收藏放入公文包我要留言查看留言 切割设备网：利用在强磁场中，铁磁性材料表层缺陷产生的漏磁场吸附磁粉的现象而进行的无损检验法，称磁粉探伤。 磁粉探伤原理：首先将被检焊缝局部充磁，焊缝中便有磁力线通过。对于断面尺寸相同、内部材料均匀的焊缝，磁力线的分布是均匀的。当焊缝内部或表面有裂纹、气孔、夹渣等缺陷时，磁力线将绕过磁阻较大的缺陷产生弯曲。此时在焊缝表面撒上磁粉，磁力线将穿过表面缺陷上的磁粉，形成“漏磁”。根据被吸附磁粉的形状、数量、厚薄程度，便可判断缺陷的大小和位置。内部缺陷由于离焊缝表面较远，磁力线在其上不会形成漏磁，磁粉不能被吸住，无堆积现象，所以缺陷无法显露。 超声波探伤仪 运用超声检测的方法来检测的仪器称之为超声波探伤仪。它的原理是：超声波在被检测材料中传播时,材料的声学特性和内部组织的变化对超声波的传播产生一定的影响，通过对超声波受影响程度和状况的探测了解材料性能和结构变化的技术称为超声检测。超声检测方法通常有穿透法、脉冲反射法、串列法等。 说白了就是变频原理
超声波探伤技术简介 1、超声检测 超声波检测是无损检测方法之一，无损检测是在不破坏前提下，检查工件宏观缺陷或测量工件特征的各种技术方法的统称。常规无损检测方法有：超声检测Ultrasonic Testing（缩写UT）；射线检测Radiographic Testing（缩写RT）；磁粉检测Magnetic particle Testing （缩写MT）；渗透检验Penetrant Testing （缩写PT）；涡流检测Eddy current Testing （缩写ET）； 2、超声波探伤仪 运用超声检测的方法来检测的仪器称之为超声波探伤仪。它的原理是：超声波在被检测材料中传播时,材料的声学特性和内部组织的变化对超声波的传播产生一定的影响，通过对超声波受影响程度和状况的探测了解材料性能和结构变化的技术称为超声检测。超声检测方法通常有穿透法、脉冲反射法、串列法等。 PXUT-350 1、检测范围0.0-5000.0mm 2、工作频率 3、增益调节 4、 波形显示 3、衰减控制 4、垂直性误差≤3% 5、水平性误差≤0.3% 6、抑制电平 7、探伤灵敏度余量≥60dB 8、脉冲移位 9、使用电源7.2VDC，220VAC 10、外形尺寸250×140×50 11、备注全国服务，上门调试培训。如有特殊需要，特聘上海铁路局机务系统无损检测设备服务中心工程师，上门培训指导。探伤工艺乃保证质量的重中之重，选购信誉好，产品好的商家尤为重要。 12、产品介绍PXUT-350全数字智能超声波探伤仪采用新型超大屏幕高亮度EL显示器件(6.5"高亮场致发光显示器)，仪器造型优美，体积小巧，屏幕超大，强光下无需遮光也能清晰显示，仪器功能实用，性能稳定，操作简便，是一款性能价格比非常优异的笔记本式全数字智能超声波探伤仪。 13、产地中国 回答者：Eisenhower314 - 魔法学徒一级5-18 11:23 PXUT系列超声波探伤仪是南通友联生产的主要机型，我用其中的几款。 工作原理一两句说不清楚，我就简单说一下吧。 首先，超声波，探伤仪发射出电脉冲，通过屏蔽传输线给探头上的压电晶片（换能器）两个
规章制度编号：国网（运检/4）***-2016 国家电网公司变电检测通用管理规定第4分册超声波局部放电检测细则 国家电网公司 二〇一六年十月
目录 前言 ...................................................................................................................................................................... II 1检测条件 (1) 1.1环境要求 (1) 1.2待测设备要求 (1) 1.3人员要求 (1) 1.4安全要求 (1) 1.5检测仪器要求 (2) 2检测准备 (2) 3检测方法 (3) 3.1检测原理图 (3) 3.2检测步骤 (3) 3.3检测验收 (4) 4检测数据分析和处理 (4) 5检测原始数据和报告 (4) 5.1原始数据 (4) 5.2检测报告 (4) 附录A（规范性附录）超声波局部放电检测报告 (5) 附录B（资料性附录）超声测试典型图谱 (6) 附录C（资料性附录）缺陷部位和缺陷类型判断依据 (15) I
