浅谈超声波检测技术的应用与发展
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超声波无损检测技术的发展与应用目录一、内容概览 (1)1. 无损检测的重要性 (1)2. 超声波无损检测技术的定义及作用 (2)3. 本文目的与结构 (3)二、超声波无损检测技术概述 (4)1. 超声波无损检测技术的原理与特点 (5)2. 超声波无损检测技术的发展历程及现状 (6)3. 超声波无损检测技术的应用范围 (7)三、超声波无损检测技术的发展历程 (8)1. 初始阶段 (9)2. 发展阶段 (10)3. 现阶段 (11)四、超声波无损检测技术的分类与特点 (12)1. 脉冲反射法超声波检测技术及其特点 (13)2. 穿透法超声波检测技术及其特点等 (15)3. 各种技术的比较与分析等 (16)一、内容概览超声波无损检测技术概述:简要介绍超声波无损检测技术的定义、原理及特点,为后文的内容做铺垫。
技术发展历程:回顾超声波无损检测技术的发展过程,包括早期探索、技术成熟及广泛应用等阶段。
应用领域:详细介绍超声波无损检测技术在各个领域的具体应用案例,如石油化工、航空航天、建筑结构等。
技术优势与局限性:分析超声波无损检测技术的优势,如非破坏性检测、高灵敏度、实时监测等;同时探讨其局限性,如对某些材料或结构的检测能力有限等。
未来发展趋势:展望超声波无损检测技术在未来可能的发展方向,如智能化、集成化、环保型等。
1. 无损检测的重要性随着科学技术的不断发展,无损检测技术在各个领域的应用越来越广泛。
在众多无损检测技术中,超声波无损检测技术因其具有较高的灵敏度、穿透力和效率等优点而备受关注。
本文将重点介绍超声波无损检测技术的发展与应用,首先我们来探讨无损检测的重要性。
提高产品质量:通过无损检测技术,可以在不破坏产品的情况下,对其内部结构、性能和材质进行检测,从而确保产品质量符合要求。
这不仅提高了产品的可信度,还降低了因质量问题造成的经济损失。
保障安全生产:无损检测技术可以发现潜在的安全隐患,避免生产过程中发生事故。
超声波检测技术的应用前景超声波检测技术是一种利用超声波在材料中传播和反射的特性来检测缺陷、测量距离和材料性质的技术。
随着科学技术的不断发展,超声波检测技术在工业、医疗、安防等领域得到了广泛的应用,并且在未来有着更加广阔的发展前景。
本文将从工业、医疗和安防三个方面探讨超声波检测技术的应用前景。
一、工业领域在工业领域,超声波检测技术被广泛应用于材料的质量检测、结构健康监测、无损检测等方面。
首先,超声波检测技术可以用于金属材料的缺陷检测,如焊接接头、铸件、锻件等的质量检测。
通过超声波的传播和反射特性,可以准确地检测出材料中的裂纹、气孔、夹杂等缺陷,为生产过程中的质量控制提供了重要依据。
其次,超声波检测技术还可以用于结构健康监测,如飞机、桥梁、管道等结构的损伤检测和评估。
通过超声波的传播速度和衰减情况,可以实时监测结构的健康状况,及时发现潜在的问题并采取措施加以修复。
此外,超声波检测技术还可以实现对材料性质的非破坏性测量,如材料的厚度、密度、弹性模量等参数的测量,为工程设计和材料选择提供参考依据。
二、医疗领域在医疗领域,超声波检测技术被广泛应用于医学影像学、疾病诊断、手术导航等方面。
首先,超声波检测技术可以用于医学影像学,如超声心动图、超声造影等。
通过超声波的传播和反射,可以清晰地显示人体内部器官的结构和功能,帮助医生进行疾病诊断和治疗方案制定。
其次,超声波检测技术还可以用于疾病诊断,如乳腺癌、甲状腺疾病、肝脏疾病等的早期筛查和诊断。
通过超声波的成像技术,可以发现病变组织的位置、大小和形态,为医生提供重要的诊断依据。
此外,超声波检测技术还可以用于手术导航,如超声引导下的肿瘤切除、介入手术等。
