超声波检测讲义（UT）
超声波探伤是利用超声波在物质中的传播、反射和衰减等物理特性来发现缺陷的一种探伤方法。与射线探伤相比，超声波探伤具有灵敏度高、探测速度快、成本低、操作方便、探测厚度大、对人体和环境无害，特别对裂纹、未熔合等危险性缺陷探伤灵敏度高等优点。但也存在缺陷评定不直观、定性定量与操作者的水平和经验有关、存档困难等缺点。在探伤中，常与射线探伤配合使用，提高探伤结果的可靠性。超声波检测主要用于探测试件的内部缺陷。
1、超声波：频率大于20KH
Z
的声波。它是一种机械波。探伤中常用的超声波频率为0.5~10MHz，其中2~2.5MHz被推荐为焊缝探伤的公称频率。
机械振动：物体沿着直线或曲线在某一平衡位置附近作往复周期性的运动，称为机械振动。振幅A、周期T、频率f。。
波动：振动的传播过程称为波动。C=λ*f
2、波的类型：（1）纵波L：振动方向与传播方向一致。气、液、固体均可传播纵波。
（2）横波S：振动方向与传播方向垂直的波。只能在固体介质中传播。
（3）表面波R：沿介质表面传播的波。只能在固体表面传播。
（4）板波：在板厚与波长相当的薄板中传播的波。只能在固体介质中传播。
3、超声波的传播速度（固体介质中）
（1） E：弹性横量，ρ：密度，σ：泊松比，不同介质E、ρ不一样，
波速也不一样。
（2）在同一介质中，纵波、横波和表面波的声速各不相同 C
L ＞C
S
＞C
R
钢：C
L =5900m/s， C
S
=3230m/s，C
R
=3007m/s
4、波的迭加、干涉、衍射
⑴波的迭加原理
当几列波在同一介质中传播时，如果在空间某处相遇，则相遇处质点的振动是各列波引起振动的合成，在任意时刻该质点的位移是各列波引起位移的矢量和。几列波相遇后仍保持自己原有的频率、波长、振动方向等特性并按原来的传
播方向继续前进，好象在各自的途中没有遇到其它波一样，这就是波的迭加原理，又称波的独立性原理。
⑵波的干涉
两列频率相同，振动方向相同，位相相同或位相差恒定的波相遇时，介质中某些地方的振动互相加强，而另一些地方的振动互相减弱或完全抵消的现象叫做波的干涉现象。波的干涉是波动的重要特征，在超声波探伤中，由于波的干涉，使超声波源附近出现声压极大极小值。
⑶波的衍射（绕射）
波在传播过程中遇到与波长相当的障碍物时，能绕过障碍物边缘改变方向继续前进的现象，称为波的衍射或波的绕射。
波的绕射和障碍物尺寸D
f 及波长λ的相对大小有关。当D
f
<<λ时，波的绕
射强，反射弱，缺陷回波很低，容易漏检。超声探伤灵敏度约为λ/2，这是一个重要原因。当D
f
>>λ时，反射强，绕射弱，声波几乎全反射。
波的绕射对探伤即有利又不利。由于波的绕射，使超声波产生晶粒绕射顺利地在介质中传播，这对探伤是有利的。但同时由于波的绕射，使一些小缺陷回波显著下降，以致造成漏检，这对探伤不利。
5、超声场的特征值
(1) 超声场：充满超声波的空间或超声波振动所波及的部分介质。
(2) 声阻抗Z：超声波中任一点的声压与该处质点振动速度之比。
(3) 声强I：单位时间内垂直通过单位面积的声能称为声强。（J/cm22s或w/ cm2）。
6、分贝
声强级：某处的声强I
2与标准声强I
1
（I
1
=10-16瓦/厘米2）之比。
*当超声波探伤仪的垂直线性较好时，仪器示波屏上的波高（H）与声压（P）成正比。
7、超声波垂直入射到界面时的反射和透射
声压的反射率r和透射率t （单一平界面）
(1) 当Z
1＞＞Z
2
（如钢/空气界面或固/空气界面）
（钢：Z=4.533106g/cm2 s ,有机玻璃：Z=0.333106g/cm2 s空气：
Z=0.000043106g/cm2 s）
r=-1
t=0
几乎全反射，无透射。
☆探伤中，探头和工件间如不施加耦合剂，则形成固（晶片）/气界面，超声波将无法进入工件。
(2) 当Z
1=Z
2
时
r=0
t=1
几乎全透射，无反射。
☆若母材与填充金属结合面没有任何缺陷，便不会产生界面回波。
8、超声波斜入射到界面时的反射和折射
波型转换：超声波倾斜入射到界面时，除产生同种类型的反射与折射波外，还会产生不同类型的反射和折射波。这种现象称为波型转换。
有机玻璃中：c
l1
=2730m/s
钢中 c
l2
=5900m/s
c
S2
=3230m/s
9、超声波的衰减
超声波的衰减：超声波在介质中传播时，随着距离的增加，超声波能量逐渐减弱的现象。
10、仪器、探头、试块
超声波探伤设备一般由超声波探伤仪、探头和试块组成。
(1) 仪器
常用超声波探伤仪为A型脉冲反射式超声波探伤仪。
A型显示：一种波形显示。
脉冲波：周期性的发射不连续且频率不变的波。
反射式：通过接收反射回波信号。
(2) 探头
在超声波探伤中，超声波的发射和接收是通过探头来实现的。
探头又称换能器，其核心部件是压电晶体，又称晶片。晶片的功能是把高频电脉冲转换为超声波，又可把超声波转换为高频电脉冲，实现电一声能量相互转换的能量转换器件。
压电晶片：发射和接收超声波。
压电效应：在交变拉压应力作用下产生交变电场或者在交变电场作用下产生伸缩变形。机械能转换为电能，电能转换成机械能。
按波型分：纵波探头、横波探头、表面波探头、板波探头。
按晶片数分：单晶探头、双晶探头。
a，直探头（纵波探头）
直探头用于发射和接收纵波。
☆直探头主要用于探测与探测面平行的缺陷。
b，斜探头
横波斜探头是利用横波探伤，主要用于探测与探测面垂直或成一定角度的缺陷，如焊缝探伤等。
横波斜探头的标称方式常用两种：①一种是以横波折散角βs来标称。如βs=40o，45o，60o等；②另一种是以折射角的正切值（K=tgβs）来标称。K=1.0，1.5，2.0，2.5等。
c，双晶探头
探头型号：1、2.5B20Z ； 2、5P636K3
(3) 试块
试块：按一定用途设计制作的具有简单几何形状人工反射体的试样。
超声探伤中是以试块作为比较的依据，用试块作为调节仪器和定量缺陷的参考依据是超声探伤的一个特点。根据使用目的和要求的不同，通常将试块分成以下两大类：标准试块和对比试块。
a，标准试块：权威或法定机构制定的试块。如GB11345—1989规定CSK—ZB 试块为焊缝超声波探伤用标准试块。主要用于测定斜探头的入射点、调整探测范围和扫描速度、测定仪器探头以及系统的性能等。
b，对比试块：对比试块又称参考试块，它是由各专业部门按某些具体探伤对象规定的试块。GB11345—1989规定，RB—1(适应8—25mm板厚)、RB—2(适应8～100mm板厚)和RB—3(适用8—150mm板厚)为焊缝探伤用对比试块。RB试块组主要用于绘制距离—波幅曲线、调整探测范围和扫描速度、确定探伤灵敏度和评定缺陷大小，它是焊缝评级判定的依据。
试块的作用：a. 确定探伤灵敏度；b. 测试仪器和探头的性能；
c. 调整扫描速度； d .评判缺陷的大小。
12、仪器和探头性能
(1) 仪器的性能
垂直线性、水平线性、动态范围等。
(2) 探头的性能
入射点、K值、双峰、主声束偏离等。
(3) 仪器和探头的综合性能
分辨力、盲区、灵敏度余量等。
△仪器的性能
