北京市机械工程学会无损检测分会超声波检测(UT)II级人员培训班
笔试考卷
单
位：
姓名：
评
分：
日期：
一是非判断题(在每题后面括号内打“X”号表示“错误”，画“○”表示正确)
(共20题，每题1.5分，共30分)
1.质点完成五次全振动所需要的时间，可以使超声波在介质中传播五个波长的距离(0)
2.超声波检测时要求声束方向与缺陷取向垂直为宜(0)
3.表面波、兰姆波是不能在液体内传播的(0)
4.纵波从第一介质倾斜入射到第二介质中产生的折射横波其折射角达到90°时的纵波入射角称为第一临界角(X)
5.吸收衰减和散射衰减是材料对超声能量衰减的主要原因(0)
6.我国商品化斜探头标称的角度是表示声轴线在任何材料中的折射角(X)
7.超声波探头的近场长度近似与晶片直径成正比,与波长成反比(0)
8.根据公式：C=λ·f 可知声速C与频率f成正比，同一波型的超声波在同一材料中传播时高频的声波传播速度比低频大(X)
9.一台垂直线性理想的超声波检测仪，在线性范围内其回波高度与探头接收到的声压成正比例(0)
10.在人工反射体平底孔、矩形槽、横孔、V形槽中，回波声压只与声程有关而与探头折射角度无关的是横孔(0)
11.用sinθ=1.22λ/D公式计算的指向角是声束边缘声压P1与声束中心声压P0之比等于0%时的指向角(0)
12.水平线性、垂直线性、动态范围属于超声波探头的性能指标(X)
13.入射点、近场长度、扩散角属于超声波检测仪的性能指标(X)
14.在超声波检测中，如果使用的探测频率过低，在探测粗晶材料时会出现林状回波(X)
15.钢板探伤中，当同时存在底波和伤波时，说明钢板中存在小于声场直径的缺陷(0)
16.探测工件侧壁附近的缺陷时，探伤灵敏度往往会明显偏低，这是因为有侧壁干扰所致(0)
17.耦合剂的用途是消除探头与工件之间的空气以利于超声波的透射(0)
18.按照经典理论，超声波检测方法所能检测的最小缺陷尺寸大约是(λ/2)(0)
19.按JB/T4730-2005.3标准检验钢板时，相邻间距为70mm的两个缺陷，第一缺陷指示面积为20cm2，指示长度为50mm，第二缺陷指示面积为25cm2，指示长度为75mm，则此张钢板(1x1m)为II级(0)
20.外径400mm，内径300mm压力容器用低合金钢筒形锻件，可按JB/T4730-2005.3标准检验(X)
二选择题(将认为正确的序号字母填入题后面的括号内，只能选择一个答案)
(共30题，每题1.5分，共45分)
1.工业超声波检测中,产生和接收超声波的方法,最经常利用的是某些晶体的(c)
a.电磁效应
b.磁致伸缩效应
c.压电效应
d.磁敏效应
2.对于无损检测技术资格等级人员,有权独立判定检测结果并签发检测报告的是(d)
a.高级人员
b.中级人员
c.初级人员
d.a和b
e.以上都可以
3.焊缝中常见的缺陷是下面哪一组?(b)
a.裂纹,气孔,夹渣,白点和疏松
b.未熔合,气孔,未焊透,夹渣和裂纹
c.气孔,夹渣,未焊透,折叠和缩孔
d.裂纹,未焊透,未熔合,分层和咬边
4. GB/T 9445-1999无损检测人员资格鉴定与认证规定的证书一次有效期最长为(b)
a.3年
b.5年
c.10年
d.15年
5.下列材料中声速最低的是(a)：a.空气 b.水 c.铝 d.不锈钢
6.一般来说，在频率一定的情况下，在给定的材料中，横波探测缺陷要比纵波灵敏，这是因为(a)
a.横波比纵波的波长短
b.在材料中横波不易扩散
c.横波质点振动的方向比缺陷更为灵敏
d.横波比纵波的波长长
7.超过人耳听觉范围的声波称为超声波，它属于(c)
a.电磁波
b.光波
c.机械波
d.微波
8.波长λ、声速C、频率f之间的关系是(a)：a.λ=c/f b.λ=f/c c.c=f/λ
9.如果超声波频率增加，则一定直径晶片的声束扩散角将(a)
a.减少
b.保持不变
c.增大
d.随波长均匀变化
10.有一个5P20x10 45°的探头，有机玻璃楔块内声速为2730m/s，被检材料(碳钢)中的声速为3230m/s，求入射角α的公式为(b)
a.sinα=(3230/2730)·sin45°
b.α=sin-1(3230/2730)·sin 45°
c.t gα=(3230/2730)·Sin45°
11.为减小超声波通过介质时的衰减和避免林状回波，宜采用(d)进行探伤
a.高频率、横波
b.较低频率、横波
c.高频率、纵波
d.较低频率、纵波
12.缺陷反射能量的大小取决于(d)
a.缺陷尺寸
b.缺陷方位
c.缺陷类型
d.以上都是
13.靠近探头的缺陷不一定都能探测到，因为有(c)
a.声束扩散
b.材质衰减
c.仪器阻塞效应
d.折射
14.超声波在介质中的传播速度主要取决于(d)
a.脉冲宽度
b.频率
c.探头直径
d.超声波通过的材质和波型
15.声束在何处开始超过晶片直径？(b)：a.1.67倍近场 b.三倍近场 c.从晶片位置开始
16.超声波检测中对探伤仪的定标(校准时基线)操作是为了(c)
a.评定缺陷大小
b.判断缺陷性质
c.确定缺陷位置
d.测量缺陷长度
17.用对比试块对缺陷作定量评定,已知工件中缺陷埋藏深度为22mm,验收标准为Φ1.2mm平底孔当量,则应选用同材料对比试块中的(c)进行比较:
a.Φ3-20mm
b.Φ2-25mm
c.Φ1.2-25mm
d.Φ1.2-20mm
18.锻件探伤中,如果材料的晶粒粗大,通常会引起(d)
a.底波降低或消失
b.有较高的"噪声"显示
c.使声波穿透力降低
d.以上全部
19.采用试块对比法探伤时，由于工件表面粗糙，会造成声波传播的损耗，其表面补偿应为
(c)：a.2dB b.4dB c.用实验方法测定的补偿dB值 d.对第一种材料任意规定的补偿dB值
20.检验钢材用的商品化60°斜探头,探测铝材时,其折射角(a)
a.大于60°
b.等于60°
c.小于60°
d.以上都可能
21.为使经折射透入第二介质的超声波只有横波，纵波在第一介质的入射角应(c)
a.大于第二临界角
b.小于第一临界角
c.在第一和第二临界角之间
d.在第二和第三临界角之间
22.用纵波直探头探伤,找到缺陷最大回波後,缺陷的中心位置(d)
a.在任何情况下都位于探头中心正下方
b.位于探头中心左下方
c.位于探头中心右下方
d.未必位于探头中心正下方
23.超声波检测条件的主要考虑因素是(f)
a.工作频率