通过超声波的实时成像和定位功能,可以帮助医生准确定位手术目标,提高手术的精准度和安全性。
三、安防领域在安防领域,超声波检测技术被广泛应用于入侵检测、人员定位、安防监控等方面。
首先,超声波检测技术可以用于入侵检测,如智能家居安防系统、商业场所安防系统等。
超声波在医学检查技术应用前景观点论述超声波是一种常用的医学检查技术,广泛应用于临床医学领域。
它通过超声波的传播和反射原理,以高频声波的形式,对人体内部器官和组织进行无创、非放射性的检测和成像。
超声波技术具有许多优势,包括安全、可重复性强、成本低等,给医学检查带来了革命性的变化。
本文将从几个方面论述超声波在医学检查技术的应用前景。
首先,超声波检查在临床应用中具有广泛的适用性。
超声波可以用于对人体各个系统的检查,包括心脏、肝脏、肾脏、乳房等。
它不仅可以检测器官的形态结构,还可以对血流速度、心脏功能等进行评估。
例如,在心脏超声波检查中,可以通过观察心脏的壁运动、测量心脏中的血流速度来评估心脏的功能状态,为心血管疾病的诊断和治疗提供重要依据。
其次,超声波检查技术在疾病早期诊断方面具有得天独厚的优势。
超声波成像可以清晰地显示人体内部的结构变化和异常情况,不仅可以发现肿瘤、炎症等病灶,还可以评估其大小、形态和相对位置。
而传统的X射线检查会对人体产生一定的辐射,因此不适合作为长期、频繁的检查手段。
而超声波检查则无辐射,安全可靠。
因此,超声波技术在疾病早期诊断方面有着广泛的应用前景,可以实现早期发现、早期治疗,提高疗效和生存率。
另外,超声波检查技术在手术过程中的引导作用日益重要。
在实施微创手术时,超声波技术可以在实时监测下引导手术器械的导航,提高手术的准确性和安全性。
例如,在肺癌手术中,超声波技术可以帮助医生确定肿瘤的大小、位置、与周围组织的关系等信息,从而实现精确的手术切除。
类似的,在肝脏手术和肾脏手术中,超声波技术也可以为医生提供宝贵的引导信息,降低手术风险。
此外,随着超声波技术的不断发展,新的应用领域也日益涌现。
例如,超声弹性成像(Elastography)技术可以通过测量组织的变形和硬度,评估器官的组织特性和病变情况。
这一技术在肝脏、乳房等器官的肿瘤诊断中具有较高的准确性和敏感性。
此外,超声引导下的介入治疗也是超声波技术的重要应用之一,例如超声引导下的穿刺活检、射频消融等。
超声波检测技术的研究与应用超声波的应用已经广泛涉及到物理、医学、生物、气象、测量等领域。
而超声波检测技术是指利用超声波技术对被检测物中所含有的各种信息进行分析和判断的一种综合性检测技术。
这种技术通过发射超声波,收集被检测物中反射回来的超声波信号,在计算机的帮助下,对被测物进行分析,得出被检测物的性质、形态、缺陷等有关信息。
超声波检测技术被广泛应用于工业检测、材料分析、生物医学检测、地质勘探和环境监测等许多领域。
随着科技的进步,超声波检测技术也得到了迅猛的发展,其精度和可靠性得到了大幅提高,保证了该技术在实际应用中更加广泛和可靠。
在工业应用中,超声波检测技术是一种不破坏性的检测方法。
它能够检测金属、陶瓷、塑料等各种材料的缺陷,如裂纹、腐蚀等。
此外,由于超声波回声的振幅与被测物体中的材料性质和过程有密切关系,可以通过分析信号波形,对材料的强度、疲劳和应力进行研究。
在医学领域,超声波检测技术广泛应用于医学检测,成为了医生对人体器官进行影像检查的重要工具之一。
这种技术不仅可以检测各种身体器官的形态和功能,还可以发现病灶、肿瘤等问题。
超声波检测技术因其安全和易使用的特点,成为了医学界最常用的一种检测手段。
在生物医学检测领域,超声波可以用于检测到微小组织样品和细胞。
它可以进行非破坏性、实时的生物组织成像,不仅可以对体内组织结构和功能进行研究,在肿瘤治疗中也有着广泛的应用。
在环境监测领域,超声波检测技术还可以用于探测水、空气、泥浆等物质中含有的各种有害物质。