垂直线性：仪器示波屏上的波高与探头接收的信号成正比的程度。
垂直线性好坏影响缺陷的定量精度。
GB11345—1989规定，仪器的垂直线性误差D≤5%。
水平线性：仪器示波屏上时基线显示的水平刻度值与实际声程之间呈正比的程度。
GB11345—1989规定，仪器的水平线性误差≤1%。
水平线性的好坏影响缺陷的定位。
动态范围：仪器示波屏容纳信号大小的能力。（从100%某波高衰减到刚能识别的最小值所需的衰减量）。
ZBY230-84（JB/T10061-1999）规定仪器的动态范围不小于26dB。
△探头的性能
斜探头入射点：主声束轴线与探测面的交点。
探头前沿长度：入射点至探头前沿的距离。
斜探头K值和折射角β
：
s
K值：横波折射角的正切值 K=tgβ
s
图22 入射点与K值测定
（CSK-IA试块）
探头主声束偏离：探头实际主声束与其理论几何中心轴线的偏离程度。
用偏离角θ来表示。GB11345—1989规定，θ≤2°。
探头双峰：平行移动探头，同一反射体产生两个波峰的现象称为双峰。
探头主声束偏离与双峰，影响缺陷的定位和判断。
△仪器和探头的综合性能
灵敏度：发现最小缺陷的能力，发现的缺陷越小，灵敏度越高。常用灵敏度余量来衡量。
灵敏度余量：是指仪器最大输出时（增益、发射强度最大、衰减和抑制为0），使规定反射体回波达基准波高所需衰减的衰减总量。
盲区：指从探测面到能够发现缺陷的最小距离。盲区内的缺陷一概不能发现。
分辨力：是指在示波屏上区分相邻两缺陷的能力。能区分相邻两缺陷的距离愈小，分辨力就愈高。
13、焊缝超声波探伤
▲对接焊缝超声波探伤
（1），探测条件的选择
a, 探测面修整：表面粗糙度R
≤6.3μm
a
修整宽度P≥2KT+50；P≥KT+50
b, 耦合剂的选择
耦合剂：在探头与工件表面之间施加的一层透声介质。
耦合剂作用：ⅰ、排除探头与工件表面之间的空气，使超声波能有效地传入。
ⅱ、减少摩擦。
耦合剂应满足的要求：ⅰ、能润湿工件和探头表面，流动性、粘度和附着力适当，不难清洗。
ⅱ、声阻抗高，透声性能好。
ⅲ、来源广，价格便宜。
ⅳ、对工件无腐蚀，对人体无害，不污染环境。
ⅴ、性能稳定，不易变质，能长期保存。
c，频率的选择
一般2.5～5.0MHZ。薄工件采用较高值，厚工件采用较低值。
d，K值选择
根据工件厚度来选择，薄工件采用大K值，避免近场区探伤，厚工件采用小K值，以缩短声程，减少衰减。
☆注意：K值常因工件中的声速变化和探头的磨损而产生变化，所以探伤前必须在试块上实测K值。
e，探测面的选择
根据板厚和缺陷的位向以及检验等级确定。
如纵向缺陷：ⅰ、单面双侧，一种K值。
ⅱ、一种或两种K值，两面双侧。
ⅲ、两种K值，两面双侧，外加K1.0，单面双侧串列式探测。
（2），扫描速度（时基线比例）的调节
声程法、水平法、深度法.
常用水平法和深度法
δ＜20mm时，——常用水平法。
δ＞20mm时，——常用深度法。
水平法：使示波屏水平刻度值直接显示反射体的水平投影距离。RB试块等。
深度法：使示波屏水平刻度值直接显示反射体的垂直深度。RB试块等。
(3)，距离一波幅曲线（DAC曲线）
描述某一确定反射体回波高度随距离变化的关系曲线称为距离—波幅曲线。
图25 距离——波幅曲线示意图
距离一波幅曲线由定量线、判废线和评定线组成，评定线和定量线之间（包括评定线）称为Ⅰ区，定量线与判废线（包括定量线）称为Ⅱ区，判废线及其以上区域称为Ⅲ区。
两种形式：1、距离—dB曲线
2、距离—波高（%）曲线（面板曲线）
（4），扫查方式
a、锯齿形扫查。
b、前后扫查。
c、左右扫查。
d、转角扫查。
e、环绕扫查。
f、平行或斜平行扫查。
g、串列式扫查。
四种基本扫查方式主要用来确定缺陷的位置、方向、形状等情况。
（5），缺陷位置的确定
常用水平定位法、深度定位法。
▲水平定位法：假定仪器按水平1∶1调节扫描速度。
6），缺陷大小的测定
探伤中发现位于定量线或定量线以上的缺陷要测定缺陷波的幅度和指示长度。
①、缺陷波幅度的表示： SL + ( ) dB Ф3340±( )dB
②、缺陷波的指示长度测定：
指示长度：按规定的方法测定的缺陷长度称为缺陷的指示长度。
指示长度总是小于等于缺陷实际长度。
a, 相对灵敏度测长法：以缺陷的最高回波为相对基准、沿缺陷的长度方向移动探头，降低一定的dB值来测定缺陷的长度。常用的是6dB法、端点6dB法。
ⅰ，6dB法（半波高度法）
由于波高降低6dB后正好为原来的一半，因此6dB法又称为半波高度法。
半波高度法做法：移动探头，找到缺陷的最大反射波（不能饱和），然后沿缺陷方向左右移动探头，当缺陷波高度降低一半时，探头中心线之间的距离就是缺陷的指示长度。
6dB法做法：移动探头找到缺陷最大反射波后，调节衰减器，使缺陷波高降至基准波高。然后用衰减器将仪器灵敏度提高6dB，沿缺陷方向移动探头，当缺陷波高降至基准波高时，探头中心线之间的距离就是缺陷的指示长度。
★6dB法（半波高度法）适用于测长扫查过程中缺陷波只有一个高点的情况。
图31 半波高度法（6dB法）图32 端点6dB法图33 端点峰值法
ⅱ、端点6dB法（端点半波高度法）
当缺陷各部分反射波高有很大变化时，测长采用端点6dB法。
具体做法：当发现缺陷后，探头沿着缺陷方向左右移动，找到缺陷两端的最大反射波，分别以这两个端点反射波高为基准，继续向左、向右移动探头，当端点反射波高降低一半时（或6dB），探头中心线之间的距离即为缺陷的指示长度。
★适用于测长扫查过程中缺陷反射波有多个高点的情况。
b、端点峰值法
当缺陷反射波峰起伏变化，有多个高点时，以缺陷两端反射波极大值之间探头的移动长度来确定缺陷的指示长度。
端点峰值法测得的缺陷指示长度比端点6dB测得的指示长度要小一些。
★端点峰值法也只适用于测长扫查过程中缺陷反射波有多个高点的情况。
③、缺陷长度的计量
GB11345-89规定： i. 当相邻两缺陷间距小于8mm时，以两缺陷指示长度之和作为一个缺陷的指示长度（不含间距）。
ii. 缺陷指示长度小于10mm者，按5mm计。
（7），焊缝质量评级：缺陷的大小测定后，要根据缺陷的当量和指示长度结合有关标准的规定来评定焊缝的质量级别。
GB11345-89标准将焊缝质量分为Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ级。Ⅰ级质量最高，Ⅳ级质量最低。
①Ⅳ级焊缝
a. 反射波高位于Ⅲ区的缺陷者。
b. 反射波超过评定线，检验人员判为裂纹等危害性缺陷者。
c. 位于Ⅱ区的缺陷指示长度超过Ⅲ级者。
②Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ级焊缝
a. 位于Ⅰ区的非危害性缺陷评为Ⅰ级。
b. 位于Ⅱ区的缺陷按下表评定其级别。
表1 GB11345-89标准，Ⅱ区缺陷级别评定
（8），超声波探伤特点：
①、面积型缺陷检出率高，而体积型缺陷的检出率低。对裂纹、未熔合等危险性缺陷灵敏度高。
②、探测厚度大，几百毫米至几米。
③、适于各种试件，对接焊缝、角焊缝、板材、管材、棒材、锻件、复合材料等。