b.探头和仪器参数
c.耦合条件与状态
d.探测面
e.材质衰减
f.以上都是
24.锻件探伤中,荧光屏上出现"林状(丛状)波"时,是由于(d)
a.工件中有小而密集缺陷
b.工件中有局部晶粒粗大区域
c.工件中有疏松缺陷
d.以上都有可能
25.铸钢件超声波探伤的主要困难是(d)
a.材料晶粒粗大
b.声速不均匀
c.声阻抗变化大
d.以上全部
26.当用双晶直探头在管材上测厚时，应使探头隔声层的方向与管材轴向(c)
a.平行
b.成45°角
c.垂直
d.成60°角
27.按JB/T4730-2005.3标准规定，在一张钢板上有一指示长度为55mm的缺陷，其指示面积为20cm2，则该张钢板为(d) a.I级 b.II级 c.不合格 d.其级别评定要视位置而定
28.按JB/T4730-2005.3标准规定，缺陷指示长度小于10毫米时，其长度应记为(d)
a.8毫米
b.6毫米
c.3毫米
d.5毫米
29.按JB/T4730-2005.3标准规定，焊缝超声波探伤时，扫查灵敏度应不低于(b)
a.定量线
b.最大声程处的评定线
c.判废线
d.Φ2线
30.JB/T4730-2005.3标准中对钢锻件进行质量等级分类的依据是(d)
a.单个缺陷当量直径
b.缺陷引起的底波降低量
c.密集区缺陷占检测总面积百分比
d.以上都作为独立的等级分别使用
三问答题(共5题，每题2分，共10分)
1. 什么叫“无损检测”？无损检测的目的是什么？常用的无损检测方法有哪些？
答：在不破坏产品的形状、结构和性能的情况下，为了了解产品及各种结构物材料的质量、状态、性能及内部结构所进行的各种检测叫做无损检测；无损检测的目的是：改进制造工艺、降低制造成本、提高产品的可靠性、保证设备的安全运行。常用的无损检测方法有：射线检测(RT)、超声波检测(UT)、磁粉检测(MT)、渗透检测(PT)、涡流检测(ET)和目视检测(VT)。
2. 指出下列四种情况下因为探头斜楔磨损而导致折射声束轴线方向变化的情况(实线为原始斜楔面,虚线为磨损後的斜楔面) 折射角：a.变大，b.变小，折射声轴线：c.偏左，d.偏右
3 简述焊缝探伤中，选择探头折射角应依据哪些原则？
答：探头折射角的选择应从以下三个方面考虑：①能使声束扫查到整个焊缝截面。②能使声束中心线尽量与焊缝中主要缺陷垂直。③声路尽可能短以减少衰减，保证有足够的探伤灵敏度。
4. 按照JB4730.3-2005标准的规定，超声检测报告至少应包括哪些内容？
答：至少应包括：委托单位、被检工件名称、编号、规格、材质、坡口型式、焊接方法和热处理状况；检测设备：探伤仪、探头、试块；检测规范：技术等级、探头K值、探头频率、检测面和检测灵敏度；检测部位及缺陷的类型、尺寸、位置和分布应在草图上予以标明，如有因几何形状限制而检测不到的部位，也应加以说明；检测结果及质量分级、检测标准名称和验收等级；检测人员和责任人员签字及其技术资格；检测日期。
5. 根据JB/T4730.3-2005标准规定，板厚在6-20mm范围的钢板在超声探伤时所采用的探头及试块是什么？
答：探头为标称频率5MHz且晶片面积不小于150mm2的双晶直探头，所采用的试块为阶梯试块。
四计算题(共5题，每题3分，共15分)
1 按照JB4730.3-2005标准的规定，用K=2.0的斜探头，采用一次反射法探测厚度16mm的对接焊缝，探头移动区宽度应为多少毫米？
答：P=2KT=64mm，探头移动区宽度L≥1.25P=80mm
2 用2.5P20Z(2.5MHz，Φ20mm)直探头检验厚度为350mm饼形钢锻件(C L=5900m/s)，用底波调节仪器灵敏度，要求能发现Φ2的当量缺陷，灵敏度应如何调节？探伤中发现一缺陷，深200mm，波幅比基准波高高出29dB，求此缺陷当量？
解：x B = x f =350mm，λ= C L /2.5MHz=2.36mm
用底波调节仪器灵敏度：平底孔对大平底△=20lg(π·Φ2·x B/2·λ·x f2) =42dB
两个不同声程、不同直径的平底孔回波声压比：Δ= 40lg(Φ1x2/Φ2x1)(dB)
29dB=40log(2·200/Φ2·350) 得到Φ2≈4.65mm，即此缺陷当量为Φ4.65mm平底孔
3 外径250毫米、壁厚20毫米的钢管需要检验内外壁纵向缺陷，用单斜探头接触法探伤，求此探头允许的最大K值为多少？
解：为保证发现内外壁纵向缺陷，声束应满足声轴线与内壁相切的条件，即折射角应满足βs=sin-1(r/R)，R=250/2=125，r=125-20=105，代入：βs=sin-1(105/125)=57°，
K=tgβs=tg57°=1.54 实际应用中可取K值为1.5的斜探头
4 用2.5P20Z(2.5MHz，Φ20mm)直探头检验厚度为300mm具有上下平行表面的铸钢件，需要测定其双声程衰减系数，现已经测得[B1-B2]=32dB，设往返损失2dB，求双声程衰减系数
解：α=(32-6-2)dB/300mm=0.08dB/mm
5 用深度1:1比例定位，探头tgβ=1.5(K=1.5)，探测厚度δ=100mm的焊缝，在荧光屏上80mm处出现一缺陷波，计算探头入射中心至缺陷的水平距离(注：深度比例1:1)
解：L=tgβ·h=1.5x80=120mm 答：水平距离L=120mm
超声工业测量技术 在非电量电测技术中，许多非电量可以通过电学方法加以测定，同样，许多非声量也可通过声学方法来加以测定，这就是所谓超声工业测量技术。非电量的电测主要是通过一些元件的电阻、电容或电感等量来进行的。在超声工业测量技术中，非声量的测定也往往是通过某些媒质声学特性(主要是声速、声衰减和声阻抗率等)的测量来进行的。 超声工业测量技术中应用最广的是媒质的声速这一物理量。 第一，媒质的声速与媒质 的许多特性有直接或间接的关系。有些关系非常简单直接，已有精确的理论公式，例如，在测定声速和密度后，就可求出媒质的弹性模量。有些关系比较间接而且复杂，但在特定的条件下，仍可以建立一些半理论或纯经验的关系式，例如，媒质的成分，混合物的比例，溶液的浓度，聚合物的转化率，某些液体产品的比重，某些材料的强度等等，都可与声速建立一定的关系，利用这些关系，就熊通过测量声速来测定这些媒质的非声特性。上述原则是声速分析仪的基本原理。 第二，媒质的声速与媒质所处的状态也有相互关系。例如，媒质的温度、压强和流速等状态参量的变化都会引起相应的声速的变化。