前言 为进一步提升公司变电运检管理水平，实现变电管理全公司、全过程、全方位标准化，国网运检部组织26家省公司及中国电科院全面总结公司系统多年来变电设备运维检修管理经验，对现行各项管理规定进行提炼、整合、优化和标准化，以各环节工作和专业分工为对象，编制了国家电网公司变电验收、运维、检测、评价、检修通用管理规定和反事故措施（以下简称“五通一措”）。经反复征求意见，于2017年1月正式发布，用于替代国网总部及省、市公司原有相关变电运检管理规定，适用于公司系统各级单位。 本细则是依据《国家电网公司变电检测通用管理规定》编制的第4分册《超声波局部放电检测细则》，适用于35kV及以上变电站的气体绝缘金属封闭开关设备、GIL、罐式断路器、金属封闭式开关柜设备。 本细则由国家电网公司运维检修部负责归口管理和解释。 本细则起草单位：**、**。 本细则主要起草人：**、**。 II
超声波检测技术及应用 刘赣 （青岛滨海学院，山东省青岛市经济开发区266000） 摘要：无损检测(nondestructive test)简称NDT。无损检测就是不破坏和不损伤受检物体，对它的性能、质量、有无内部缺陷进行检测的一种技术。本文主要讲的是超声波检测（UT）的工作原理以及在现在工业中的应用和发展。 关键词：超声波检测；纵波；工业应用；无损检测 1.超声波检测介绍 1.1超声波的发展史 声学作为物理学的一个分支, 是研究声波的发生、传播、接收和效应的一门科学。在1940 年以前只有单晶压电材料, 使得超声波未能得到广泛应用。20 世纪70 年代, 人们又研制出了PLZT 透明压电陶瓷, 压电材料的发展大大地促进了超声波领域的发展。声波的全部频率为10- 4Hz～1014Hz, 通常把频率为2×104Hz～2×109Hz 的声波称为超声波。超声波作为声波的一部分, 遵循声波传播的基本定律, 1.2超声波的性质 1）超声波在液体介质中传播时，达到一定程度的声功率就可在液体中的物体界面上产生强烈的冲击（基于“空化现象”）。从而引出了“功率超声应用技术“例如“超声波清洗”、“超声波钻孔”、“超声波去毛刺”（统称“超声波加工”）等。2）超声波具有良好的指向性 3）超声波只能在弹性介质中传播，不能再真空中传播。一般检测中通常把空气介质作为真空处理，所以认为超声波也不能通过空气进行传播。 4）超声波可以在异质界面透射、反射、折射和波型转化。 5）超声波具有可穿透物质和在物质中衰减的特性。 6）利用强功率超声波的振动作用，还可用于例如塑料等材料的“超声波焊接”。 1.2超声波的产生与接收 超声波的产生和接收是利用超声波探头中压电晶体片的压电效应来说实现的。由超声波探伤仪产生的电振荡，以高频电压形式加载于探头中压电晶体片的两面电极上时，由于逆压电效应的结果，压电晶体片会在厚度方向上产生持续的伸缩变形，形成了机械振动。弱压电晶体片与焊件表面有良好的耦合时，机械振动就以超声波形式传播进入被检工件，这就是超声波的产生。反之，当压电晶体片收到超声波作用而发生伸缩变形时，正压电效应的结果会使压电晶体片两面产生不同极性的电荷，形成超声频率的高频电压，以回波电信号的形势经探伤仪显示，这就是超声波的接收。 1.3超声波无损检测的原理 超声波探伤仪的种类繁多，但在实际的探伤过程，脉冲反射式超声波探伤仪应用的最为广泛。一般在均匀的材料中，缺陷的存在将造成材料的不连续，这种