④、成本低、速度快、操作方便。
⑤、评定不直观、定性困难。
⑥、记录存档困难。
频率高于人的听觉上限(约为20000Hz) 超声波在媒质中的反射、折射、衍射、散射等传播规律，与可听声波的规律并没有本质上的区别。但是超声波的波长很短，只有几厘米，甚至千分之几毫米。与可听声波比较，超声波具有许多奇异特性：传播特性——超声波的波长很短，通常的障碍物的尺寸要比超声波的波长大好多倍，因此超声波的衍射本领很差，它在均匀介质中能够定向直线传播，超声波的波长越短，这一特性就越显著。功率特性——当声音在空气中传播时，推动空气中的微粒往复振动而对微粒做功，声波功率就是表示声波作功快慢的物理量。在相同强度下，声波的频率越高，它所具有的功率就越大。由于超声波频率很高，所以超声波与一般声波相比，它的功率是非常大的。空化作用——当超声波在液体中传播时，由于液体微粒的剧烈振动，会在液体内部产生小空洞。这些小空洞迅速胀大和闭合，会使液体微粒之间发生猛烈的撞击作用，从而产生几千到上万个大气压的压强。微粒间这种剧烈的相互作用，会使液体的温度骤然升高，起到了很好的搅拌作用，从而使两种不相溶的液体(如水和油)发生乳化，并且加速溶质的溶解，加速化学反应。这种由超声波作用在液体中所引起的各 超声波的技术应用，概括起来主要包括两个方面： (1)超声探伤、测厚、测距、医学诊断和成像。在工业生产中常常运用超声透射法对产品进行无损探测(图1－4)。超声波发生器发射出的超声波能够透过被检测的样品，被对面的接收器所接收(图1－4甲)。如果样品内部有缺陷，超声波就会在缺陷处发生反射(图1－4乙)，这时，对面的接收器便收不到或者不能全部收到发生器发射出的超声波信号。这样，就可以在不损伤被检测样品的情况下，检测出样品内部有无缺陷。在医疗诊断中则常采用回声法：将弱超声波透入人体内部，当超声波遇到脏器的界面时，便发生反射和透射。透射入脏器内部的超声波，再遇到界面时还会再次发生反射和透射，超声波接收器专门接收各次的反射波。医务人员根据所收到的各次反射波的时间间隔和波的强弱，就能够了 (2)超声处理。超声处理主要是利用它的功率特性和空化作用，改变或者加速改变物质的某些物理、化学、生物特性或状态。利用强超声波进行加工、清洗、焊接、乳化、粉碎、脱气、医疗、种子处理等，已经广泛地应用于工业、农业、医疗卫生等各个部门。在工业上，利用强超声波对钢铁、陶瓷、宝石、金刚石等
培训教材之理论基础 第一章无损检测概述 无损检测包括射线检测（RT）、超声检测（UT）、磁粉检测（MT）、渗透检测（PT）和涡流检测（ET）等五种检测方法。主要应用于金属材料制造的机械、器件等的原材料、零部件和焊缝，也可用于玻璃等其它制品。 射线检测适用于碳素钢、低合金钢、铝及铝合金、钛及钛合金材料制机械、器件等的焊缝及钢管对接环缝。射线对人体不利，应尽量避免射线的直接照射和散射线的影响。 超声检测系指用A型脉冲反射超声波探伤仪检测缺陷，适用于金属制品原材料、零部件和焊缝的超声检测以及超声测厚。 磁粉检测适用于铁磁性材料制品及其零部件表面、近表面缺陷的检测，包括干磁粉、湿磁粉、荧光和非荧光磁粉检测方法。 渗透检测适用于金属制品及其零部件表面开口缺陷的检测，包括荧光和着色渗透检测。 涡流检测适用于管材检测，如圆形无缝钢管及焊接钢管、铝及铝合金拉薄壁管等。 磁粉、渗透和涡流统称为表面检测。 第二章超声波探伤的物理基础 第一节基本知识 超声波是一种机械波，机械振动与波动是超声波探伤的物理基础。 物体沿着直线或曲线在某一平衡位置附近作往复周期性的运动，称为机械振动。振动的传播过程，称为波动。波动分为机械波和电磁波两大类。机械波是机械振动在弹性介质中的传播过程。超声波就是一种机械波。 机械波主要参数有波长、频率和波速。波长：同一波线上相邻两振动相位相同的质点间的距离称为波长，波源或介质中任意一质点完成一次全振动，波正好前进一个波长的距离，常用单位为米(m)；频率f：波动过程中，任一给定点在1秒钟所通过的完整波的个数称为频率，常用单位为赫兹(Hz)；波速C：波动中，波在单位时间所传播的距离称为波速，常用单位为米/秒（m/s）。 由上述定义可得：C= f ，即波长与波速成正比，与频率成反比；当频率一定时，波速愈大，波长就愈长；当波速一定时，频率愈低，波长就愈长。 次声波、声波和超声波都是在弹性介质中传播的机械波，在同一介质中的传播速度相同。它们的区别在主要在于频率不同。频率在20~20000Hz之间的能引起人们听觉的机械波称为声波，频率低于20Hz的机械波称为次声波，频率高于20000Hz的机械波称为超声波。次声波、超声波不可闻。 超声探伤所用的频率一般在0.5~10MHz之间，对钢等金属材料的检验，常用的频率为1~5MHz。超声波波长很短，由此决定了超声波具有一些重要特性，使其能广泛用于无损探伤。 1.方向性好：超声波是频率很高、波长很短的机械波，在无损探伤中使用的波长为毫米 级；超声波象光波一样具有良好的方向性，可以定向发射，易于在被检材料中发现缺陷。 2.能量高：由于能量（声强）与频率平方成正比，因此超声波的能量远大于一般声波的 能量。
Training materials UST UTS培训材料 1.Basic Principles of Ultrasonic Testing. 超声波检测（UT）的基本原理 Ultrasonic Testing (UT) uses high frequency sound energy to conduct examinations and make measurements. Ultrasonic inspection can be used for flaw detection/evaluation, dimensional measurements, material characterization, and more. UT是用高频声音能量来检测和测量的。超声波检测能用于缺陷的检测和评估，尺寸的测量、材料的特性和其他。 Ultrasonic Inspection is a very useful and versatile NDT method. Some of the advantages of ultrasonic inspection that are often cited include: 超声波检测是很好用并且多功能的NDT方法。下面是它的一些优点： ?It is sensitive to both surface and subsurface discontinuities. ?对表面和亚表面的不连续性都很灵敏。 ?The depth of penetration for flaw detection or measurement is superior to other NDT methods. ?缺陷检测和测量的深度方面优于其他的检测方法。 ?Only single-sided access is needed when the pulse-echo technique is used. ?当用回波技术时，只需要单边。 ?It is highly accurate in determining reflector position and estimating size and shape. ?确定检测缺陷位置和测量大小和形状时非常精确。 ?Minimal part preparation is required. ?只需要非常小的样品。 ?Electronic equipment provides instantaneous results. ?电子设备可以提供瞬间结果。 ?Detailed images can be produced with automated systems. ?可以自动产生详细的图像。 ?It has other uses, such as thickness measurement, in addition to flaw detection. ?其他功能，除了缺陷的检测还有厚度的测量等。 2.Wave Propagation. 波的传播 Ultrasonic testing is based on time-varying deformations or vibrations in materials, which is generally referred to as acoustics. In solids, sound waves can propagate in four principle modes that are based on the way the particles oscillate. Sound can propagate as longitudinal waves, shear waves, surface waves, and in thin materials as plate waves. Longitudinal and shear waves are the two modes of propagation most widely used in ultrasonic testing. 超声波的检测是基于声波在物料上产生随时间的变化的变形和震动。在固体中，声波基于离子震荡有四种传播模式：即可以传播纵波、横波、表面波和薄板板波。纵波和横波是超声波探伤主要使用的两种模式。
超声波应用 在全球，超声波广泛运用于诊断学、治疗学、工程学、生物学等领域。赛福瑞家用超声治疗机属于超声波治疗学的运用范畴。 （一）工程学方面的应用：水下定位与通讯、地下资源勘查等 （二）生物学方面的应用：剪切大分子、生物工程及处理种子等 （三）诊断学方面的应用：A型、B型、M型、D型、双功及彩超等 （四）治疗学方面的应用：理疗、治癌、外科、体外碎石、牙科等 超声波的特点 1、超声波在传播时，方向性强，能量易于集中。 2、超声波能在各种不同媒质中传播，且可传播足够远的距离。 3、超声与传声媒质的相互作用适中，易于携带有关传声媒质状态的信息（诊断或对传声媒质产生效应。（治疗） 超声波是一种波动形式，它可以作为探测与负载信息的载体或媒介（如B超等用作诊断）；超声波同时又是一种能量形式，当其强度超过一定值时，它就可以通过与传播超声波的媒质的相互作用，去影响，改变以致破坏后者的状态，性质及结构（用作治疗）。 超声波的发展史 一、国际方面 自19世纪末到20世纪初，在物理学上发现了压电效应与反压电效应之后，人们解决了利用电子学技术产生超声波的办法，从此迅速揭开了发展与推广超声技术的历史篇章。 1922年，德国出现了首例超声波治疗的发明专利。 1939年发表了有关超声波治疗取得临床效果的文献报道。 40年代末期超声治疗在欧美兴起，直到1949年召开的第一次国际医学超声波学术会议上，才有了超声治疗方面的论文交流，为超声治疗学的发展奠定了基础。1956年第二届国际超声医学学术会议上已有许多论文发表，超声治疗进入了实用成熟阶段。 二、国内方面 国内在超声治疗领域起步稍晚，于20世纪50年代初才只有少数医院开展超声治疗工作，
超声波探伤 问答题： 1、什么是机械振动和机械波？二者有何关系？ 答：物体沿着直线或曲线在某一平衡位置附近作往复周期性的运动，称为机械运动。机械振动在弹性介质中的传播过程称机械波。二者是相互联系的，振动是产生波动的根源，波动是振动状态的传播过程，也是振动能量的传播过程。 2、什么是超声波的近场区与近场长度？近场长度与哪些因素有关？为什么要尽 量避免在近场区探伤？ 答：波源附近由于波的干涉而出现一系列声压极大值极小值的区域称超声波的近场区。波源轴线上最后一个声压极大值与波源的距离称近场长度，用N表示。 D S 2 E S 4λπλ，可知近场长度与波源面积成正比，与波长成反比。近场区对探伤定量是不利的，处于声压极小值处的较大缺陷回波可能较低，处于声压极大值处的较小缺陷回波可能较高，这样易引起误判，甚至漏检。因此应尽量避免在近场区探伤。 3、超声波探伤仪主要由哪几部分组成？简述A型脉冲反射式超声波探伤仪的工作过程。答：超声波探伤仪主要由以下几个部分组成：同步电路、扫描电路、发射电路、接收放大电路，显示电路和电源电路等组成。 A型脉冲反射式探伤仪的工作过程如下：同步电路的触发脉冲同时加至扫描电路和发射电路。扫描电路受触发产生锯齿波电压，加至示波管水平偏转板，使电子束发生水平偏转，在荧光屏上产生一条水平扫描线。与此同时，发射电路受触发产生高频电脉冲，加至探头，激励压电晶片振动，在工件中产生超声波。超声波在工件中传播，遇缺陷或底面发生反射，返回探头时又被压电晶片转变为电信号，经接收电路放大和检波，加至示波管垂直偏转板上，使电子束发生垂直偏转，在水平扫描线相应位置上产生缺陷波和底波。根据缺陷波的位置和幅度，为缺陷定位和定量。4、如何选择探头频率？ 答：频率的高低对探伤有较大的影响。频率高，灵敏度和分辨率高，指向性好，对探伤有利。但频率高，近场区长度大，衰减大，对探伤不利。实际探伤中要全面分析各方面的因素，合理选择频率。一般在保证探伤灵敏度的前提下尽可能选择较低的频率。对于晶粒细的锻件、轧制件和焊接件等，可选用较高频率，常用2.5-5MH Z 。对晶粒粗大的铸件、奥氏体钢等宜选用较低频率，常用0.5-2.5MH Z。 5、什么是探伤灵敏度？为何要调整探伤灵敏度？调整探伤灵敏度常用的方法有 哪几种？ 答：探伤灵敏度是指在确定的声程范围内发现规定大小缺陷的能力。调整探伤灵敏
（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
模拟式超声波探伤实践操作指导 一、熟悉超声波仪器旋钮及探头、试块 ⒈超声波仪器面板示意图： CTS-22型 CTS-23型 CTS-26型