如声学温度计、超声波风速仪和超声流量计就是用这一类关系来测量温度或流量的。 第三，其他应用，例如在声速c已经测知的媒质中，可以利用声波传播距离L和传播时间t 的关系L=ct，或利用波长λ和频率f(或周期T)之间的关系c=fλ=λ/T，进行超声测距的应用。如超声液位计和超声测厚计就是这一方面的典型应用技术。 声阻抗率方法也是一种较常用于媒质特性分析的技术。在这种技术中，所测定的声学 量是换能器对媒质的辐射阻抗率。如果换能器在媒质中所激起的是平面纵波行波，则辐射阻抗率就是声阻率ρc。当两种媒质的声速c几乎相同，但密度ρ有很大不同时，往往就可根据ρc的测量来加以区别。在同时测得声速的情况下，也可用这种方法来测量液体的密 度p或弹性模量ρc2等。如果换能器在液体媒质中激起的是切变行波，其声阻抗率将与 成正比，η是液体的粘性，这就是超声粘度计的原理。如果换能器是在流体中作弯曲振动的，则其辐射声抗率将与流体的密度p有关，因而使换能器的共振频率随p而变化，这也是一种可以精确测定液体密度的原理。 遇到需要采用声学方法来测定一个非声量的情况时，在声速、衰减和阻抗这三种技术途径中，应按什么准则来决定取舍呢?第一是看要测的非声量究竟与那一个声学量的关系比较明显。这就是说，相应于同样大小的非声量的变化，如果某一声学量能够有最大的变化，这一声学量就比较值得考虑。第二，应该考虑到声速、衰减和声阻抗率都是随很多因素变化的，除待测的那种非声量外，其他媒质特性或媒质状态的变化往往也会引起声学量的变化，对于须测的非声量来说，这些其他因素引起的变化就是一种干扰。因此，选用某种声学量的途径时，应注意干扰因素要尽可能少，干扰影响要尽可能小，或可采用切实可行的补偿措施来避免这些干扰。第三，挑选技术途径时必须注意满足现场的使用、安装和维护等条件并应达到要求的精度，在这一前提下还应力求稳定耐久和方便可靠，才能有较高的实用价值。上述准则只是一些原则性的意见，还应根据具体情况作具体的考虑。 声发射检测技术 材料或结构受外力或内力作用产生形变或断裂 ,以弹性波的形式释放出应变能的现象称为声发射。各种材料声发射的弹性波的频率范围很宽 ,从次声频、声频到超声频 ,因此 ,
综 述 NDT 无损检测 2006年第28卷第2期 超声导波检测技术的研究进展 周正干,冯海伟 (北京航空航天大学机械工程及自动化学院,北京 100083) 摘 要:综述近年来超声导波检测研究的最新进展。介绍导波在不同材料和结构中的频散特性及与之相关的理论成果。从导波的结构出发,分析了导波在介质中能量与位移的分布。论述了导波检测技术领域中数值分析方法和信号处理方面的一些新技术。 关键词:超声检测;导波;频散特性;有限元;边界元;信号处理 中图分类号:T G 115.28 文献标识码:A 文章编号:1000 6656(2006)02 0057 07Progress in Research of Ultrasonic Guided Wave Testing Technique ZHOU Zheng gan,FENG Hai wei (School of M echanical Engineering and Automation,Beijing University of Aeronautics and Astr onautics,Beijing 100083,China) Abstract:T he recent advances in ult rasonic g uided w ave testing technique are summar ized.Firstly,the disper se char acter istics and the r elated t heo retical r esults of the g uided wav es in differ ent mater ials and distinct structur es ar e intro duced.T hen,based o n the structure o f the g uided waves,the distr ibution o f the energ y and displacement o f guided w aves is ana lyzed.L ast ly ,some new techniques o f numer ical analy sis and signal pro cessing fo r g uided wav e no ndest ructive testing are descr ibed. Keywords:U ltr aso nic t esting ;G uided wav e;Disperse characterist ic;F inite element;Boundary element;Signal pr ocessing 相对于传统的超声波检测技术,超声导波具有传播距离远、速度快的特点,因此,在大型构件(如在役管道)和复合材料板壳的无损检测中有良好的应用前景。但目前,导波的一些机理和特性仍然不很清楚,导波的理论研究成为近年来无损检测界的热点。随着理论研究的深入,产生了很多有关导波的 新技术,促使其应用于更广泛的领域。 1 导波的分类 导波是由于声波在介质中的不连续交界面间产生多次往复反射,并进一步产生复杂的干涉和几何弥散而形成的。主要分为圆柱体中的导波以及板中的SH 波、SV 波、兰姆波(Lam b)和漏兰姆波[1]等。 根据Silk 和Bainto n 的理论[2] ,圆柱体中的导波分为 轴对称纵向模式L(0,m)(m =1,2,3, 收稿日期:2005 01 13 基金项目:国家自然科学基金资助项目(50475006) )。 轴对称扭转模式T (0,m )(m =1,2,3, )。 非轴对称弯曲模式F(n,m )(n,m =1,2,3, )。各模式中整数m 是计数变量,反映该模式在管壁厚方向上的振动形态;整数n 反映该模式绕管壁螺旋式传播形态。其中,L(0,m )和T (0,m )模式是F(n,m )模式中n =0的特例。 虽然上述定义已被广泛接受,但是针对某些具体问题,研究人员也提出了不同的导波分类方法,以利于分析在具体问题中表现出来相似特征的导波模式。如Vo gt T 等[3] 在研究部分埋地圆柱体结构中的导波散射问题时提出了单一(v ,n)模式,其中v 1对应原弯曲模式;v =0对应原纵波和扭转模式。两种模式用计数变量n 区别。两种定义方式的模式,(0,1)对应L(0,1),(0,2)对应T(0,1),(0,3)对应L(0,2),(0,4)对应T (0,2)等。 2 频散特性与频散方程 频散是导波的主要特性之一,即导波的相速度 57