超声波探伤方法原理及应用 【摘要】根据笔者多年的工作经验与实践，着重阐述超声波探伤在建筑钢结构中检测焊缝内部缺陷的应用进行了分析探讨。 【关键词】建筑钢结构；无损检测；钢结构焊缝；超声波探伤 1.建筑钢结构焊缝类型及焊缝内部缺陷 1.1焊缝类型及剖口型式 建筑钢结构体系主要有两种：门式钢架体系和网架空间结构体系，其中以门式钢架体系居多。其焊缝类型主要有对接焊缝和T型焊缝两种。对接焊缝是指将两母材置于同一平面内(或曲面内)使其边缘对齐，沿边缘直线(或曲线)进行焊接的焊缝：T型焊缝是指两母材成T字形焊接在一起的焊缝。为了保证焊缝部位两母材在施焊后能完全熔合，焊接前应根据焊接工艺要求在接头处开出适当的坡口，钢结构焊缝常见的坡口形式主要有c型(薄板对接)、V型(中厚板对接)、X 型(厚板对接)、单V型(T型连接)和K型(T型连接)等。 1.2常见内部缺陷 由于在焊接过程中受焊接工艺、环境条件等因素的影响，钢结构焊缝不可避免地会产生内部缺陷。常见的内部缺陷有气孔、夹渣、未焊透、未熔合和裂纹等。在缺陷性质上，单个气孔、点状夹渣属一般缺陷，对焊缝整体强度影响较小；群状气孔或不规则状夹渣、未焊透、未熔合、裂纹属严重缺陷，会严重降低焊缝整体强度等性能。 2.超声波探伤方法原理及分类 超声波探伤是利用超声波经过不同的介质产生反射的特性。超声波通过构件检测表面的耦合剂进入构件，在构件中传播，碰到缺陷或构件底面就会反射回至探头，根据反射波在超声波探伤仪荧光屏中的位置及波幅高度就可计算出其位置及大小。根据波形显示的不同，超声波探伤仪分为A型、B型、C型，常见的是A型脉冲反射式探伤仪。 3.超声波探伤在建筑钢结构中的应用 3.1超声波探伤的主要要求 3.1.1探伤人员的要求 探伤人员必须取得相应检测方法的等级资格证书，3级为最高，2级次之，1级为最低。 3.1.2探测面的选择 根据构件的形状、焊接工艺、可能产生的缺陷部位、缺陷的延展方向及焊缝要求的经验等级等来选取探测面。 3.1.3探头频率及角度(K值或折射角β)的选择 探头频率高，衰减大，穿透力差，不宜用于厚板构件焊缝的检测。但频率高，分辨率高，因此在穿透能力允许下，频率选得愈高愈好。一般选用2-5MHz探头，推荐使用2-2．5MHz探头。探头角度一般根据材料厚度、焊缝坡口型式及预计主要缺陷种类来选择，由于建筑钢结构的板材厚度一般不大，推荐使用K2．0(β600)或K2．5(β700)。 3.1.4耦合剂的选择 必须具有良好的透声性和适宜的流动性，对材料和人体无害，且价廉易取，建议使用洗洁精。
第1章绪论 1.1超声检测的定义和作用 指使超声波与试件相互作用，就反射、透射和散射的波进行研究，对试件进行宏观缺陷检测、几何特性测量、组织结构和力学性能变化的检测和表征，并进而对其特定应用性进行评价的技术。 作用：质量控制、节约原材料、改进工艺、提高劳动生产率 1.2超声检测的发展简史和现状 利用声响来检测物体的好坏 利用超声波来探查水中物体1910‘ 利用超声波来对固体内部进行无损检测 1929年，前苏联Sokolov 穿透法 1940年，美国的Firestone 脉冲反射法 20世纪60年代电子技术大发展 20世纪70年代，TOFD 20世纪80年代以来，数字、自动超声、超声成像 我国始于20世纪50年代初范围 专业队伍理论及基础研究标准超声仪器 差距 1.3超声检测的基础知识 次声波、声波和超声波 声波：频率在20～20000Hz之间次声波、超声波 对钢等金属材料的检测，常用的频率为0.5～10MHz 超声波特点： 方向性好 能量高 能在界面上产生反射、折射、衍射和波型转换 穿透能力强 超声检测工作原理 主要是基于超声波在试件中的传播特性 声源产生超声波，采用一定的方式使超声波进入试件； 超声波在试件中传播并与试件材料以及其中的缺陷相互作用，使其传播方向或特征被改变； 改变后的超声波通过检测设备被接收，并可对其进行处理和分析； 根据接收的超声波的特征，评估试件本身及其内部是否存在缺陷及缺陷的特性。 