超声波检测方法分类与特点

超声波检测基础知识简介超声波检测通常是指通过声波的反射、散射等物理现象对实物进行检测和分析的一种非破坏性检测技术。

超声波具有频率高、穿透力强、灵敏度高、特性稳定等优点，被广泛应用于工业、医学、环保等领域中。

超声波的基本原理超声波是指频率大于20kHz的声波。

超声波在物质中传播的速度受到物质密度、弹性模量和泊松比等因素的影响。

当超声波遇到物体表面或内部结构发生反射或散射时，会在探头中产生电信号，通过信号处理和分析，就可以获得物体的内部结构信息。

超声波探测技术超声波探测系统主要包含以下三个部分：超声发生器、超声探头和信号分析仪。

超声发生器负责产生超声波信号，超声探头负责将超声波信号传递到被测物体中，信号分析仪负责对超声波信号进行处理和分析。

超声波探测技术可以分为接触式和非接触式两种方式。

接触式超声波探测需要将超声探头直接贴附于被测物体表面，适用于对表面缺陷进行检测。

非接触式超声波探测通过传播空气中的超声波来检测物体内部结构，适用于一些特殊要求的场合。

超声波检测应用领域超声波检测技术被广泛应用于工业、医学、环保等领域。

在工业领域中，超声波检测技术可以用于检测金属、非金属材料的缺陷、变形等情况，被广泛应用于航空、汽车、管道等领域。

在医学领域中，超声波检测技术可以用于对人体内部组织器官进行检测和诊断，被广泛应用于心脏、腹部、肝脏等区域。

在环保领域中，超声波检测技术可以用于对大气、水等环境因素进行监测和分析。

超声波检测的优缺点超声波检测技术具有频率高、分辨率高、不破坏被测物体等优点。

同时，超声波检测技术也存在检测深度限制、检测结果易受表面状态影响等缺点。

因此，在选择超声波检测技术时，需要综合考虑其优缺点和适用场合。

超声波检测技术是一种非破坏性检测技术，具有广泛的应用领域和优点。

未来，随着科技的不断发展，超声波检测技术将会发挥更加重要的作用，为人们的生产生活带来更多的便利和贡献。

简述超声检测的特点
超声检测是一种非破坏性测试技术，通过利用超声波在材料内传播和反射的特性来检测材料的缺陷、结构和性质。

以下是超声检测的几个主要特点：
1. 非破坏性：超声检测是一种非破坏性的测试方法，它不需要对被测物进行破坏性的改变或损坏，可以在不影响被测物完整性的情况下进行检测。

这使得超声检测成为许多应用领域中首选的测试技术。

2. 高灵敏度：超声波能够探测到微小的缺陷或结构变化。

通过分析超声波的传播时间、振幅和频谱等参数，可以确定并量化材料中的缺陷、裂纹、孔洞、界面等。

3. 宽波束和方向性：超声波的传播具有宽波束和方向性。

这意味着可以通过调整超声探头的位置和角度来对被测物进行全方位的检测。

同时，超声波也可以被聚焦到特定的区域，提高检测的分辨率和准确性。

4. 实时性：超声检测具有实时性，可以立即获取到检测
结果。

这使得超声检测在工业生产线上广泛应用，可以实时监测材料的质量和性能。

5. 适应性广：超声检测适用于多种材料，包括金属、塑料、陶瓷、复合材料等。

不同材料对超声波的传播和反射特性有所不同，但超声检测技术可以根据具体材料的特性进行调整和优化。

6. 深度探测：超声波在材料中传播时能够穿透一定的深度，从而可以检测到位于被测物内部的缺陷和结构。

这使得超声检测对于深部缺陷的探测非常有效。

总的来说，超声检测具有非破坏性、高灵敏度、宽波束和方向性、实时性、适应性广以及深度探测等特点，使其在材料科学、工程、医学、航空航天等领域得到广泛应用。

第三章 超声波探伤的通用方法和基础技术第一节 超声波探伤方法分类及特点超声波探伤的实质是：首先将工件被检部位处于一个超声场中，工件若无不连续分布(如无缺陷等)，则超声场在连续介质中的分布是正常的。