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。
超声监测技术的新应用
————————————————————————————————作者：————————————————————————————————日期：
超声监测技术的新应用 超声检测技术是一门以物理、电子、机械以及材料学为基础，各行各业都在使用的通用技术之一，他是通过超声波的产生、传播及接受的物理过程完成的。目前，超声波技术广泛应用于工业领域的很多方面。 其中超声探伤检测是无损探伤中最为重要一种方法，由于超声波具有穿透能力强、对材料人体无害、使用方便等特点，可对各种锻件、轧制件、铸件、焊缝等进行内部缺陷检测，因而得到广泛应用。 此外利用超声波的各种特性，超声技术还应用于金属与非金属材料厚度测量、流量测量、料位及液位检测与控制、超声波零件清洗等工业领域。 本文主要介绍超声技术在设备故障检测及诊断方面的最新应用。 一．压力及真空系统的泄漏检测 当气体在压力下通过限流孔时，它从一个有压层流变为低压紊流（参见图1）。紊流产生所谓的“白噪声”广谱声音。在这种白噪声中含有超声波分量。因为泄漏部位的超声最大，探测这些信号通常是非常简单的。 目前已有成熟的超声检测专用仪器，可将探测到的超声波信号转换为人耳可听见的音频信号，适用于各种泄漏检测。（参见附录） 泄漏可以在压力系统或真空系统中出现。在这二种系统中，超声的产生方式如上所述。二者之间唯一不同的是真空泄漏产生的超声波振幅通常小于同等流速的压力泄漏。其原因在于真空泄漏产生的紊流是发生在真空室内，而压力泄漏产生的紊流出现在大气中 什么样的气体泄漏采用超声波探测呢？一般来说，不管何种气体，包括空气在内，只要它从限流孔泄出时产生紊流，就可以用超声波探测。与气体专用的传感器不同，超声检测是属于声音专用检测。气体专用传感器仅能用于它所能辨别的具体气体（如氦）。而超声检测能辨别出任何类型的气体，因为它探测的是泄漏紊流所产生的超声。
超声导波检测技术 超声导波（Ultrasonic Guided Wave）检测技术利用低频扭曲波（Torsinal Wave）或纵波（Longitudinal Wave）可对管路、管道进行长距离检测，包括对于地下埋管不开挖状态下的长距离检测。 超声导波（也称为制导波）的产生机理与薄板中的兰姆波激励机理相类似，也是由于在空间有限的介质内多次往复反射并进一步产生复杂的叠加干涉以及几何弥散形成的。但是对于管道检测，在一般管壁厚度下要产生适当的波型，则需要使用比通常超声波探伤低得多的频率，导波通常使用的频率f＜100KHz，因此导波对单个缺陷的检出灵敏度与通常使用频率在MHz级别的超声检测相比是比较低的，但是导波检测的优点是能传播20~30米长距离而衰减很小，因此可在一个位置固定脉冲回波阵列就可做大范围的检测，特别适合于检测在役管道的内外壁腐蚀以及焊缝的危险性缺陷。低频导波长距离超声检测法用于管道在役状态的快速检测，内外壁腐蚀可一次探测到，也能检出管子断面的平面状缺陷。 超声导波应用的主要波型包括-扭曲波（Torsinal Wave，也简称为扭波）和纵波（Longitudinal Wave）。 扭曲波的特点是能够一边沿管子周向振动，一边沿管子轴 向传播，声能受管道内部液体影响较小（在导波检测时， 液体在管道中流动是允许的），回波信号能包含管轴方向 的缺陷信息，通常能得到清晰的回波信号，信号识别较容 易，在应用中需要换能器数量少，重量轻、费用省、因管 内液体介质而产生的扩散效应较小，波型转换较少，检测 距离较长，对轴向缺陷灵敏度高。 纵波特点是一边沿管子轴向振动，一边沿管子轴向传播， 回波幅度与缺陷性状关系不大，回波信号不如扭波清晰， 因为受管内流体流动的影响，也受探头接触面的表面状态 影响较大（油漆、凹凸等）受被测管内液体介质流动的影 响很大。 超声导波检测装置主要由固定在管子上的探伤套环（探头矩阵）、检测装置本体（低频超声探伤仪）和用于控制和数据采样的计算机三部分组成。 探头套环由一组并列的等间隔的环能器阵列组成，组成阵列的换能器数量取决于管径大小和使用波型，换能器阵列绕管子周向布置。 探伤套环的结构按管道尺寸采用不同节环-可以是一分为二，用螺丝固定以便于装拆（多用于直径较小的管道），或者充气式环（柔性探头套环），靠空气压力紧套在管子上（多用于直径较大的管道）。接触探头套环的管子表面需要进行清理但无须耦合剂，亦即除安放探头环的位置外，无需在清除和复原大面积包覆层或涂层上花费功夫，这也是超声导波检测的优点之一。超声导波探头套环上的探
桩基超声波透射法完整性检测 引言 近几十年，我国工程建设蓬勃发展，桩基础在高层建筑、大型厂房、桥梁码头、海上钻井平台及核电站等重要工程中被广泛应用。由于桩基属于地下隐蔽工程，桩基施工过程中受到所处地质条件、施工技术工艺等多种因素的影响，成桩难免存在各种不足，影响成桩的质量和使用效果，比如缩径、扩径、离析、蜂窝、混凝土强度偏低或夹泥，甚至断桩等不利缺陷。如何快速、准确的评价桩身质量，是桩基检测工程一直所关注的话题。桩基无损检测方法有低应变反射波法和超声波透射法，其中低应变反射波法因其操作简单、经济合理，能较准确地发现缺陷被广泛采用。但是该方法受到桩长桩径的限制，并且不能检测出桩基顶部缺陷和多个缺陷，而超声波透射检测方法作为无损检测方法中重要的一种方法，且超声波透射法能较好地反映桩身的完整性，完全可以满足检测要求和工程需要。 技术原理 超声波透射法是通过对声测管之间混凝土的缺陷情况的检测来进行桩身完整性评价。其基本原理：在混凝土桩基内事先预埋检测管作为超声波的检测通道，并在检测管内灌注足量的清水作为试验检测的耦合剂，然后将超声波检测设备的超声波发射探头与接收探头置于声测管的两侧，通过发射探头不断发射超声脉冲波，超声波脉冲经过混凝土桩基，由接收探头接收，仪器记录了超声脉冲在混凝土桩基传播过程中的波动情况，如混凝土桩基中存在连续性差或破损等缺陷，这些缺陷面就会成为波阻抗界面而产生透射和反射现象，导致超声波脉冲能量衰减情况严重，而出现蜂窝、孔洞、松散等严重缺陷时就会出现散射和绕射现象。通过研究分析波的初至到达时间即能量衰减特征、频谱变化和波形等特征，进而可以分析评价混凝土桩基的施工质量及其缺陷所在的位置，并对桩基混凝土的强度和均匀性做出评价。利用超声波透射法进行桩基检测的原理如图1所示。 图1 超声波透射法桩基检测原理图