超声检测工作原理 脉冲反射法： 声源产生的脉冲波进入到试件中——超声波在试件中以一定方向和速度向前传播——遇到两侧声阻抗有差异的界面时部分声波被反射——检测设备接收和显示——分析声波幅度和位置等信息，评估缺陷是否存在或存在缺陷的大小、位置等。 通常用来发现和对缺陷进行评估的基本信息为： 1、是否存在来自缺陷的超声波信号及其幅度； 2、入射声波与接收声波之间的传播时间； 3、超声波通过材料以后能量的衰减。 超声检测的分类 原理：脉冲反射、衍射时差法、穿透、共振法 显示方式：A 、超声成像（B C D P） 波型：纵波、横波、表面波、板波
10kV配电线路及设备超声波局部放电检测 “四措一案” 1
2016年9月 2
目录 一、编制依据 (4) 二、组织措施 (5) 三、技术措施 (8) 四、安全措施 (14) 五、环境保护措施 (17) 六、应急预案 (18) 七、施工方案 (28) 3
一、编制依据 （1）Q/GDW 1168-2013《输变电设备状态检修试验规程》 （2）Q/GDW 643-2011 《配网设备状态检修试验规程》 （3）国家电网安质〔2014〕265号《国家电网公司电力安全工作规程（配电部分）（试行）》 （4）《电力设备带电检测仪器配置原则（试行）》（生变电〔2010〕212号）（5）《国家电网公司关于深化电网设备状态检修工作的意见》（国家电网生〔2011〕154号） （6）Q/GDW 1799.2-2013国家电网公司电力安全工作规程（线路部分） 4
二、组织措施 为了实现本次项目安全优质完成，建立施工现场组织机构体系，建立健全现场各方面的管理措施，制定以下措施。 本项目计划项目经理 1 人，项目技术负责人 1 人，项目安全负责人 1 人，项目质量负责人 1 人，资料员 1 人，施工人员18 人。 1、施工组织机构图 5
2、施工现场管理人员职责 1. 项目经理，：全面负责本项目的各项事务，并对公司经理负责，负责组织调集该项目的人力及机械资源，掌握项目的材料供应，项目进度，质量，安全，施工成本控制，协调及对外联系等。 2. 项目技术负责人，：指导督促现场人员搞好项目的质量、安全检查，参与质量事故的调查、分析及处理。全面负责项目项目施工组织设计，施工技术和质量控制工作。 3. 项目安全负责人，：负责安全技术措施的编制及安全生产的各项规章制度的落实工作。 4.项目质量负责人，：对施工质量和工艺进行监督，确保项目质量良好，工艺规范。 5.资料员，：负责记录施工全过程的各类资料的收集，采集并分类组卷，建立与竣工资料目录相符的资料档案。 3、工期进度计划及资源配置 3.1 工期计划 60个工作日内完成一次全面检测，检测完成后10个工作日内提交测试报告并配合甲方现场验收抽查。 3.2 资源配置 1. 人力资源：为了确保工期按计划完成，公司准备投入施工力量18人，组建成9个测试组。投入人员见表表2-1 6
新疆大学课程大作业 题目：超声波的原理与应用姓名：xx xx 学院：电气工程学院 专业：电气工程及其自动化班级：电气xx-x班 完成日期：2012年11月27日
超声波的原理与应用 概述： 超声波是一种机械波。声的发生是由于发声体的机械振动，引起周围弹性介质中质点的振动由近及远的传播，这就是声波。人耳所能听闻的声波其频率在20～20000Hz之间，频率在20～20000Hz以外的声波不能引起声音的感觉。频率超过20000Hz的叫做超声波，频率低于20Hz的叫做次声波。超声波的频率可以高达911Hz，而次声波的频率可以低达9-8Hz。 早在1830年，F·Savart曾用齿轮，第一次产生24000HZ的超声，1876年F·Galton用气哨产生30000Hz 的超声。1912年4月10日，泰坦尼克号触冰山沉没，引起科学界注意，希望可以探测到水下的冰山。直到第一次世界大战中，德国大量使用潜艇，击沉了协约国大量舰船，探测潜艇的任务又提到科学家的面前[1]。