若工件中存在不连续分布(如有缺陷等)，则超声波在异质界面上产生反射、折射和透射，使超声场的正常分布受到干扰。

使用一定的方法测出这种异常分布相对于正常分布的变化，并找出它们之间变化规律，这就是超声波探伤的任务。

超声波探伤有许多方法，如将它们逐一分类，一般可用以下几种：下面仅以实际探伤中较为常用的方法和特点作一简介。

一、脉冲反射法和穿透法超声波在传播过程中遇到缺陷会产生反射、透射及缺陷后侧声影，按以上这些引起声场异常变化的不同原理，可将检测方法分为脉冲反射和穿透法(又称阴影法)，前者以检测缺陷的反射声压(或声能)大小来确定缺陷量值，后者以测定缺陷对超声波的正常传播的遮挡所造成的声影大小来确定缺陷的量值。

图3–1和图3–2所示为这两者的工作原理图。

目前，超声波探伤中常用脉冲反射法，与穿透法相比，脉冲反射法有如下特点： 1. 灵敏度高对于穿透法，只有当超声声压变化大于20%以上时才有可能检测，它相当于声压只降低超声波探伤直接接触法 液浸法 按缺陷显示方式分按超声波传播方式分 按探伤工作原理分按探伤波型分按超声波耦合方式分按探头数量分穿透法脉冲反射法连续波法 脉冲波法A 型显示法B 型显示法单探头法双探头法纵波法横波法 表面波法2dB。

由于探头晶片尺寸有一定大小及缺陷本身的声衍射现象，要获得大于20%声压变化量，缺陷对声传播遮挡面积已相当大了。

对于脉冲反射法，缺陷反射波声压仅是入射声压的1%时，探伤仪就已经能够检出，此时，与缺陷反射声压相对应的反射面积是很小的。

2. 缺陷定位精度高脉冲反射法可利用缺陷反射波的传播时间，通过扫描速度(即时间轴比例)调节，对缺陷进行正确定位。

而穿透法只能以观察接收波形高低来确定缺陷面积，而波形所处位置不能表示缺陷声程，即处于不同部位的相同面积的缺陷，其接收波形高度相等，位置不变，见图3–3所示。

第三章超声波探伤的通用方法和基础技术第二节超声波探伤的基本方法一、超声波探伤的缺陷定位原理脉冲反射法超声波探伤中对缺陷位置的确定，通常以探头所在的探测面作为测量基准。

由于示波管水平刻度线经时间轴比例适当调整后，它就能指示相应的距离，所以时间轴比例的调整(即探测范围调整)是缺陷定位中的重要环节。

1. 直探头纵波探伤直探头纵波探伤时，探测范围的调整可借助标准试块或对比试块进行，也可直接利用工件大平底面。

调节时应同时校正零位，使声程原点与水平刻度零位相互一致，按照需要调整的探测范围选择适当厚度的试块，以便得到两个以上的底面回波。

这是因为发射脉冲前沿位置与声程原点不一定一致，用一次底面反射(一个基准回波)不能正确调整探测范围和校正零位的缘故。

例如，调整钢中200mm的探测范围时，可用IIW试块厚度100mm作探测基准，调节深度粗调与细调，以及水平旋钮，使测距为100mm的一次底波B1和二次底波B2分别位于水平刻度的5格和10格处(见图3–16所示)，此时，时间轴水平刻度每格代表钢中声程20mm。

图3–16 直探头纵波探伤时探测范围调整2. 斜探头横波探伤斜探头横波探伤的定位方法不像直探头纵波探伤那样只用单一的声程定位，而有声程定位、水平定位和深度定位之分。

同时，为使定位计算方便，通常将斜探头入射点作为声程原点，并经零位校正后，声程原点与时间轴零位相一致。

这样，有机玻璃中一段纵波声程移在零位左边，零位右边的时间轴刻度直接表示了工件中反射体的声程、水平距或深度距离，读数方便。

图3–17为用斜探头横波进行焊缝探伤的示例。

图3–17 焊缝中缺陷的定位方法由图可知，所谓声程定位，即示波屏上显示的缺陷波前沿所对应的时间轴刻度，表示了缺陷距入射点的斜声程W ；水平定位则表示缺陷距入射点的水平距离x ；深度定位则表示缺陷距探测面的深度y 。

虽然它们确定缺陷位置的方法有所区别，但实际上经过简单的三角关系计算，可以很方便地进行相互换算。

四种惯例无损检测方法的比较无损检测就是利用声、光、磁和电等特征，在不伤害或不影响被检对象使用性能的前提下，检测被检对象中能否存在缺点或不平均性，给出缺点的大小、地点、性质和数目等信息，从而判断被检对象所处技术状态 (如合格与否、节余寿命等 )的全部技术手段的总称。