第一章超声波检测 超声波检测定义：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。 超声检测的优点：（1）适用于金属、非金属和复合材料等多种制件的无损检测；（2）穿透能力强，可对较大厚度范围内的试件内部缺陷进行检测。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；（3）缺陷定位较准确；（4）对面积型缺陷的检出率较高；（5）灵敏度高，可检测试件内部尺寸很小的缺陷；（6）检测成本低、速度快，设备轻便，对人体及环境无害，现场使用较方便。 超声检测的局限性：（1）对试件中的缺陷进行精确的定性、定量仍须作深入研究；(2)对具有复杂形状或不规则外形的试件进行超声检测有困难；(3)缺陷的位置、取向和形状对检测结果有一定影响；(4)材质、晶粒度等对检测有较大影响；(5)以常用的手工A型脉冲反射法检测时结果显示不直观，且检测结果无直接见证记录。 超声波检测的适用范围：从检测对象的材料来说，可用于金属、非金属和复合材料；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；从检测对象的形状来说，可用于板材、棒材、管材等；从检测对象的尺寸来说，厚度可小至1mm，也可大至几米；从缺陷部位来说，既可以是表面缺陷，也可以是内部缺陷。 1.1超声波检测的基础知识 1.1.1 超声波 声波：频率在20～20KHz之间； 次声波：频率低于20Hz；不容易衰减,不易被水和空气吸收.而次声波的波长往往很长,因此能绕开某些大型障碍物发生衍射.某些次声波能绕地球2至3周.某些频率的次声波由于和人体器官的振动频率相近,容易和人体器官产生共振,对人体有很强的伤害性,危险时可致人死亡
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
2.2超声导波检测技术 2.2.1超声导波检测技术的工作原理 超声波检测技术利用探头发射超声导波（低频扭曲波或纵波），通过管道内外壁反射波的时间差来判定壁厚和腐烛情况[30],可用于各种管道进的缺陷检测，包括对于地下埋管不开挖状态下管道的长距离检测等。导波检测技术是一种新兴的无损检测技术，现正随着它发展势头的迅猛，应用越来越广泛。 超声导波检测的工作原理：探头受到激励信号发射超声导波，导波信号包裹管道的整个圆周和整个壁厚，并沿着管道向远处传播；在传播过程中遇到缺陷时,会在缺陷处返回一定比例的反射波,利用探头传感器接收到的内外壁反射波的时间差来识别和判断缺陷，并对其定位。对于有缺陷的的管道，缺陷处的壁厚必定有所变化，利用内壁或外壁产生反射信号，被传感器接收的返回信号-反射波就会产生时间差，根据缺陷产生的附加波型进行处理可以识别的回波信号，因此可以检测出管道内外壁由腐蚀或侵蚀引起的缺陷。 2.2.2超声导波检测技术的优势 导波检测具有直接和定量化的特点,数据损失也可由相关的仪器和软件获得,因此有较高的灵敏度[30]，相对其他检测方法优势明显。 导波检测技术的主要优势: 1) 操作使用较方便,检测点只要选取得当，长距离检测的距离就大大增加； 2) 检测迅速,在管道360度安装好探头后打开导波检测仪,几分钟即可对管道的正负方向完成检测； 3) 检测能力强,对管道结构特征和缺陷特征分辨能力强[31]； 4) 能够检测某些人员无法到达的区域,如海平面以下管道、埋地管道等[31]； 5) 灵敏度高,截面损失率超过2%的缺陷都可以被检测出来[31]； 6)—次安装后,进行预处理的检测点可以保留便于以后的定期复查，如果是重要管段，可安放导波检测仪器全天候监测; 7)不容受到外界因素影响,如温度、压力和内部流动介质等[31]。 2.2.3超声导波检测技术的局限性 超声导波检测虽然相对于传统常规的检测方法有很明显的优势，但一项技术
基桩超声波检测特殊情况的判定及处理 常见特殊情况的判定和处理 检测数据异常 1.管斜：在检测过程中，难免会碰到声测管弯管的情况，管斜对我们的检 测结果有较大的影响，容易造成对缺陷的错判或漏判，下面我们来看看管 斜如何处理。 如下图所示：直接从波形上观察，感觉该剖面在42米以下存在大范围缺陷。 但通过观察PSD的变化及声速声幅曲线的变化，我们发现，PSD 并无强烈变化，且声速声幅呈趋势性渐变，应为声测管偏斜，需进行管斜修正。 在管斜起始位置按住鼠标右键，沿管斜趋势方向拖动，到结束出松开鼠标， 在声速曲线附近会标示出一条黑线。 点击顶部菜单的工具栏，点击确认管斜修正。 此时观察右边的深度声速曲线，可以发现已根据刚才的操作进行了管斜修 正处理，该剖面42米以下并未存在缺陷。 2. 同一根桩，各剖面相差很大：在检测过程中，有时会出现这种情况，举 个例子，三管的桩，测完发现，2-3面与1-2 1-3面的声速声幅差距很大。 从一般情况来看，一根桩浇注不太可能出现整桩某个面或某几个面比其它 面在波速和波幅上都差别很大的情况，出现此种情况，还是应该检查是否 检测中传感器在同一深度，从上图上可以推测， 1 号管探头与 2 号3 号管不在同一深度。
3.桩身波速较均匀，但波速偏低，波幅不均匀：在检测过程中，有时会出 现这种情况，举个例子，一根桩的波速比较均匀，但是都比正常值偏低。 声幅存在一定的不均匀离散。如下图： 后经过几番询问，才最终了解，此桩检测龄期只有 4 天，且为水下灌注桩。 由此可见，一定要按照规范要求的时间去进行检测，龄期不够或太短的检 测数据，容易造成误判或者漏判。 检测数据分析及判断 计算透射法检测数据 1、声速计算声 时测量分辨力 超声波仪器声时测量分辨力 ( 采样间隔 ) ，精密测量时仪器的声时测量采样间 隔应优于或等于 0.5 μs。 若仪器的采样间隔设定大于 1.0 μs时，声时测读精度下降；大于 2.0 μs 时，将严重影响对小缺陷的判定能力。 ? 系统测量误差 ? 它包括仪器测量系统的延迟时间t0 、声测管及耦合水层声时修正值t ′、两声测管的外壁净距测量引起的相对误差等。 ? 测量干扰因素1： ?