⒉ 超声波仪器主要旋钮的作用：（CTS-22型） 【工作方式选择】旋钮：选择“单探”、“双探”方式。 “单探”方式有“单探1”其发射强度不可变，“单探2”其发射强度可变的且应于“发射强度”旋钮配合使用，“单探”为一个单探头发收工作状态，探头可任一插入发射或接受插座；“双探”为两个单探头或一个双晶探头的一发一收工作状态，分别插入发射和接受插座。 【发射强度】旋钮：是改变仪器的发射脉冲功率，增大发射强度，可提高仪器灵敏度，但脉冲变宽，分辨率差，一般将“发射强度”旋钮置于较低位置。 【衰减器】旋钮：是调节探伤灵敏度和测量回波振幅，【衰减器】读数越大，灵敏度越低，【衰减器】读数越小，灵敏度越高。【衰减器】一般分粗调20dB 档和细调2dB 或0.5dB 档。 【增益】旋钮：是改变接受放大器的放大倍数，进而连续改变探伤灵敏度，使用时，将反射波高度精确地调节到某一指定高度，一般将【增益】调至80％处，探伤过程中不能再调整。 【抑制】旋钮：是抑制示波屏上幅度较低的或不必要的杂乱发射波不予显示。使用“抑制”时，仪器的垂直线性和动态范围将会改变，其作用越大，仪器动态范围越小，从而容易漏检小缺陷，一般不使用抑制。 【深度范围】旋钮：是粗调扫描线所代表的深度范围。使示波屏上回波间距大幅度地压缩或扩展。厚度大的试件，选择数值较大的档级；厚度小的试件，选择数值较小的档级。 【深度微调】旋钮：是精确调整探测范围，可连续改变扫描线的扫描速度，使不同位置的回波按2x 关系连续压缩或扩展。 【脉冲移位】旋钮：使扫描线连扫描线上的回波一起移动，不改变回波间距。 1.发射插座 2.接收插座 3.工作方式选择 4.发射强度 5.粗调衰减器 6.细调衰减器 7. 抑制 8.增益 9.定位游标 10.示波管 11. 遮光罩 12.聚焦 13.深度范围 14. 深度微调 15. 脉冲移位 16.电压指示器 17.电源开关
超声波探伤培训资料 超声波探伤是利用超声波在物质中的传播、反射和衰减等物理特性来发现缺陷的一种探伤方法。与射线探伤相比，超声波探伤具有灵敏度高、探测速度快、成本低、操作方便、探测厚度大、对人体和环境无害，特别对裂纹、未熔合等危险性缺陷探伤灵敏度高等优点。但也存在缺陷评定不直观、定性定量与操作者的水平和经验有关、存档困难等缺点。在探伤中，常与射线探伤配合使用，提高探伤结果的可靠性。超声波检测主要用于探测试件的内部缺陷。 1、超声波：频率大于20KHZ的声波。它是一种机械波。探伤中常用的超声波频率为0.5~10MHz，其中2~2.5MHz被推荐为焊缝探伤的公称频率。 机械振动：物体沿着直线或曲线在某一平衡位置附近作往复周期性的运动，称为机械振动。振幅A、周期T、频率f。。 波动：振动的传播过程称为波动。C=λ*f 超声波具有以下几个特性： （1）束射特性。超声波波长短，声束指向性好，可以使超声能量向一定方向集中辐射。（2）反射特性。反射特性正是脉冲反射法的探伤基础。 （3）传播特性。超声波传播距离远，可检测范围大。 （4）波型转换特性。超声波在两个声速不同的异质界面上容易实现波型转换。 2、波的类型：（1）纵波L：振动方向与传播方向一致。气、液、固体均可传播纵波。（2）横波S：振动方向与传播方向垂直的波。只能在固体介质中传播。 （3）表面波R：沿介质表面传播的波。只能在固体表面传播。 （4）板波：在板厚与波长相当的薄板中传播的波。只能在固体介质中传播。 3、超声波的传播速度（固体介质中） （1） E：弹性横量，ρ：密度，σ：泊松比，不同介质E、ρ不一样， 波速也不一样。 （2）在同一介质中，纵波、横波和表面波的声速各不相同 CL＞CS＞CR 钢：CL=5900m/s，CS=3230m/s，CR=3007m/s 4、波的迭加、干涉、衍射 ⑴波的迭加原理 当几列波在同一介质中传播时，如果在空间某处相遇，则相遇处质点的振动是各列波引起振动的合成，在任意时刻该质点的位移是各列波引起位移的矢量和。几列波相遇后仍保持自己原有的频率、波长、振动方向等特性并按原来的传播方向继续前进，好象在各自的途中没有遇到其它波一样，这就是波的迭加原理，又称波的独立性原理。 ⑵波的干涉 两列频率相同，振动方向相同，位相相同或位相差恒定的波相遇时，介质中某些地方的振动互相加强，而另一些地方的振动互相减弱或完全抵消的现象叫做波的干涉现象。波的干涉是波动的重要特征，在超声波探伤中，由于波的干涉，使超声波源附近出现声压极大极小值。 ⑶波的衍射（绕射） 波在传播过程中遇到与波长相当的障碍物时，能绕过障碍物边缘改变方向继续前进的现象，称为波的衍射或波的绕射。 波的绕射和障碍物尺寸Df及波长λ的相对大小有关。当Df<<λ时，波的绕射强，反射弱，缺陷回波很低，容易漏检。超声探伤灵敏度约为λ/2，这是一个重要原因。当Df>>λ时，反射强，绕射弱，声波几乎全反射。 波的绕射对探伤即有利又不利。由于波的绕射，使超声波产生晶粒绕射顺利地在介质中传播，这对探伤是有利的。但同时由于波的绕射，使一些小缺陷回波显著下降，以致造成漏检，这
实验二 超声波探伤与测厚 【实验目的】 1、通过实验了解超声波探伤的基本原理，并掌握超声波探伤仪的使用及基本探伤方法。 2、探测不同样块的厚度及不同材料中超声波的传播速度。 【实验仪器】 游标卡尺或螺旋测微器（测试块中的声速用） 【实验仪器介绍】 CTS-22A 超声探伤仪的性能：CTS-22A 型超声探伤仪是按有关标准设计制造的产品，其衰减器采用衰减型。仪器灵敏度高，分辨力好，功耗低，体积小，使用方便，稳定可靠的便携式超声探伤仪，可用于各种钢板焊缝及锻件探伤，尤其适用于机械、能源、交通、石化等工业部门中流动性大的野外或高架空探伤作业；同时也可作为无损检测人员资格考核鉴定用标准化仪器。 【实验原理】 超声波探伤原理： 1．超声波的传播特性 声波是由物体的机械振动所发出的波动，它在均匀弹性介质中匀速传播，其传播距离与时间成正比。当声波的频率超过20000赫时，人耳已不能感受，即为超声波。声波的频率、波长和声速间的关系 是： f c =λ （1） 式中 λ——波长；c ——波速；f ——频率。 由公式可见，声波的波长与频率成反比，超声波则具有很短的波长。 超声波探伤技术，就是利用超声波的高频率和短波长所决定的传播特性。即： CTS-22A 超声探伤仪
（1）具有束射性（又叫指向性），如同一束光在介质中是直线传播的，可以定向控制。 （2）具有穿透性，频率越高，波长越短，穿透能力越强，因此可以探测很深（尺寸大）的零件。穿透的介质超致密，能量衰减越小，所以可用于探测金属零件的缺陷。 （3）具有界面反射性、折射性，对质量稀疏的空气将发生全反射。声波频率越高，它的传播特性越和光的传播特性接近。如超声波的反射、折射规律完全符合光的反射、折射规律。 利用超声波在零件中的匀速传播以及在传播中遇到界面时发生反射、折射等特性，即可以发现工件中的缺陷。因为缺陷处介质不再连续，缺陷与金属的界面就要发生反射等。如图1所示超声波在工件中传播，没有伤时，如图1a ，声波直达工件底面，遇界面全反射回来。当工件中有垂直于声波传播方向的伤，声波遇到伤界面也反射回来，如图1b 。当伤的形状和位置决定界面与声波传播方向有角度时，将按光的反射规律产生声波的反射传播。 2．超声波探伤仪的工作原理 超声波探伤仪首先是个超声波发生器，它利用交流电源和振荡电路，产生高频电脉冲，并可根据探伤要求调节脉冲的频率及发射能量。超声波探伤仪还具有将接受到的电脉冲依其能量的大小、时间的先后通过荧光显示屏显示出来的功能。其工作原理示于图2。发生器使示波管产生水平扫描线（一条亮线，代表时间轴），接收放大器使接受到的脉冲信号作用于示波管的垂直偏转板，并按信号收到的时间先后将水平扫描线的相应部位拉起脉冲值。始脉冲是仪器发射出去的原始脉冲信号，伤脉冲是超声波自工件内缺陷处返回的脉冲信号，底脉冲则是超声波自工件底部返回来的脉冲信号。由于超声波在工件内是匀速传播的，因此在工件内走过的路程越长，返回的时间越晚，所以底脉冲要比伤脉冲出现的晚，它们在荧光屏上的水平距离反应了超声波在工件内走过的距离。因此有: a b b I d = 则 I b b d a ?= （2） 式中:d ——工件表面至缺陷的距离。 I ——沿探测方向的工件厚度。 b ——伤脉冲到始脉冲的扫描刻度。 a b ——底脉冲到始脉冲的扫描刻度。 图1 超声波在工件中的传播