常用的无损检测方法：超声检测 (UT)、磁粉检测 (MT)、液体浸透检测 (PT)及 X 射线检测 (RT)。

超声波检测 (UT)1、超声波检测的定义：经过超声波与试件互相作用，就反射、透射和散射的波进行研究，对试件进行宏观缺点检测、几何特征丈量、组织构造和力学性能变化的检测和表征，并从而对其特定应用性进行评论的技术。

2、超声波工作的原理：主假如鉴于超声波在试件中的流传特征。

声源产生超声波，采纳必定的方式使超声波进入试件；超声波在试件中流传并与试件资料以及此中的缺点互相作用，使其流传方向或特色被改变；改变后的超声波经过检测设施被接收，并可对其进行办理和剖析；依据接收的超声波的特色，评估试件自己及其内部能否存在缺点及缺点的特征。

3、超声波检测的长处：a.合用于全部金属、非金属和复合资料等多种制件的无损检测；b.穿透能力强，可对较大厚度范围内的试件内部缺点进行检测。

如对金属材料，可检测厚度为 1～2mm 的薄壁管材和板材，也可检测几米长的钢锻件；c.缺点定位较正确；d.对面积型缺点的检出率较高；e.敏捷度高，可检测试件内部尺寸很小的缺点；f.检测成本低、速度快，设施轻巧，对人体及环境无害，使用较方便。

4、超声波检测的限制性a.对试件中的缺点进行精准的定性、定量仍须作深入研究；b.对拥有复杂形状或不规则外形的试件进行超声检测有困难；c.缺点的地点、取向和形状对检测结果有必定影响；d.材质、晶粒度等对检测有较大影响；e.以常用的手工 A 型脉冲反射法检测时结果显示不直观，且检测结果无直接目睹记录。

5、超声检测的合用范围a.从检测对象的资料来说，可用于金属、非金属和复合资料；b.从检测对象的制造工艺来说，可用于锻件、铸件、焊接件、胶结件等；c.从检测对象的形状来说，可用于板材、棒材、管材等；d.从检测对象的尺寸来说，厚度可小至1mm，也可大至几米；e.从缺点部位来说，既能够是表面缺点，也能够是内部缺点。

超声波探伤方法的分类及特点超声波探伤有许多方法，如将它们逐一分类，一般可用以下几种方法一. 按原理分类超声波探伤方法按原理分类，可分为脉冲反射法、衍射时差法、穿透法和共振法。

1. 脉冲反射法超声波探头发射脉冲波到被检试件内，遇到工件内部不连续或工件边界产生反射声波，再由探头接收，由此判别工件中是否存在缺陷，根据反射波的情况来检测试件缺陷的方法，称为脉冲反射法，是超声检测常用的基础检测方法。

脉冲反射法包括缺陷回波法、底波高度法和多次底波法。

脉冲反射法分类如下：一次脉冲反射法如下图所示。

当工件中无缺陷时，荧光屏上只有始波T与一次底波B。

当工件中有小缺陷时，始波与底波之间出现缺陷F，缺陷波高与其反射面积有关，此时底波幅度会有下降。

当工件中缺陷大于声束直径时，底波消失，荧光屏上只有始波和缺陷波。

多次脉冲反射法这是以多次底面脉冲回波为依据进行探伤的一种方法，超声波在具有平行表面的工件中传播，若无缺陷时，声波经底面反射回探头，一部分能量被探头接收，得到一次底波B1，另一部分能量又折回底面再被探头接收，得到二次底波B2，剩余能量再折回探头，如此往复多次，得到底面多次回波，直至声能完全耗尽为止。

根据多次底波波幅递减的快慢，可用以判断工件材质衰减情况及有无对声能吸收大的缺陷，也可以用来判断工件中缺陷的严重程度，这种方法在板材探伤中经常用到，具有较好的优越性。

2.衍射时差法（TOFD）1）. 方法原理超声波入射到缺陷端部，会在缺陷端部较大角度范围内产生衍射波，检测衍射波就能确定缺陷存在，根据衍射波传播时间差来确定缺陷高度，缺陷产生衍射波本身波高不作为缺陷定量依据。

采用的波型为纵波，其原因是纵波声速比横波快，纵波先被探头接收，使缺陷信号解释简化。

TOFD法检测时适用双探头，分别置于焊缝两侧，其中一个作为发射探头，另一个作接收探头（见教材图5-4），在无缺陷部位，当发射探头发出超声波后，首先到达接收探头的是直通波，后面到达接收探头的是底面反射波。