当时的科学家郎之万和他的朋友利用当时已出现的功率很大的放大器和石英压电晶体结合起来，能向水下发射几十千赫兹的超声波，成功的将超声波应用到实际中。 现在，超声波测试把超声波作为一种信息载体，它已在海洋探测与开发、无损检测、医学诊断等领域发挥着不可取代的独特作用。例如：在海洋应用中，超声波可以用来探测鱼群和冰山，可以用于潜艇导航或传送信息、地形地貌测绘和地质勘探等。在检测中，利用超声波检测固体材料内部缺陷、材料尺寸测量、物理参数侧量等。在医学中，可以利用超声波进行人体内部器官的组织结构扫描和血流速度的测量等。 超声波工作原理 这次做机器人用到了超声波，才开始看它的工作原理，感觉还很简单，但是调试到最后，发现了很多问题，该碰到的都碰到了。赶紧写出来分享给大家。 先把超声波的工作原理贴出来：
[关闭] 超声波探伤原理 2007-4-24 10:49:00 表面波检测球销表面裂纹原理:表面波是超声波的一种,仅在物体表面浅层进行传播,其能量主要集中在深度小于两倍声波波长的表面浅层。在超声波探伤中,探头是关键部件。除它自身性能外,它与球销表面的接触状况对探测信号的稳定性影响较大。 昨天,上海市政养护管理有限公司卢浦大桥分公司的两位师傅,在四周封闭的卢浦大桥钢拱内部,沿着台阶上上下下忙了一天,目的是给卢浦大桥进行“体检”―――用超声波探伤仪对钢结构的大桥焊缝进行检测,“探伤仪是利用超声波会在材料介质上产生反射声波的原理, 所谓“探伤”,主要是利用超声波在材料介质中传播时,遇到不同材料介质会显示出不同的声学传播特征的原理,对大桥钢结构焊缝做定期检查,及时发现焊缝可能出现的隐患。年开始,市政养护部门开始采用人工观察和超声波“探伤”相互结合的方法,对大桥钢结构的焊缝进行检查和测试。 对卢浦大桥钢结构焊缝进行检查和测试。超声波探伤主要是利用超声波在材料介质中传播时,遇到不同材料介质会显示出不同的声学传播特征的原理,及时发现焊缝是否有开裂、夹灰和空隙等缺陷。目前,大桥探伤测试工作正在有序地进行。 当前,实用的连铸坯表面缺陷检测方法有:光学检测法、超声波检测法、涡流检测法等,本文将重点介绍光学法和涡流检测法。 2 涡流检测法原理、结构、主要技术指标、探伤工艺及设备报价1) 涡流检测法
北京设计院徐斌工程师的一句话,给我们留下了非常深的印象:“凯晨,是用机械加工原理修建出的土建工程”。为此,工程总包单位专门聘用获得过国家资格认证的焊工进行焊接工作,保证对重点部位进行超声波“焊缝探伤”一次通过。 检测人员所采用检验工艺的理论依据是几何聚焦原理,这是一种近似的几何运算,在进行实际检验时可能存在一些偏差。水浸聚焦探伤中,探头是通过水耦合到工件上的。声波在进入工件之前,在水中要走一段距离。代表超声波遇到工件后进一步会聚形成的二次焦距。 据介绍,这套名为“MS-32nC型192通道超声波钢板探伤设备”的仪器,可针对最大宽度为3.8米的宽厚钢板进行自动检测,该设备运用超声波在传播过程中一旦遇到有缺陷部位就会产生反射回波的原理,来检测材料内部是否完全均匀; 这套名为"MS-32nC型192通道超声波钢板探伤设备"的仪器,可针对最大宽度为3.8米的宽厚钢板进行自动检测,是目前国内通道最多、可检测钢板宽度最大的探伤设备。而这一设备运用超声波在传播过程中一旦遇到有缺陷部位就会产生反射回波的原理,来检测材料内部是否完全均匀, 原理和分类触摸屏系统一般包括两个部分:触摸检测装置和触摸屏控制器。表面声波性能稳定、易于分析,并且在横波传递过程中具有非常尖锐的频率特性,近年来在无损探伤、造影和退波器等应用中发展很快。这种触摸屏的显示屏四角分别设有超声波发射换能器及接收换能器,能发出一种超声波并覆盖屏幕表面。 然而,再热也得挺过去,热胀冷缩的原理使夏天钢轨极易变形,加上南站新设备刚刚投入使用,稳定性较差,所以必须坚持每天检修。然后是做“CT”用超声波探伤仪探测看不见的内伤。