通过仪器测量超声波在水中的传播速度和信号,可以判断水中是否含有油、气泡等杂质。
总之,超声波检测技术虽然其原理看似简单,但是得益于不同领域的研究人员的不断探索和尝试,这种技术已被广泛应用于多个领域。
其应用涉及面广泛而且非常实用,同时在减少对被测物体的损伤方面,也具有其他检测方法无法比拟的优势。
可以预料的是,超声波检测技术将会在进一步的发展和完善中,展现出更加潜力和价值。
超声波检测技术的研究与应用一、简介超声波检测技术是一种非破坏性的测试方法,可以检测出物体内部的表面缺陷、异物、缺陷深度、材料内部结构及其变化情况等信息,广泛应用于工业制造、医疗诊断、建筑检测、航空航天、海洋探测等领域。
二、超声波检测技术的研究超声波检测技术是指利用超声波在材料中传播的特性,检测材料内部缺陷的一种技术。
可以分为接触式超声波检测和非接触式超声波检测两种方式。
其中接触式超声波检测是指将超声波探头与被测件直接接触,通过超声波在探头和被测件之间传播的形式,检测被测件的缺陷;非接触式超声波检测则是将超声波传感器固定在被测件表面,通过超声波在被测件中传播而检测被测件缺陷。
目前,超声波检测技术主要包括实时成像技术、多频超声波技术、相控阵技术等。
实时成像技术是指通过超声波产生图像显示,常用于医疗领域;多频超声波技术是利用不同频率的超声波检测不同深度的缺陷,用于材料检测和工业制造;相控阵技术则是将不同方向的超声波束汇聚到同一点,提高检测精度,广泛用于工业制造。
三、超声波检测技术的应用1. 工业制造超声波检测技术在工业制造中广泛应用,主要用于材料表面缺陷检测、焊缝检测、液体流量测量、流动加工过程中的测量和控制、液压机械设备故障检测等领域。
例如,飞机发动机叶片的制造需要严格检测,超声波检测技术可以检测出叶片内部的结构和缺陷,确保飞行安全。
2. 医疗诊断超声波检测技术在医疗领域被广泛应用于人体内部组织和器官的检测和成像。
医学超声波检测采用高频声波通过皮肤传导到人体内部,通过反射和散射来获得对人体内部情况的图像显示。
医学领域应用超声波检测,能够观察到组织的形状、大小、位置以及血流情况,对于癌症、肝脏、肝脏胆管、肾脏等病变检测具有重要意义。
3. 建筑结构检测超声波检测技术在建筑检测领域应用广泛。
建筑结构风险评估、疲劳损伤评估、桥梁缺陷检测、管道和储罐的检测等,需要利用超声波检测技术来进行。
例如,地铁隧道的运营过程中,需要定期对隧道的安全进行检测。
超声导波检测技术的发展及应用
超声导波检测技术始于20世纪40年代,当时主要应用于船舶工业中用于检测其中的结构缺陷。
之后随着科学技术的发展,超声导波检测技术逐渐应用于大型工程结构的健康监测工作中。
在20世纪70年代,随着计算机技术的发展,超声导波检测技术得到了进一步的发展,能够更准确地定位和识别缺陷。
1.全面性:超声导波检测技术可以同时监测结构中的多个位置,并可以检测不同尺寸和类型的缺陷。
2.远程性:超声导波可以在结构中传播较远的距离,可以覆盖大范围的结构。
3.高灵敏度:超声导波可以探测微小的缺陷,并可以提供更准确的缺陷信息。
4.实时性:超声导波检测技术具有实时监测的能力,能够在结构中的变化发生时及时做出反应。
1.钢铁结构的健康监测:超声导波检测技术可以对钢铁结构进行长期的健康监测,及时发现结构中的疲劳裂纹或其他缺陷,提前进行维修或更换。
2.桥梁结构的监测:超声导波检测技术可以对桥梁结构中的混凝土或钢材进行监测,及时发现结构中的隐患,保证桥梁的安全使用。
3.管道的缺陷检测:超声导波检测技术可以对管道中的腐蚀、裂纹等缺陷进行检测,提高管道的运行安全性。
4.风力发电机叶片的健康监测:超声导波检测技术可以对风力发电机
叶片进行监测,及时发现叶片中的损伤,保证发电机的正常运行。
总结