超声波检测规程 1校准与复核 校准应在试块上进行，校准中应使超声主声束垂直对准反射体的轴线，以获得稳定和最大的反射信号。 在开始使用仪器时，应对仪器的水平线性和垂直线性进行测定，在使用过程中，每隔三个月至少应对仪器的水平线性和垂直线性进行一次测试。 在探头开始使用时，应对探头进行一次全面的性能校准。斜探头在使用前应进行前沿距离、折射角、主声束偏离、灵敏度余量和分辨力的校准。使用过程中，每次使用前应校准前沿距离、折射角和主声束偏离。直探头的始脉冲占宽、灵敏度余量和分辨力应根据使用的频度每隔一个月或三个月检查一次。 2检测工艺 对于具体部件的检测，中级或高级检验人员应根据相应的标准编制检测工艺卡，经审批后实施。工艺卡应包括如下内容：检验等级、材料种类、规格、检验时机、坡口形式、焊接工艺方法、表面状态及灵敏度补偿、耦合剂、仪器型号、探头及扫查方式、灵敏度、试块、缺陷位置标定方法、报告要求、操作人员资格、执行标准等。 3检验程序 工件准备一表面检查、委托检验一接受委托、指定检验员一了解焊接情况一确定检测工艺卡一选定无损检测方法、仪器、探头、试块一校准仪器和探头一制作距离波幅曲线一调整无损检测灵敏度一校准与复核一涂布耦合剂一粗无损检测一标示缺陷位置一精无损检测一评定缺陷一复核一记录一报告一审核一存档。对于不合格焊缝的重新无损检测，仍然遵从此程序的要求。 4检验前的准备 根据被检部件的材质、规格、性质和结构形状选定无损检测标准，确定检验等级，确定检测工艺卡。 对选定的仪器、探头的性能及其组合性能应进行测试，并符合要求。 制作距离一波幅曲线及综合补偿测定： 斜探头前沿距离、K值的测定应在SGB-4试块上进行，前沿距离、K值至少应测量三次，取其平均值。 调节扫描速度、扫描比例，按照选定的标准要求制作距离波幅曲线，并计入综合补偿，绘制在坐标纸上。 综合补偿测定按选定的标准进行。 检测面和检测范围的确定应保证检查到工件被检部分的整个体积，检验前应用80#或100#砂纸去除检测面上的毛刺等，以利于声耦合和探头的移动并减少探头磨损。 5检验 按照选定标准的规定确定无损检测灵敏度，并对扫描线和灵敏度进行复核。 扫查时应尽量扫查到工件的整个被检区域，探头移动速度不应大于 150mm/S。 可以采用不同的扫查方式，以检测不同走向的缺陷。检测纵向缺陷时，探头沿焊缝在母材上均匀做锯齿形或矩形扫查，在保持探头移动方向与焊缝中心线基本垂直的同时，还要作10°-15°的摆动；检测焊缝和热影响去的横向缺陷应采用平行扫查。初探时，如发现评定线及以上的反射波时，可先用记号笔在部件上
超声波检测新技术-TOFD 摘要：本文通过简单介绍超声波检测中TOFD方法的物理原理和在无损探伤中的应用，提出了TOFD检测技术将会更加广泛应用于焊缝的无损检测工作中。TOFD检测技术的发展过程、TOFD检测的原理、优点及其局限性，对TOFD检测主要应用范围进行了阐述。给出了TOFD检测的一般工艺流程,并结合实际操作,说明了该技术的重要用途，对TOFD技术对缺陷精确定量进行了简要说明。 关键词:超声波；TOFD；检测 New technology of ultrasonic TOFD ABSTRACT: in this paper, the physical principle of TOFD in ultrasonic testing method is briefly introduced and applied in non-destructive inspection, put forward a nondestructive test technique for the detection of TOFD will be more widely used in the welding seam. TOFD detection technology development process, the TOFD detection principle, advantages and limitations of TOFD testing, main application range are described. The general process of TOFD detection is presented, and combined with the actual operation, explains the important uses of the technology, the TOFD technology of the precise and quantitative defects are introduced briefly. Keywords: ultrasonic; TOFD; detection 0 引言 TOFD(Time-of-flight-diffraction technique)检测技术于1977年，由英国Silk教授根据超声波衍射现象首次提出。现已在核电、建筑、化工、石化、长输管道等工业的厚壁容器和管道方面多有应用。TOFD技术的检测费用是脉冲回声技术的1/10。现在，TOFD检测技术在西方国家是一个热门话题，现已开始大量推广应用，几年以后，将有取代RT的可能。 2006年9月TOFD标准组成立暨首次会议上，中国特检院提出由全国锅容标委归口，2009年12月《固定式压力容器安全技术监察规程》（简称“新容规”）开始实施，后延至2010年11月正式实施。TOFD监测系统由计算机超声波探伤仪本体、发射探头、接收探头、前置放大器、光学或磁性编码器以及连接电缆组成。