成都UT超声波探伤一级培训考试 1,<承压设备无损检测>JB/T4730-2005规定，下列说话正确的是：C A,斜探头近场分辨率应不小于6dB,只适用于横波 B,斜探头近场分辨率应不小于10dB,只适用于横波 C，斜探头远场分辨率应不小于6dB,只适用于纵波，横波 D,斜探头远场分辨率应不小于10dB,只适用于纵波，横波 2,调节超声波探伤仪的( A )旋钮会改变仪器的分辨力和近场盲区值 A.发射强度 B.深度范围 C.抑制 D.延迟 3.一个垂直线性的仪器，在不改变增益和发射强度的情况下，欲将显示屏上的波幅由80%降至10%高度，应衰减（C )dB. A.10 B.18 C.20 D.24 4.<承压设备无损检测>JB/T4730-2005规定，对焊缝缺陷长度进行超声检测时，扫查灵敏度应（ D ） A.不低于基准灵敏度 B.不低于评定线灵敏度 C.根据需要确定 D.以缺陷反射波高为基准，调至规定波高测量 5.母材厚度为26mm的平板对接接头，按<承压设备无损检测>JB/T4730-2005 B级检测技术规定，最有效的检测方法是（A ) A.一般用一种K值探头采用直射波法和一次发射法波在平板对接接头的单面双侧进行检测 B.一般用一种K值探头采用直射法在平板对接接头的单面双侧进行检测 C.一般用一种K值探头采用一次反射波法在平板对接接头的单面双侧进行检测 D.一般用两种K值探头采用一次反射波法在平板对接接头的双面双侧进行检测 6.当声程大于3N时，不考虑材质衰减的影响，若平底孔孔径相同，声程增加一倍，则工件平底孔的回波幅度将降低（ A ）dB. A.12 B.6 C.3 D.9
超声波的应用及危害 一、超声波简介 我们知道，当物体振动时会发出声音。科学家们将每秒钟振动的次数称为声音的频率，它的单位是赫兹。声波频率为20～20，000赫兹时，我们人类耳朵能够听到；当声波的振动频率大于20000赫兹或小于20赫兹时，我们便听不见了。我们把频率高于20000赫兹的声波称为“超声波”。 由于超声波的频率高，因此具有以下特点： （a）方向性好（几乎沿直线传播），能量易于集中； （b）穿透能力强，可在气体、液体、固体、固熔体等介质中有效传播，且可传播足够远的距离； （c）在媒质中传播时能产生巨大的作用力，如在液体介质中传播时，可在界面上产生强烈的冲击和空化现象。 二、超声波的应用 超声效应已广泛用于实际，主要有如下几方面： ①超声检验：超声波的波长比一般声波要短，具有较好的方向性，而且能透过不透明物质，这一特性已被广泛用于超声波探伤、测厚、测距、遥控和超声成像技术。超声成像是利用超声波呈现不透明物内部形象的技术。把从换能器发出的超声波经声透镜聚焦在不透明试样上，从试样透出的超声波携带了被照部位的信息（如对声波的反射、吸收和散射的能力），经声透镜汇聚在压电接收器上，所得电信号输入放大器，利用扫描系统可把不透明试样的形象显示在荧光屏上。上述装置称为超声显微镜。超声成像技术已在医疗检查方面获得普遍应用，在微电子器件制造业中用来对大规模集成电路进行检查，在材料科学中用来显示合金中不同组分的区域和晶粒间界等。声全息术是利用超声波的干涉原理记录和重现不透明物的立体图像的声成像技术，其原理与光波的全息术基本相同，只是记录手段不同而已（见全息术）。用同一超声信号源激励两个放置在液体中的换能器，它们分别发射两束相干的超声波：一束透过被研究的物体后成为物波，另一束作为参考波。物波和参考波在液面上相干叠加形成声全息图，用激光束照射声全息图，利用激光在声全息图上反射时产生的衍射效应而获得物的重现像，通常用摄像机和电视机作实时观察。 ②超声处理：利用超声的机械作用、空化作用、热效应和化学效应，可进行超声焊接、钻孔、固体的粉碎、乳化、脱气、除尘、去锅垢、清洗、灭菌、促进化学反应和进行生物学研究等，在工矿业、农业、医疗等各个部门获得了广泛应用。 ③基础研究：超声波作用于介质后，在介质中产生声弛豫过程，声弛豫过程伴随着能量在分子各自电度间的输运过程，并在宏观上表现出对声波的吸收（见声波）。通过物质对超声的吸收规律可探索物质的特性和结构，这方面的研究构成了分子声学这一声学分支。普通声波的波长远大于固体中的原子间距，在此条件下固体可当作连续介质。但对频率在1012赫以上的特超声波，波长可与固体中的原子间距相比拟，此时必须把固体当作是具有空间周期性的点阵结构。点阵振动的能量是量子化的，称为声子（见固体物理学）。特超声对固体的作用可归结为特超声与热声子、电子、光子和各种准粒子的相互作用。对固体中特超声的产生、检测和传播规律的研究，以及量子液体——液态氦中声现象的研究构成
超声波技术及其应用报告超声波技术在医疗上的应用 硕士研究生： 学号： 学科： 报告日期：
超声波技术及其应用报告 摘要 频率高于可听声频范围（20KHZ以上）的机械波，称为超声波（ultrasonic)，简称超声。它方向性好，穿透能力强，易于获得较集中的声能，在水中传播距离远，可用于测距、测速、清洗、焊接、碎石、杀菌消毒等。在医学、军事、工业、农业上有很多的应用。本文主要介绍超声波技术在医疗上的应用。主要由超声波在医疗检测上的应用和超声波在治疗上的应用两部分组成。主要内容包括B超，彩超，超声全息影像技术，超声波手术刀，超声波碎石技术。文章论述了这些超声波技术的基本原理，相比于传统技术的优缺点，存在的局限和发展前景，以及超声波技术要突破的一些技术瓶颈和将来的发展方向。由于篇幅及理论基础有限，本文避免了难以理解的公式推导和证明，只是定性地，原理性地介绍了超声波在医疗上应用的这些技术。 关键词：超声检测；手术刀；超声全息影像技术；超声碎石；超声理疗 - -I
超声波技术及其应用报告 - - II 目录 摘 要 ....................................................................................................................... I 1.1 技术应用的领域 (3) 1.2 技术应用特点及原理 (3) 1.3 国内外情况分析 (6) 1.3.1 国外情况 (7) 1.3.2 国内情况 (7) 1.4 系统组成 (7) 结论 (10) 参考文献 (11)