超声导波检测技术是一种应用十分广泛的无损检测技术,具有全面性、远程性、高灵敏度和实时性等优势,可以在工程领域中对结构进行健康监
测和缺陷检测。
随着科学技术的不断发展,相信超声导波检测技术将会得
到进一步的完善和应用。
超声波检测技术的原理及应用超声波作为一种特殊的物理现象,广泛应用于科技领域中的检测、测量、成像等方面。
超声波检测技术就是利用超声波在材料中传播的特性,来向内部材料、构件等进行探测和检测。
超声波的原理是利用振动来产生高频波,这种波传播的速度要比空气中的声波高很多。
在物体内部,超声波会与物体中的材料发生相互作用,从而检测出物体内部的结构和缺陷。
超声波检测技术的应用范围很广,它可以用于管道、桥梁、飞机、汽车等各种构件的检测,也可以用于医学领域中的诊断和治疗。
以下是超声波检测技术的一些具体应用:1. 材料检测:在金属、塑料、玻璃、陶瓷等材料中,可以通过超声波检测技术检测出裂纹、气孔、夹层等缺陷。
这种非破坏性的检测方式,可以准确地判断材料的性能和强度。
2. 飞机结构检测:在飞机的机身、机翼等部位,可以通过超声波检测技术检测出疲劳裂纹等缺陷,避免飞机在高空中出现故障。
3. 消声器检测:在汽车排气管中的消声器中,可以通过超声波检测技术检测出破裂、堵塞等问题,保证汽车的排气系统正常工作。
4. 医学检测:在医学领域中,超声波检测技术可以用于诊断和治疗许多疾病,如乳腺癌、子宫肌瘤、心脏病等。
通过超声波探头向人体内部发送超声波,可以得到图像信息,以便准确诊断疾病。
5. 海洋探测:在海洋中,可以通过超声波检测技术来探测船舶、鱼群、海底地形等信息,以便做出更好的海洋规划和控制。
总的来说,超声波检测技术具有非破坏性、高精度、高效率等优点,被广泛应用于各个领域中的检测、测量、成像等工作中。
随着科技的不断进步,超声波检测技术也将不断跟进发展,为人们带来更多的便捷和实用价值。
超声波检测技术在工业领域中的应用研究超声波是由高频振动产生的一种机械波,具有高频率、长传播距离和穿透力强等特点。
随着科学技术的发展,超声波作为一种非常有效的检测技术已经在工业领域中得到广泛应用。
本文将从以下几个方面探讨超声波检测技术在工业领域中的运用。
一、超声波在无损检测中的应用无损检测是指在不破坏待检测物体完整性的情况下,通过一些物理手段来评估物体的状态或存在的缺陷。
超声波检测是无损检测的主要手段之一,它可以非常准确地检测出材料中的缺陷,如裂纹、毛孔、夹杂等。
这种技术常用于金属、塑料、陶瓷等材料的检测中。
在汽车、航空、船舶、石油化工、电力等行业中,超声波检测技术应用十分广泛。
其检测精度高、速度快、无污染等优点,深受工业界的认可和推崇。
二、超声波在医疗领域中的应用超声波在医疗领域中也十分常见,主要用于诊断和治疗方面。
超声波诊断技术是现代医学的重要组成部分之一,可以实现非常精确的内部成像,从而对病人的疾病进行准确诊断。
此外,超声波在人体组织的治疗方面也有非常重要的应用。
在包括肿瘤治疗、骨折治疗等在内的多个领域,超声波技术都扮演着十分重要的角色。
三、超声波在电子领域中的应用超声波不仅然在工业、医疗领域中有广泛应用,在电子领域中也有很重要的作用。
超声波在这个领域的主要应用是通过高频振动实现物质表面的清洗和去污,以及焊接和切割方面的应用。
高频振动可以有效地提高电子器件的生产质量,从而保证电子产品的性能和可靠性。
总体而言,超声波技术在工业领域中的应用非常广泛,其通过高频振动来产生一系列机械波,实现对待检测物体的检测、清洗、焊接等操作。
由于其精度高、速度快、无污染等优点,使得其在工业生产中的应用越来越受到人们的关注。
作为一种绿色环保、高效节能的技术,超声波技术将会在未来得到更加广泛的应用。
超声波检测技术在材料分析中的应用超声波检测技术是一种利用超声波对物体进行非破坏性检测的方法。