仪器能以不可更改的方式将所有扫描信号和TOFD图像存储于磁、光等永久介质，并能输出其硬拷贝。[1] 《固定式压力容器安全技术监察规程》第4.5.3.1无损检测方法的选择：压力容器的对接接头应当采用射线检测或者超声检测，超声检测包括衍射时差超声检测（TOFD）、可记录的脉冲反射法超声检测和不可记录的脉冲反射法超声检测；当采用不可记录的脉冲反射法超声检测时，应当采用射线检测或者衍射时差超声检测（TOFD）做为附加局部检测。第 4.5.3.4.2超声检测技术要求：采用衍射时差超声检测（TOFD）的焊接接头，合格级别不低于II级。[2] 1 TOFD检测的原理和应用 1.1 基本原理 TOFD检测原理：当超声波遇到诸如裂纹等缺陷时，将在缺陷尖端发生叠加到正常反射波上的衍射波，探头探测到衍射波，可以判定缺陷的大小和深度。也可理解为当超声波在存在缺陷的线性不连续处，如裂纹等处出现传播障碍时，在裂纹端点处除了正常反射波以外，还要发生衍射现象。 两束衍射波信号在直通波与底面反射波之间出现。缺陷两端点的信号在时间上将是可分辨的，根据衍射波信号传播的时间差可判定缺陷高度的量值。因为衍射波分离的空间（或时间）与裂纹高度直接相关。[3] 非平行扫查一般作为初始的扫查方式，用于缺陷的快速探测以及缺陷长度、缺陷自身高度的
先进的超声导波无损检测技术 炼油石化工业和其它工业所用的管道在长时间服役后，腐蚀是一个经常被人们关心的问题，尤其是管外（即使是加装了防腐层后管外壁）的腐蚀问题，一旦失效，将给生产和人身带来严重的损害。因此，管道安全运行，首先要适时检测其管壁强度，被腐蚀或有裂纹﹑渗漏等要有预警。 管外防腐层的剥除费用高，不但费时、费工，而且当遇有公路交叉时，管道只有进行大规模挖掘才能进行腐蚀检测。这就引出了具有世界先进水平的较理想的“超声导波技术”，现已由国内开发研究成功。对管壁的这种超声导波检测为上述问题提供了一个非常好的解决方法。在一处安装后，可以沿管道传播若干米，反射的回波便可显示管道的腐蚀或其它特征。 超声导波检测技术利用低频扭曲波或纵波可对管路、管道进行长距离检测，包括对于地下埋管不开挖状态下的长距离检测。超声导波（也称为制导波）的产生机理与薄板中的兰姆波激励机理相类似，也是由于在空间有限的介质内多次往复反射并进一步产生复杂的叠加干涉以及几何弥散形成的。但是对于管道检测，在一般管壁厚度下要产生适当的波型，则需要使用比通常超声波探伤低得多的频率，导波通常使用的频率f＜100KHz，因此导波对单个缺陷的检出灵敏度与通常使用频率在MHz级别的超声检测相比是比较低的，但是导波检测的优点是能传播20~30米长距离而衰减很小，因此可在一个位置固定脉冲回波阵列就可做大范围的检测，特别适合于检测在役管道的内外壁腐蚀以及焊缝的危险性缺陷。低频导波长距离超声检测法用于管道在役状态的快速检测，内外壁腐蚀可一次探测到，也能检出管子断面的平面状缺陷。 超声导波应用的主要波型包括-扭曲波（也简称为扭波）和纵波。扭曲波的特点是能够一边沿管子周向振动，一边沿管子轴向传播，声能受管道内部液体影响较小（在导波检测时，液体在管道中流动是允许的），回波信号能包含管轴方向的缺陷信息，通常能得到清晰的回波信号，信号识别较容易，在应用中需要换能器数量少，重量轻、费用省、因管内液体介质而产生的扩散效应较小，波型转换较少，检测距离较长，对轴向缺陷灵敏度高。
基桩检测中超声波投射法与低应变法的对比 i=r 在桥梁的运行中，基桩是其整个结构中非常重要的组成部 分，基桩勺质量是否过关直接关系到整个桥梁勺结构安全。目前， 各工程单位即监理、设计、建设、施工等各方以及各有关部门对 桥梁基桩的质量问题给与了高度的关注。同时，桥梁桩基的施工环境复杂，各工序也有其高度的隐蔽性，因此在施工过程极易出 现影响基桩质量勺缺陷，因此总体来说，相比于上部建筑结构来说，桩基础工程的质量检测、施工等将更为复杂，其对质量产生威胁的隐患也将更多。 质量检测的主要指标便是桩身完整性检测，目前主要采用低应变反射波法和超声波透射法来进行基桩桩身的完整性检测。 1超声波投射法与低应变法的基本概念 1.1 超声波投射法 在混凝土灌注桩中预埋声测管，在声测管之间对超声波信号进行接收并发射，对桩身完整性的检测就是通过实测的声学参数 即超声波在混凝土介质中传播的波幅衰减、频率、PSD声时等。该方法适用于检测直径不小于800mm勺混凝土灌注桩。 超声波及工程检测频率范围如表 1 所示。 表1 声波及工程检测频率 1.2 低应变法
低应变法的原理是在桩顶激振即采用低能量稳态或瞬态的激振的方式，对桩顶速度时程曲线做出实测值，对该实测值使用一维波动理论进行频域分析或时域分析，来进行桩身完整性的判定。该方法主要是对桩身的缺陷位置以及影响程度进行判定，而对桩端欠固状况进行判定，因此比较适用于刚性材料桩如预制桩或混凝土灌注桩等。该方法的关键问题是桩底有明显的反射信号。 2超声波投射法与低应变法的基本理论 2.1 超声波投射法的基本理论 超声波投射法的基本原理是，在混凝土浇筑前预埋声测管， 在桩的两侧分别接收和发射超声波信号，超声波信号在电能被发 射探头转变为机械能的情况下穿透混凝土桩，被接收到的超声波 再将探头转变成电信号。根据超声波在混凝土中的传播时间在测 得混凝土厚度的情况下尽可以算出在整个混凝土结构中超声波的传播速度，进而通过算得的声速来对混凝土的质量进行评判。 显然，在检测的过程中，声速越大的越充分说明混凝土的质量越好，越密实，相反，对于松散的混凝土，或者是有离析、裂缝、孔洞等缺陷的混凝土，其声速也就会越低。因此，此方法可以科学的检测混凝土桩身的完整性和质量。不难看出，弹性波的波速与介质特性之间的关系既是超声波投射法对桩基质量进行检测的理论基础。对介质特性的变化可以从实测的波幅、声速等参数中推断出来。
