第六章 超声波检测技术基础
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超声波检测主要用于探测试件的内部缺陷,它的应用十分广泛。
所谓超声波是指超过人耳听觉,频率大于20千赫兹的声波。
用于检测的超声波,频率为0.4~25兆赫兹,其中用得最多的是1~5兆赫兹。
利用声响来检测物体的好坏,这种方法早已被人们所采用。
例如:用手拍拍西瓜听听是否熟了;敲敲磁碗,看看磁碗是否坏了等等。
但这些依靠人的听觉来判断的声音检测法,往往是凭人的经验,而且难于作出定量的表示。
在金属的探测中用的是高频率的超声波。
这是因为:1.超声波的指向性好,能形成窄的波束;2.波长短,小的缺陷也能较好地反射;3.距离分辨力好,分辨缺陷的能力高。
超声波探伤方法很多,但目前用得最多的是脉冲反射法,在显示超声信号方面,目前用得最多而且较为成熟的是A型显示。
下面主要叙述A型显示脉冲反射超声波探伤法。
《超声波检测技术基础知识概述》一、基本概念超声波检测技术是一种利用超声波在材料中传播的特性来检测材料内部缺陷、测量材料厚度、确定材料性质等的无损检测方法。
超声波是指频率高于 20kHz 的机械波,其在不同材料中的传播速度、衰减程度和反射特性各不相同,这些特性为超声波检测提供了基础。
超声波检测主要涉及到超声波的发射、传播和接收。
通常使用超声波探头作为发射和接收超声波的装置。
探头中的压电晶体在电信号的激励下产生超声波,并将接收到的超声波信号转换为电信号,以供后续分析处理。
二、核心理论1. 超声波的传播特性- 超声波在均匀介质中沿直线传播,其传播速度取决于介质的弹性模量和密度。
不同材料中的传播速度差异较大,例如在钢中的传播速度约为 5900m/s,在水中的传播速度约为 1480m/s。
- 超声波在传播过程中会发生衰减,衰减的原因主要包括散射、吸收和扩散等。
散射是由于材料中的不均匀性引起的,吸收是由于材料对超声波能量的吸收,扩散则是由于超声波在传播过程中的扩散效应。
- 当超声波遇到不同介质的界面时,会发生反射、折射和透射等现象。
反射波的强度取决于界面两侧介质的声阻抗差异,声阻抗差异越大,反射波越强。
2. 超声波检测原理- 脉冲反射法:通过发射短脉冲超声波,当超声波遇到缺陷或界面时,会产生反射波。
根据反射波的到达时间、幅度和波形等信息,可以确定缺陷的位置、大小和性质。
- 穿透法:将超声波发射探头和接收探头分别放置在被检测材料的两侧,通过检测透射超声波的强度和波形变化,来判断材料内部是否存在缺陷。
- 共振法:利用超声波在被检测材料中产生共振的原理,通过测量共振频率和共振幅度等参数,来确定材料的厚度、弹性模量等性质。
三、发展历程超声波检测技术的发展可以追溯到 19 世纪末期。
当时,人们开始研究超声波的特性和应用。
20 世纪初期,超声波检测技术开始应用于工业领域,主要用于检测金属材料的内部缺陷。
在第二次世界大战期间,超声波检测技术得到了快速发展,被广泛应用于军事工业中,如检测飞机、舰艇等装备的零部件。
超声波的基本知识1 超声波基本原理1.1 振动与波动机械振动:物体在平衡位置附近往复运动。
质量弹簧系统的运动;钟摆的摆动;水上浮标的浮动;担物行走时扁担的颤动;在微风中树梢的摇摆;振动的音叉、锣、鼓、琴弦等都是机械振动。