超声波无损检测概述
J I A N G S U U N I V E R S I T Y 超声波无损检测概述
2.2 国内研究情况 20 世纪50 年代，我国开始从国外引进模拟超声检测设备并应用于工业生产中。上世纪80 年代初，我国研制生产的超声波探伤设备在测量精度、放大器线性、动态范围等主要技术指标方面已有很大程度的提高[3]。80 年代末期，随大规模集成电路的发展，我国开始了数字化超声检测装置的研制。近年来，我国的数字化超声检测装置发展迅速，已有多家专业从事超声检测仪器研究、生产的机构和企业（如中科院武汉物理研究所、汕头超声研究所、南通精密仪器有限公司、鞍山美斯检测技术有限公司等）[1]。目前，国内的超声超声检测装置正在向数字化、智能化的方向发展并且取得了一定的成绩。另外，国内许多领域（如航空航天、石油化工、核电站、铁道部等）的大型企业通过引进国外先进的成套设备和检测技术（如相控阵超声检测设备与技术和TOFD 检测设备与技术），既完善了国内的超声检测设备，又促进了超声无损检测技术的发展[5]。 2.3 超声波无损检测技术发展趋势 超声检测技术的应用依赖于具体检测工件的检测工艺和方法，同时，超声检测还存在检测的可靠性，缺陷的定量、定性、定位以及缺陷检出概率、漏检率、检测结果重复率等问题，这些对超声检测仪器的研制提出了更高要求。 为克服传统接触式超声检测的不足，人们开始探索非接触式超声检测技术，提出了激光超声、电磁超声、空气耦合超声等。为提高检测效率，发展了相控阵超声检测。随着机械扫描超声成像技术的成熟，超声成像检测也得到飞速发展。目前，超声检测仪器已明显向检测自动化、超声信号处理数字化、诊断智能化、多种成像技术的方向发展[5-7]。 3.超声波检测的基本原理 3.1超声波无损检测基本介绍 超声检测（UT）是超声波在均匀连续弹性介质中传播时，将产生极少能量损失；但当材料中存在着晶界、缺陷等不连续阻隔时，将产生反射、折射、散射、绕射和衰减等现象，从而损失比较多的能量，使我们由接收换能器上接收的超声波信号的声时、振幅、波形或频率发生了相应的变化，测定这些变化就
一、超声波热量表原理： 1、基本原理： 热量表是将一对温度传感器分别安装在通过载热流体的上行管和下行管 号，一对温度传感器给出表示温度高低的模拟信号，而积算仪采集来自流量 热水所提供的热量与热水的进回水温差及热水流量成正比例关系。热水流量采用声波时差法原理进行测量，进回水温度则通过铂电阻温度计测量。热能表积算仪将热水流量和进回水温度进行数据运算处理，最后得出所消耗掉的热量，单位为 kWh 、 MWh、MJ 或 GJ。
2、 计算方法： a 、焓差法（依据供回水温度、流量对水流时间进行积分来计算） Q =∫q m ×?h ×d τ=∫ρ×q v ×??×d ττ1 τ0τ1τ0 Q ：系统释放或吸收的热量； q m ：水的质量流量 q v ：水的体积流量 ?? ：供水和回水温度的水的焓值差 b 、热系数法（根据供回水温差、水的累积流量） Q =∫k ×?θ×dv v0 v1 K=ρ???θ V :水的体积 ?θ：供水和回水的温差 k ：热系数 （具体密度及焓的取值参见GB/T 32224-2015附录A ） 二、 超声波热量表的选用 1、 机械部分 a 、热量表外形尺寸选用：热量表公称口径；公称压力；热量表全长、热量表计算器长度、高度、计算器高度、表接螺纹、流量计表体材质等。保证热量表可以正确安装在设备无干涉、且后期检修方便。 b 、热量表技术数据选用：包含热量表的最小流量、最大流量、过载流量、热量表温度围、公称流量下的压力损失、最大温差、最小温差、测算精度、热量表防护等级等。 2、 电气及软件部分 热量表供电方式：一般为24V 和230V （具体参见说明书）。 温度传感器类型、传感器导线长度（严禁自行加长、截短或更换导线）、热量表的通讯方式及通讯接口、流量计计量周期、用户M-Bus 抄表系统、