超声波测试实验 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。 超声波测试把超声波作为一种信息载体，它已在海洋探查与开发、无损检测与评价、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或冰山、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，利用超声波检验固体材料内部的缺陷、材料尺寸测量、物理参数测量等。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（B超诊断）和血流速度的测量（彩超诊断）等。 本实验将学习超声波的产生方法、传播规律和测试原理，通过对固体弹性常数的测量了解超声波在测试方面应用的特点；通过对试块尺寸的测量和人工反射体定位了解超声波在检验和探测方面的应用。 一、教学目的与要求 1、理解压电效应；了解超声波的产生和传播规律 2、学会使用探头测量超声波的声速 3、初步掌握超声探伤的原理 二、实验仪器 JDUT-2型超声波实验仪，双踪示波器， 三、实验原理 1、超声波的产生 能够产生超声波的方法很多，常用的有压电效应方法、磁致伸缩效应方法、静电效应方法和电磁效应方法等。我们把能够实现超声能量与其他形式能量相互转换的器件称为超声波换能器。一般情况下，超声波换能器既能用于发射又能用于接收。 在本实验中采用压电效应实现超声波信号与电信号的转换，即压电换能器，它是利用压电材料的压电效应实现超声波的发射和接收。 压电效应——某些固体物质，在压力（或拉力）的作用下产生形变，从而使物质本身极化，在物体相对的表面出现正、负束缚电荷，这一效应称为压电效应。 其物理机理如图1-1所示。通常具有压电效应的物质同时也具有逆压电效应，即当对施加电压后会发生变形。超声波探头利用逆压电效应产生超声波，而利用压电效应接收超声波。 图1-1 石英晶体的压电效应 2、脉冲超声波的产生及其特点 用于产生和接收超声波的材料一般被制成片状（晶片），并在其正反两面镀上导电层（如镀银层）作为正负电极。如果在电极两端施加一脉冲电压，则晶片发生弹性形变，随后发生
超声波的应用 超声效应已广泛用于实际，主要有如下几方面： 超声检验 超声波的波长比一般声波要短，具有较好的方向性，而且能透过不透明物质，这一特性已被广泛用于超声波探伤、测厚、测距、遥控和超声成像技术。超声成像是利用超声波呈现不透明物内部形象的技术。把从换能器发出的超声波经声透镜聚焦在不透明试样上，从试样透出的超声波携带了被照部位的信息（如对声波的反射、吸收和散射的能力），经声透镜汇聚在压电接收器上，所得电信号输入放大器，利用扫描系统可把不透明试样的形象显示在荧光屏上。上述装置称为超声显微镜。超声成像技术已在医疗检查方面获得普遍应用，在微电子器件制造业中用来对大规模集成电路进行检查，在材料科学中用来显示合金中不同组分的区域和晶粒间界等。声全息术是利用超声波的干涉原理记录和重现不透明物的立体图像的声成像技术，其原理与光波的全息术基本相同，只是记录手段不同而已（见全息术）。用同一超声信号源激励两个放置在液体中的换能器，它们分别发射两束相干的超声波：一束透过被研究的物体后成为物波，另一束作为参考波。物波和参考波在液面上相干叠加形成声全息图，用激光束照射声全息图，利用激光在声全息图上反射时产生的衍射效应而获得物的重现像，通常用摄像机和电视机作实时观 察。
超声处理 利用超声的机械作用、空化作用、热效应和化学效应，可进行超声焊接、钻孔、固体的粉碎、乳化、脱气、除尘、去锅垢、清洗、灭菌、促进化学反应和进行生物学研究等，在工矿业、农业、医疗等各个部门获得了广泛应用。 超声波清洗 清洗的超声波应用原理是由超声波发生器发出的高频振荡信号，通过换能器转换成高频机械振荡而传播到介质，清 洗溶剂中超声波在清洗液中疏密相间的向前辐射，使液体流动而产生数以万计的微小气泡，存在于液体中的微小气泡（空化核）在声场的作用下振动，当声压达到一定值时，气泡迅速增长，然后突然闭合，在气泡闭合时产生冲击波，在其周围产生上千个大气压力，破坏不溶性污物而使它们分散于清洗液中，当团体粒子被油污裹着而粘附在清洗件表面时，油被乳化，固体粒子即脱离，从而达到清洗件表面净化的目的。 超声波加湿器 理论研究表明，在振幅相同的条件下，一个物体振动的能量与振动频率成正比，超声波在介质中传播时，介质质点振动的频率很高，因而能量很大. 在中国北方干燥的冬季，如果把超声波通入水罐中，剧烈的振动会使罐中的水破碎成许多小雾滴，再用小风扇把雾滴吹入室内，就可以增加室内空气湿度，这就是超声波加湿器的原理。如咽喉炎、气管炎等疾病，很难利用血流使药物到达患
超声波的原理及其应用 目录 摘要......................................... 错误！未定义书签。 1. 绪论 (25) 2.超声波的基本原理 (26) 2.1什么是超声波 (26) 2.2波的传播 (26) 2.3超声波传播的特点 (32) 3.超声波的应用 (32) 3.1超声波传感器 (33) 3.2超声波测距 (34) 3.3超声波测量流量 (36) 3.4超声波提取技术 (39) 3.5超声清洗 (40) 3.6超声波在军事中的应用 (42) 3.7超声波技术在纳米材料制备中的应用 (42) 3.8超声波在医疗方面的应用 (43) 4. 后记 (44) 5. 致谢........................................ 错误！未定义书签。参考文献. (44) 湖北师范学院学士学位论文评审表................. 错误！未定义书签。
超声波的原理及其应用 1. 绪论 早在1830年，F·Savart曾用齿轮，第一次产生4 10 4.2?HZ的超声，1876年F·Galton用气哨产生4 3?Hz 的超声。1912年4月10日，泰坦尼克号 10 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。 我国解放前超声研究是个空白，超声学的研究始于1956年的12年科学规划。1959年超声应用（探伤、加工、种子处理、显示、医疗、粉碎、乳化及染料等）取得了进展。在基础研究反面也有相当深度，如棒的声振动、超声乳化和水中气泡的超声吸收问题；建立了分子声学试验设备，对弛豫吸收、悬浮体的声吸收进行了系列研究；建立了固体中超声衰减的测量设备；对粘弹性和可压缩流体的声速和衰减进行了深入研究。1965年开始研究了声表面波换能器。进入80年代，我国超声学面向实际应用。B超医疗开始投入生产；超声加工、超声研磨、超声焊接、超声清洗、超声催化与滤矿及超声技术育种等逐步开始形成一定规模的产业。压电复合换能器研制成功，窄脉冲短余振探头问世；PVDF新颖压电薄膜换能器及超声显微镜获得实用；高频压电材料LiNbO3研制成功和走向实用[2]。九十年代以来，在中国科学院声学研究所与南京大学声学研究所相继批准建立了国家级重点实验室。总之，我国的超声学研究过的巨大的发展，有些方面已达到国际先进水平。 超声技术是一门以物理、电子、机械及材料学为基础的、各行各业都要遇上的通用技术之一。在国民经济中，对提高产品质量，保障生产安全和设备安全运行，降低生产成本，提高生产效率特别具有潜在能力。因此，我国近十年来，对超声技术的应用研究十分活跃，涉及的应用范围非常广泛。但归纳起来，也无非是两大类：第一类是超声加工和处理技术；第二类就是超声检测与控制技术[3]，其他的超声理论和实验，实际上都是为这两类应用服务的。 超声加工和处理技术是利用高强度的超声波来改变物质的性质和状态