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
基桩、连续墙、钢管桩超声波管埋设注意事项参考《建筑基桩检测技术规范》（JGJ 106-2003）及省标《建筑地基基础检测规范》(DBJ15-60-2008)及建委相关文件的规定，并结合本工程的具体特点，应按下列要求布置声测管： 基桩、连续墙埋管数量： 桩直径D≤800mm布置2根管；800mm﹤D≤2000mm，布置不少于3根管，D ﹥2000mm，布置不少于4根管， 埋设方法： 基桩声测管应沿桩截面外侧呈对称形状布置（如图H.0.5所示）。声测管牢固绑扎（或焊接）在钢筋笼内侧。检测管宜选用镀锌钢管或铁管，管内径宜为50～55mm；管的下端应封闭、上端应加盖；声测馆底端应平桩底，管顶端宜高出现地面20～30cm。检测管之间应相互平行，且平直。 地下连续墙单个直槽段中的声测管埋设数量不应少于4根，声测管间距不宜大于1.5m；对于转角槽段，声测管埋设数量不少于3根（如图H.0.6所示）。声测管应沿钢筋笼内侧布置，边管宜靠近槽边。 检测前用钢筋疏通声测管，以确保检测时，检测探头能正常放至管底，疏通后向检测管内注满清水，封口待检查。 检测前应准备的资料： 检测前应具有下列资料：工程地质资料、基础设计资料、施工原始记录（成孔及灌注记录等）和基桩平面布置图。 混凝土强度要求： 受检基桩混凝土强度至少达到设计强度的70%，或不小于15Mpa。
H．0.6 地下连续墙声测管布置图
钢管柱埋管数量及声测管布置图 延长度方向每 隔2m 用钢筋电 焊固定 D≤800mm 800 一、超声波检测原理： 超声波探伤是利用材料及其缺陷的声学性能差异对超声波传播波形反射情况和穿透时间的能量变化来检验材料内部缺陷的无损检测方法。 脉冲反射法在垂直探伤时用纵波，在斜射探伤时用横波。脉冲反射法有纵波探伤和横波探伤。在超声波仪器示波屏上，以横坐标代表声波的传播时间，以纵坐标表示回波信号幅度。对于同一均匀介质，脉冲波的传播时间与声程成正比。因此可由缺陷回波信号的出现判断缺陷的存在；又可由回波信号出现的位置来确定缺陷距探测面的距离，实现缺陷定位；通过回波幅度来判断缺陷的当量大小。 二、超声波检测步骤 1、检测前的准备 ①熟悉被捡工件（工件名称、材质、规格、坡口形式、焊接方法、热处理状态、工件表面状态、检测标准、合格级别、检测比例等）； ②选择仪器和探头（根据标准规定及现场情况，确定探伤仪、探头、试块、扫描比例、探测灵敏度、探测方式） ③仪器的校准（在仪器开始使用时，在对比试块或其他等效试块上对扫描线、灵敏度进行校验，对仪器的水平线性和垂直线性进行测定。） ④探头的校准（进行前沿、折射角、主声束偏离、灵敏度余量和分辨力校准。）⑤仪器的调整（时基线刻度可按比例调节为代表脉冲回波 的水平距离、深度或声程。） 2、检测操作 ①母材的检验：检验前应测量管壁厚度，至少每隔90°测量一点，以便检验时参考。将无缺陷处二次底波调节到荧光屏满刻度做为检测灵敏度； ②焊接接头的检验：扫查灵敏度应不低于评定线（EL线）灵敏度，探头的扫查速度不应超过150mm/s，扫查时相邻两次探头移动间隔应保证至少有10%的重叠。 3、检验结果及评级：根据缺陷性质、幅度、指示长度依据相关标准评级。 4、出具检测报告 注：有超标缺陷的焊接接头，其返修部位及返修时受影响的区域，均应按原检验条件进行复检 实验超声波检测 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-40E型智能超声波探伤仪 ZXUD-40E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和定位、壁厚测量等，适合各种大型工件和高分辨率测量的要求。 ⑴仪器外观如图9-1所示： 图9-1 仪器外观 当连接仅带有一个超声晶片的探头（自发自收）时，可以任意插入一个仪器上的探头连接器。 当连接带有双超声晶片的探头（一个为发射晶片，一个为接收晶片）或连接两个探头（一个发射探头，一个接收探头）时，必须注意：发射的一端接入左边一个探头连接器插孔，接收的一端接入右边一个探头连接器插孔，如图9-1所示。 ⑶键盘及其功能 图9-2ZXUD-40E的薄膜键盘按键排列 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9-1。 表9-1各按键的具体功能概述 ⑷参数设置规程 参数设置可通过以下两种规程来完成。 有些参数设置仅遵照“方向键增减调节规程”，比如：探头类型、声程跨距等；有些参数设置又仅遵照“直接数字输入规程”，比如：探头频率、探头规格等；还有些参数设置可遵照两种规程，比如：检测范围、零位偏移等。 ⑸方向键增减调节规程 可按下或 来增减参数设置。 ⑹直接数字输入规程 对于垂直菜单探伤通道设置，按下进入探伤通道设置状态，再次按下则进入直接数字输入状态；对于水平菜单，按下子菜单键选中子菜单项，再次按下子菜单键则也进入直接数字输入状态。 一旦进入直接数字输入状态，将在菜单项上出现闪烁光标，等待用户直接输入数字。在输入的过程中，若发现先前输入的数字错误，可按下 使得光标回退，删除刚才输入的错误数字。输入完成之后，用户可按下来接受输入，也可按下超声波检测原理
超声波检测技术的实验原理和方法
相关主题
文本预览