质量弹簧体系受力分析:虎克定律F=-k•x1.受力方向指向平衡位置2. 受力大小与质点偏离平衡位置的距离成正比单摆体系受力分析机械振动的三个特点:物体,平衡位置,回复力1. 物体:宏观的物体或细观的质点2. 平衡位置:通常是运动过程的中心(静止)位置3. 回复力:偏离平衡位置后,受到指向平衡位置的力确定性振动:可以用确定性的函数描述其运动规律最为简单的是简谐振动有限个简谐振动的叠加无限个简谐振动的叠加随机振动:不能预先确定的振动。
无法用确定性函数描述须用概率统计方法定量描述平稳随机振动:运动随机,概率统计参量稳定非平稳随机振动:运动随机,概率统计参量不稳定产生机械振动的根本原因:1. 偏离平衡位置2. 有与偏离平衡位置位移相关的回复力:指向平衡位置的力,使物体回到平衡位置振动能够持续的原因:1. 物体偏离平衡位置对应克服回复力时集聚的势能 2. 物体在回复力的作用下势能与动能的转换在回复力的作用下,物体回到平衡位置时,回复力减小到零,势能完全转化为动能,此时惯性使其偏离到平衡位置的另一边,克服新产生的回复力,直至达到最大偏离位置,动能完全转化为势能。
循环往复。
质点(细观)振动细观意义上,构成物体的各个部分构成相互作用体系,通常相互之间处于虎克定律意义下的平衡状态,物体某一部分如果相对于其他部分的发生位移,将导致其他部分对其产生“回复力”,促其回到其平衡位置,产生振动。
质点(细观)振动时质点的相互作用1. 前述的质量弹簧体系和单摆体系都有一个固定的支点,刚度无穷大,物体的运动对支点无影响。
2. 质点体系相互之间是等价的,此时自然会引出一个问题,一个质点运动时对其他质点有什么影响呢?①. 关注点在一个质点时,看到的是质点在振动。
超声波检测培训资料超声波检测是一种广泛应用于工业领域的无损检测技术。
它通过利用超声波在材料中传播的特性,实现对材料内部缺陷的识别和定位。
本文将介绍超声波检测的原理、应用和常见技术。
一、超声波检测的原理超声波是指频率超过人类听觉范围(20kHz)的声波。
利用超声波进行无损检测的原理是基于声波在材料中传播和反射的特性。
当超声波通过材料时,会与材料内部的缺陷或界面发生反射、散射和折射。
通过对反射信号的分析,可以判断材料内部的缺陷类型、大小和位置。
二、超声波检测的应用超声波检测在工业领域有着广泛的应用。
其中,最常见的应用领域包括:1. 制造业:超声波检测可以用于检测金属、塑料等材料的质量,如焊缝、夹层、内部粗糙度等。
2. 航空航天:超声波检测可用于监测飞机结构的健康状况,检测飞机表面和内部的裂纹、腐蚀等缺陷。
3. 建筑工程:超声波检测可用于检测混凝土结构中的空洞、裂缝等缺陷,保证建筑物的安全性。
4. 医学领域:超声波检测被广泛运用于医学影像学,用于诊断人体内部器官的异常结构和缺陷。
三、超声波检测的常见技术超声波检测技术包括纵波检测和横波检测两种主要方法。
纵波传播方向与超声波传播方向相同,适用于检测近表层的缺陷;横波传播方向与超声波传播方向垂直,适用于检测材料内部的缺陷。
常见的超声波检测技术包括:1. 脉冲回波技术(Pulse-Echo Technique):将超声波发射到材料中,当超声波与缺陷相遇时,一部分超声波被缺陷反射回来,再由接收器接收。
通过测量发射超声波到接收超声波的时间差,可以计算出缺陷的位置和深度。
2. 相控阵技术(Phased Array Technology):利用多个发射和接收元件,可以控制超声波的入射角度和聚焦位置,从而实现对被检测物体内部的全面扫描。
相控阵技术具有快速、高效、灵活的特点,在航空航天等领域得到广泛应用。
3. 合成孔径成像技术(Synthetic Aperture Focusing Technique):通过整合多个超声波回波信号,可以获得高分辨率的图像。