超声波探伤 1 序言 1.1 超声波检测技术的发展简史 尽管自古就对声学开展了研究，但是直到十九世纪中后期人类才知道存在自己听不到的高频声音（即超声波）。有趣的是，超声波的具体应用与 1912 年泰坦尼克号邮轮的沉没这一著名海难直接相关，当时所提出的及时发现水下冰山和障碍物的要求刺激了超声波的应用，其中英国科学家提出的利用超声波的束射性可以发现远距离水下目标的思想虽然未能付诸实施，但是直接推动了超声检测的研究和应用。一次世界大战后期，为了探测另一类更为危险的水下障碍物――潜水艇，超声波技术的实际应用再一次得到了有力推动，当时所发展的压电超声发生装置和石英晶体换能器等一直是超声检测的技术基础。 超声波应用于材料的无损检测领域起源于二十世纪二十年代末三十年代初，苏联和德国的科学家几乎同时报导了超声波在材料检测方面的应用，从此开创了一个全新的领域。二十世纪四十年代的整个十年都是在二次世界大战中度过的，战争对于技术发展的迫切要求再次成为超声检测技术进步的推动力。探测潜艇的超声波声纳得以广泛应用，但是其回波检测的思想对于短距离材料检测而言实在是超越了当时的电子技术水平，因此只能采用连续波透射法，这种探伤方法有很大的局限性，仅限于一些专业学院作研究用途或装置在少数几个冶金研究室内。战争以后，随着对超声波探伤原理和特性的不断深入了解，特别是脉冲反射法的应用、纵波、横波、板波和表面波相继发现并成功应用，超声波在无损检测方面优点也得以充分体现，因此在二十世纪四十年代末超声波探伤开始被用于解决一些严格的质量问题，并在冶金制造业得到了越来越广的应用。二十世纪六七十年代，随着半导体技术和计算机信息技术的进步，超声波探伤仪器和装备不断小型化，并出现了由电池供电的便携式超声波探伤仪器，同时新材料技术的发展也使新型的性能更为优越的压电材料得以广泛应用，相关的探伤方法、探伤标准和基准等也趋于成熟，因此超声波探伤在对产品质量有严格要求的航空航天、原子能工业、石油化工业、锅炉和压力容器行业、冶金制造业以及建筑业等得到了全面
超声波原理专题实验报告及论文 授课教师：王保军 学院：电气工程学院 专业：电气信息类(轨道牵引电气化) 班级：电气1109班 姓名： 学号： 电话： E-mail:
目录 实验一.超声波的产生与传播 (3) 一．实验方案 (3) 1.直探头延迟的测量 (3) 2.脉冲波频率和波长的测量 (3) 3.波型转换的观察与测量 (3) 4.折射角的测量 (4) 二．实验内容及要求 (5) 1.测量直探头的延迟 (5) 2.测量脉冲超声波频率和波长 (5) 3.波形转换的观察和测量 (5) 4.验证斯特令定律（选做） (5) 三．分析与思考 (5) 实验二.固体弹性常数的测量 (5) 一．实验方案 (5) 1.声速的直接测量方法 (5) 2.速的相对测量方法 (7) 二．实验内容与要求 (7) 1.测量直探头和斜探头的延迟 (7) 2.利用直探头测量铝试块的纵波声速 (7) 3.利用斜探头测量铝试块的横波声速 (7) 4.计算铝试块的杨氏模量和泊松系数 (8) 三．分析与思考 (8) 实验三.超声波探测 (8) 一．实验方案 (8) 1.声束扩散角的测量 (8) 2.直探头探测缺陷深度 (9) 4.斜探头测量缺陷的深度和水平距离 (9) 二．实验内容及要求 (10) 1.测量直探头的扩散角 (10) 2.探测CSK-IB试块中缺陷C的深度 (10) 3.探测CSK-IB试块中缺陷D的深度和距试块右边沿的距离 (11) 三．分析与思考 (11) 超声波原理及应用科技小论文 (11) ——超声波在工业及医学上的应用 (11) 四．论述 (12) 2.临界角的测量 (13) 五.结论 (14) 3.超声波探测 (15) 六.扩展——超声波在工业及医学上的应用 (18) 七、结语 (21)
超声波探伤基础培训教材之理论基础 第一章无损检测概述 无损检测包括射线检测（RT）、超声检测（UT）、磁粉检测（MT）、渗透检测（PT）和涡流检测（ET）等五种检测方法。主要应用于金属材料制造的机械、器件等的原材料、零部件和焊缝，也可用于玻璃等其它制品。 射线检测适用于碳素钢、低合金钢、铝及铝合金、钛及钛合金材料制机械、器件等的焊缝及钢管对接环缝。射线对人体不利，应尽量避免射线的直接照射和散射线的影响。 超声检测系指用A型脉冲反射超声波探伤仪检测缺陷，适用于金属制品原材料、零部件和焊缝的超声检测以及超声测厚。 磁粉检测适用于铁磁性材料制品及其零部件表面、近表面缺陷的检测，包括干磁粉、湿磁粉、荧光和非荧光磁粉检测方法。 渗透检测适用于金属制品及其零部件表面开口缺陷的检测，包括荧光和着色渗透检测。 涡流检测适用于管材检测，如圆形无缝钢管及焊接钢管、铝及铝合金拉薄壁管等。 磁粉、渗透和涡流统称为表面检测。 第二章超声波探伤的物理基础 第一节基本知识 超声波是一种机械波，机械振动与波动是超声波探伤的物理基础。 物体沿着直线或曲线在某一平衡位置附近作往复周期性的运动，称为机械振动。振动的传播过程，称为波动。波动分为机械波和电磁波两大类。机械波是机械振动在弹性介质中的传播过程。超声波就是一种机械波。 机械波主要参数有波长、频率和波速。波长?：同一波线上相邻两振动相位相同的质点间的距离称为波长，波源或介质中任意一质点完成一次全振动，波正好前进一个波长的距离，常用单位为米(m)；频率f：波动过程中，任一给定点在1秒钟内所通过的完整波的个数称为频率，常用单位为赫兹(Hz)；波速C：波动中，波在单位时间内所传播的距离称为波速，常用单位为米/秒（m/s）。 由上述定义可得：C=? f ，即波长与波速成正比，与频率成反比；当频率一定时，波速愈大，波长就愈长；当波速一定时，频率愈低，波长就愈长。 次声波、声波和超声波都是在弹性介质中传播的机械波，在同一介质中的传播速度相同。它们的区别在主要在于频率不同。频率在20~20000Hz之间的能引起人们听觉的机械波称为声波，频率低于20Hz的机械波称为次声波，频率高于20000Hz的机械波称为超声波。次声波、超声波不可闻。 超声探伤所用的频率一般在0.5~10MHz之间，对钢等金属材料的检验，常用的频率为1~5MHz。超声波波长很短，由此决定了超声波具有一些重要特性，使其能广泛用于无损探伤。 1. 方向性好：超声波是频率很高、波长很短的机械波，在无损探伤中使用的波长为毫米级；超声波象光波一样具有良好的方向性，可以定向发射，易于在被检材料中发现缺陷。 2. 能量高：由于能量（声强）与频率平方成正比，因此超声波的能量远大于一般声波的能量。 3. 能在界面上产生反射、折射和波型转换：超声波具有几何声学的上一些特点，如在介质中直线传播，遇界面产生反射、折射和波型转换等。