超声波无损检测一、超声波无损检测基本介绍超声检测（UT）是利用其在物质中传播、界面反射、折射(产生波型转换)和衰减等物理性质来发现缺陷的一种无损检测方法，应用较为广泛。

按其工作原理不同分为：共振法、穿透法、脉冲反射法超声检测;按显示缺陷方式不同分为： A型、B型、C型、3D型超声检测；按选用超声波波型不同分为：纵波法、横波法、表面波法超声检测；二、超声波的产生（发射）与接收（1）超声波的物理本质：它是频率大于2万赫兹的机械振动在弹性介质中的转播行为。

即超声频率的机械波。

一般地说，超声波频率越高，其能量越大，探伤灵敏度也越高。

超声检测常用频率在 0.5～10 MHZ。

（2）超声波的产生机理——利用了压电材料的压电效应。

压电效应：某些电介质在沿一定方向上受到外力的作用而变形时，其内部产生极化现象，同时在它的两个相对表面上出现正负相反的电荷。

当外力去掉后，它又会恢复到不带电的状态，这种现象称为正压电效应。

当作用力的方向改变时，电荷的极性也随之改变。

相反，当在电介质的极化方向上施加电场，这些电介质也会发生变形，电场去掉后，电介质的变形随之消失，这种现象称为逆压电效应，或称为电致伸缩现象。

(3) 超声波的发射与接收①发射——在压电晶片制成的探头中，对压电晶片施以超声频率的交变电压，由于逆压电效应，晶片中就会产生超声频率的机械振动——产生超声波；若此机械振动与被检测的工件较好地耦合，超声波就会传入工件——这就是超声波的发射。

②接收——若发射出去的超声波遇到界面被反射回来，又会对探头的压电晶片产生机械振动，由于正压电效应，在晶片的上下电极之间就会产生交变的电信号。

将此电信号采集、检波、放大并显示出来，就完成了对超声波信号的接收。

可见，探头是一种声电换能元件，是一种特殊的传感器，在探伤过程中发挥重要的作用3．超声波检测方法的分类（1）按原理分类：超声波探伤方法按原理分类，可分为脉冲反射法、穿透法和共振法。

a脉冲反射法:超声波探头发射脉冲波到被检试件内，根据反射波的情况来检测试件缺陷的方法，称为脉冲反射法。

绪论过程设备是各个工业部门不可缺少的重要生产设备，用于供电，供热，和储存各种工业原料及产品，完成工业生产过程必须的各种物理过程和化学反应，因此它成为石油，化工，电站，核能和军工等工业部门的重要生产装备。

其制造工艺以焊接为主，质量要求比较高。

焊缝质量直接决定着压力容器的使用安全和使用寿命，因此在制造和使用过程中的焊缝检测显得尤为重要，故需要寻找一种高效，经济，简便可行的无损检测技术及缺陷评定的方法。

无损检测技术主要包括超声检测，射线检测，磁粉检测，渗透检测，涡流检测和声发射等检测技术。

其中超声波探伤和射线探伤是检测压力容器焊缝内部缺陷的主要手段。

超声波探伤以其探伤距离大，探伤装置体积小，重量轻，便于携带，检测速度快，检测费用低等优势，在过程设备制造和检测工作中得到越来越多的应用。

如今，一些过程设备的检验，检测及缺陷评定仍存在很大问题，其检验、检测要求难以统一，制造质量难以保证。

给设备的维护和管理带来很大难度。

焊接缺陷的类型主要包括未焊透，未熔合，裂纹，气孔及夹渣等。

这些缺陷如不进行定期检查及有效的安全评定而盲目使用势必会造成重大恶性事故，给企业带来重大的经济损失，因此怎样实现对焊缝内部缺陷精确定位，定量和定性分析及缺陷评定，是需迫切解决的课题。

在焊缝缺陷检测中，超声检测是目前公认的最有效的常规无损检测方法之一，与其它常规检测相比具有明显的优势。

基于以上原因，本文重点研究焊缝内部缺陷的超声波检测方法，从而对焊接缺陷进行有效的安全评定。

1超声波检测的原理及其特点1.1设计任务书设计目的：为了让我们充分了解超声波检测的方法及原理，以及操作步骤和注意事项，并为我们以后工作打好良好的基础。

设计内容：详细介绍了超声波检测的原理及特点，并以中厚板横焊缝为例介绍了超声波检测的仪器设备，以及检测过程和缺陷评定等内容，最后还介绍了现场探伤，缺陷定位和长度测量的具体方法，并通过标准对检测中的缺陷进行了等级评定并得出了检测工艺卡。