实验一、超声波的产生与传播 实验方案 1. 直探头延迟的测量 参照附录A 连接JDUT-2型超声波实验仪和示波器。超声波实验仪接h 直探头，并把探 头放在CSK-IB 试块的正面，仪器的射频输出与示波器第1通道相连，触发与示波器外触发 相连，示波器采用外触发方式，适半设置超声波实验仪衰减器的数值和示波器的电圧范用与 时间范闱，使示波器上看到的波形如图1.7所示。 在图1.7中，S 称为始波，t 0对应于发射超声波的初始时刻；Bl 称为 图1.7 直探头延迟的测虽 试块的1次底面回波，h 对应于超声波传播到试块底面，并被发射回来后，被超声波探头接 收到的时刻，因此h 对应于超声波在试块内往复传播的时间：B 2称为试块的2次底面冋波, 它対应于超声波在试块内往复传播到试块的上表面后，部分超声波被上表面反射，并被试块 底面再次反射，即在试块内部往复传播两次后被接收到的超声波。依次类推，右3次、4次 和多次底面反射回波。 从示波器上读出传播h 和t2,则直探头的延迟为 (1-6) 2. 脉冲波频率和波长的测量 调节示波器时间范闱，使试块的1次底面回波出现在示波屏的中央，脉冲波的振幅小于 IVO 测量两个振动波峰之间的时间间隔，则得到一个脉冲周期的振动时间t,则脉冲波的频 率为^1/t ：已知铝试块的纵波声速为6.32InInUS,贝IJ 脉冲波在铝试块中的波长为l=6.32t β 3. 波型转换的观察与测最 号时间范悅改变探头的入射角，并在改变的过程中适当移动探头的位宜，使每一个入射角 对应的R 2圆弧面的反射回波最 人。則在探头入射角由小变人的过 程中，我们町以先后观察到回波 B 1. B 2和B3;它们分别对应于纵 波反射回波、横波反射回波和表面 波反射回波。 让探头靠近试块背而，通过调节入 射角调，使能够同时观测到回波 BI 和（如图1.9）,且它们的幅 度基本相等：再让探头逐步靠近试 块正面,则又会在Bl 前面观测到一个回波bl ， 参照附录B 给出铝试块的纵波声速与横波声速，通过简单测量和计算，可以确定b 、Bl 和氏对应的波型和反射面。 4. 折射角的测量 确定Bi 、B?的波型后，町以分别测量纵波和横波的折射角。参照图Llo 首先让把探头 的纵波声束对正（回波幅度最人时为正对位宜）CSK-IB 试块 把超声波实验 仪换上町变角探头， 参照图1-8把探头 放在试块上，并使探 头靠近试块背面，使 探头的斜射声束只 打在 R2圆弧而上。 适当 设置超声波实 验仪衰减器的数值 和示波器 的电压范阖 CT ? V V R2 -C I ? 图1.8观察波型转换现彖
超声波探伤原理 目前，运用数字式数据处理比模拟电子技术显示了极大的优越性，随着探伤技术的发展，数字信号处理与分析已不再仅仅是辅助技术，而是一种基本技术。高性能的A/D转换器和高效率的微处理器的问世，将不断地取代模拟电子的技术，尤其在高频领域应用模拟电子技术明显受到限制。数字化超声波探伤使测试系统开拓了新的检测能力。 数字化超声波探伤仪的整个系统由计算机（工控机IPC）作为主机（上位机），以单片机芯片为主构成的四块专用板卡及系统构成及通用的开关量I/O板卡组成下位机，统一控制管理超声系统（见下图）。 工控机管理的数字式超声探伤系统结构 系统程序流程：系统上电运行探伤操作程序→IPC机送下位机初始数据→中断响应进入缺陷判断报警程序→IPC机读取底波峰值电压VB，缺陷波峰值电压VF，底波距发射的时间TF信号及一组高速采样数据→分析计算处理数据→符合缺陷判断条件报警→显示屏上画出高速采样波形→调整后的闸门和衰减量等参数存储，待下一循环送出→返回探伤操作程序，并等待响应下一次中断。 由此，可见计算机与传统的超声检测系统相结合时，是超声检测技术向数字化、智能化方向发展的一个突破，因为它具有了以下的特点： 1.计算机控制的超声检测系统可自动选择检测参数