超声波声学特性测量与分析方法研究超声波是一种机械波，具有高频、高能量和高穿透力的特点。

在科学研究和工业应用中，超声波的声学特性测量和分析方法起着重要的作用。

本文将探讨超声波声学特性的测量与分析方法的研究。

1. 超声波声学特性的测量方法超声波声学特性的测量方法主要包括干涉法、衍射法、散射法和共振法等。

其中，干涉法是一种常用的测量方法。

通过将超声波与参考波进行干涉，可以测量出超声波的相位差，从而得到超声波的频率和振幅。

衍射法则是利用超声波在物体表面的衍射现象进行测量。

通过测量衍射波的幅度和相位差，可以得到超声波的传播速度和衰减系数。

散射法则是利用超声波在物体内部的散射现象进行测量。

通过测量散射波的振幅和相位差，可以得到物体的结构和性质。

共振法是利用物体在共振频率下的特殊响应进行测量。

通过测量共振频率和共振曲线的形状，可以得到物体的弹性模量和损耗因子。

2. 超声波声学特性的分析方法超声波声学特性的分析方法主要包括频谱分析、波形分析和图像分析等。

频谱分析是将超声波信号转换为频谱图进行分析。

通过分析频谱图的峰值位置和峰值强度，可以得到超声波的频率和振幅。

波形分析是对超声波信号的波形进行分析。

通过分析波形的形状、周期和幅度变化，可以得到超声波的相位和振幅。

图像分析则是将超声波信号转换为图像进行分析。

通过分析图像的亮度、对比度和纹理等特征，可以得到超声波的传播路径和物体的结构。

3. 超声波声学特性测量与分析方法的应用超声波声学特性测量与分析方法在科学研究和工业应用中有着广泛的应用。

在材料科学领域，超声波声学特性的测量与分析可以用于材料的弹性模量和损耗因子的研究。

在医学领域，超声波声学特性的测量与分析可以用于医学影像的获取和疾病的诊断。

在工业领域，超声波声学特性的测量与分析可以用于材料的质量检测和缺陷检测。

总结起来，超声波声学特性测量与分析方法的研究对于科学研究和工业应用具有重要意义。

通过选择合适的测量方法和分析方法，可以准确地获取超声波的声学特性，进而深入研究物体的结构和性质。

超声波检测技术在半导体晶片检测中的应用随着科技的不断发展，半导体晶片逐渐成为人们生活中不可或缺的基础元件。

在半导体晶片生产中，检测是至关重要的一步，因为只有通过严格的检测才能保证生产出来的晶片质量稳定可靠。

而超声波检测技术则成为了半导体晶片检测中的一种常用技术，下面我们就来了解一下超声波检测技术在半导体晶片检测中的应用。

一、超声波检测技术的原理及特点超声波检测技术是指通过超声波在被测物体中进行传播、反射、衍射等过程，来检测物体的性质和结构的一种技术手段。

这种技术主要可分为脉冲回波法和多普勒效应法两种。

超声波检测技术具有以下几个显著的特点：1、非接触性：由于其探测原理，超声波检测技术不需要与被测物体有任何接触，只需将探头靠近被测物体即可进行检测。

2、高精度：超声波检测技术具有较高的精度，可检测到微小的变化，并可对被测物体进行精确定位。

3、高效率：超声波检测技术在检测速度方面非常快，能够实现快速的检测和诊断。

二、超声波检测技术在半导体晶片检测中的应用超声波检测技术在半导体晶片检测中的应用主要体现在以下几个方面：1、晶片的外壳检测：半导体晶片在生产过程中，通常需要进行外包装，这就需要对外包装进行检测。

超声波检测技术可以通过对外包装进行超声波探测，检测出外包装是否完好，以及是否存在裂口、孔洞等问题，从而保证晶体芯片包装过程的质量。

2、结合层检测：半导体晶片通常都是由不同的层级结合而成，如晶圆、芯片、电极等，并需要通过焊接等方式进行连接。

这就需要在生产过程中对这些连接进行检测。

超声波检测技术可以通过对芯片与电极之间的结合层进行超声波探测，来检测结合层的质量，从而保证芯片电极连接的可靠性。

3、芯片的缺陷检测：在半导体晶片生产过程中，由于种种原因，可能会出现芯片的缺陷，例如裂缝、气泡、金粒等。

这些缺陷会严重影响芯片的性能。

超声波检测技术可以通过对芯片进行超声波探测，检测出芯片内部是否存在缺陷，从而保证芯片性能的稳定。