2.相互校正自动选择操作工艺 3.自动记录数据 4.进行换能器的自动补偿和检测结果的自动判断 从而实现自动判伤，自动读出和显示缺陷位置与当量值，并存储和打印输出探伤报告，大大地提高了探伤结果的可信度。 数字超声波探伤仪是目前研究的热点，主要集中在研究其适应性强，灵敏性高。我段自2000年引进数字式超声波探伤仪后，使我段在SS7型电力机车检修中车轴及轮箍的缺陷检测得率大有提高，尤其是同型机车且均运营在南昆线上，昆明机务段已有几起崩箍事故发生，而我段还无一类似事故。这是因为我段在事故发生前将缺陷检出，从而避免了事故的发生，如我段在2000年检测出12个轮箍有超限缺陷，2001年检测出13个轮箍有缺陷，3条车轴有裂纹。由此可见，数字式超声波探伤仪的缺陷检出可信度是模拟超声波探伤仪所无法比拟的，因此，发展数字式超声波检测技术在机车检测领域的应用是极其重要的。
GIS局部放电超声波检测技术 一、GIS局部放电超声波检测原理 SF6气体绝缘组合电气设备（GIS）因其具有故障低、免维护等特点而在电力系统中被广泛使用。但是GIS具有全封闭的特殊性，使得除了进行微水检测等少数试验项目外，现行的高压电气设备例行试验的大多数项目无法采用GIS，长期以来它几乎处于无维护状态。GIS设备内部出现的缺陷，不容易进行排查。随着GIS电压等级的提高和体积的缩小，GIS内部电场越来越高。GIS内部主要绝缘介质有SF6气体和环氧绝缘构件等。当绝缘存在缺陷时，内部场强分布便会发生畸变，导致局部放电而使内部绝缘受到破坏，同时往往伴随着超声信号的产生。因此目前国内外广泛采用局部放电超声波检测技术等非电量测量法来检测GIS故障。通过收集这些声信号，并根据实际经验加以分析，可以对GIS的运行状况进行评估。局部放电超声波检测原理如下图 在GIS的各类故障中，绝缘故障占有较大比例。实际运行情况表明，故障发生时常常并没有进行系统操作，也不存在过电压。导致这些绝缘故障的主要是一些晓得绝缘缺陷，如内部故障缺陷、自由颗粒、毛刺、接触不良、固体绝缘表面脏污等。随着这些微小缺陷的逐渐扩大，会使放电所产生的电荷在固体绝缘表面逐渐积累，导致电场分布的严重畸变。要及时发现这些潜在的绝缘缺陷，必须依靠局部放电超声波检测。 GIS可分为三相共体式和分相式两种。尽管GIS在结构设计上不尽相同，但内部结构基本一致，主要有SF6气体、绝缘支座、拉杆、盘式绝缘子、导电体、气室外壳等。GIS绝缘故障的发生，可能是在产品产生、现场安装以及运行操作等过程中。如下图，导致GIS产生局部放电的原因具体分为以下几种：（1）气室内导体上和金属外壳上的异常凸起。GIS在装配过程中留下的焊疤或较大的毛刺等，往往在老炼试验中无法清除，便在运行的气室内留下异常凸起点。此类缺陷危害较大，会造成气室内局部场强不均匀。当局部场强达到某一水平时，凸起点将出现尖端闪络。对于雷电或操作的快速暂态冲击，凸起点闪络将会导致绝缘击穿。一般超过1~2mm的凸起点被认为是有害的缺陷。 （2）气室内自由金属颗粒在电场作用下获得电荷，并受到静电力的作用，如果这种力超过其重力，颗粒就会从外壳上升，并在气室内运动而造成间隙性电晕放电。颗粒的形状及其位置直接影响到气室的耐压水平。颗粒越长，越接近高压导体，其危险程度就越大。如果吸附于绝缘子上，可能会导致绝缘子表面闪络受损，可能造成更大的危害。 （3）电动和机械力造成气室内零配件松动。如果屏蔽罩松脱，将直接导致电位浮悬，电气绝缘距离缩短，交流耐压水平大幅度下降。如该悬浮屏蔽接近电极，将导致屏蔽与电极见大规模放电。 （4）固体绝缘内部的空隙和缺陷。在电场作用下，固体绝缘内部的空隙和缺陷会产生局部放电或固体表面树枝状放电，长期累积效应使固体绝缘老话直接击穿，此类缺陷直接影响到GIS的使用寿命。 当GIS中的缺陷在电压作用下发生局部放电时，局放产生的能量是周围SF6气体的温度骤然升高，从而形成局部过热，所产生的扰动以压力波的形式传播，其类型包括纵波、横波和表面波。不同的电气设备、环境条件和绝缘状况产生的