它可以检测出材料的内部缺陷、结构和性质等信息,被广泛应用于材料分析、结构健康监测、医疗诊断和无损检测等领域。
本文将重点介绍超声波检测技术在材料分析中的应用。
一、超声波检测技术的基础原理超声波是指频率高于人耳听觉范围的声波。
它具有穿透力强、方向性好、反射能力强、传播速度快等特点。
当超声波穿过材料时,受到材料内部的缺陷、结构和性质的影响,从而产生回波信号。
通过对回波信号的分析,可以得到材料内部的信息。
超声波检测技术主要包括发射、接收和分析三个步骤。
首先用发射器向被检测材料发射超声波脉冲,超声波穿过材料并被内部缺陷或界面反射,然后被接收器接收,并转换为电信号。
最后对接收到的信号进行分析和处理,得到材料的内部信息。
二、超声波检测技术在材料分析中的应用1. 检测材料的缺陷和结构超声波检测技术可以检测材料的内部缺陷和结构,如裂纹、气泡、夹杂等,还可以探测材料的界面和厚度等。
通过测量回波信号的幅度、时间和形状等参数,分析材料的缺陷和结构特征,进而确定材料的性能和质量。
2. 分析材料的力学性能和疲劳特性超声波检测技术可以用来测量材料的弹性模量、剪切模量和泊松比等力学性能指标,也可以分析材料的疲劳特性。
对于金属和非金属材料的疲劳裂纹,可以采用超声波检测技术来实现实时监测和预警。
3. 确定材料的非均匀性和高温腐蚀等超声波检测技术可以确定材料的非均匀性和高温腐蚀等问题。
在钢铁、航空航天、核电等行业中,超声波检测技术被广泛应用于对材料的非均匀性进行评估,同时对于高温环境下的材料腐蚀和失效现象也可以进行检测和分析。
三、超声波检测技术的发展方向超声波检测技术目前已经成为了材料分析和无损检测领域中的重要技术手段。
未来,随着超声波技术的不断发展和进步,其应用范围将得到进一步拓展和加强。
同时,超声波检测技术将和其他技术手段进行结合,形成更加全面和准确的检测方案。
超声波无损检测技术的研究及应用随着现代工业制造技术不断发展,材料的质量检测变得越来越重要。
为了避免传统破坏性检测技术对材料的影响,无损检测技术因其高效性和非侵入性等特点,逐渐成为各行业质检的首选方案之一。
超声波无损检测技术是目前应用较广泛的一种技术,在航空、航天、汽车、石油、冶金等行业有着广泛的应用。
一、超声波无损检测技术的特点超声波无损检测技术是一种利用超声波进行材料检测的技术。
与传统破坏性检测技术相比,它具有以下特点:1. 非破坏性:超声波无损检测技术不会影响到材料的完整性和使用价值。
2. 检测灵敏度高:通过超声波检测,可以对材料的微小缺陷和腐蚀进行检测,可以检测出人眼看不到的裂纹。
3. 检测范围广:超声波可以透过各种物质,可以检测各种形态的材料,如管道、板材、压力容器等。
4. 检测速度快:超声波检测可以在短时间内完成对材料的检测,可以大大提高工作效率。
二、超声波无损检测技术的应用超声波无损检测技术广泛应用于以下领域:1. 航空航天领域:超声波无损检测技术被广泛应用于航空航天领域中对于航空器的检测。
在飞机的表面、零部件的结构和机身内部等部位都需要进行超声波检测。
2. 汽车工业:汽车工业中常用的超声波检测方法是利用超声波检测引擎传动部分零件的质量问题。
通过超声波的扫描,可以检测出引擎传动部分的裂纹和缺陷,提高车辆的安全性。
3. 石油化工:在石油化工生产中,通过超声波检测可以对生产管道、设备、压力容器等进行无损检测,可以及时发现并处理管道、设备中的缺陷和裂纹,确保设备的安全和生产的正常运行。
4. 电力设备:在电力设备的使用中,超声波无损检测技术被广泛应用于变压器、发电机等设备的检测中。
通过超声波的检测,可以及时发现设备中的缺陷和裂纹,以便及时对设备进行维修或更换。
三、超声波无损检测技术的发展趋势随着现代工业的不断发展,超声波无损检测技术的应用也在不断拓展,其发展趋势主要体现在以下几个方面:1. 多功能集成:将多种检测技术融合在一起,实现多种缺陷的检测,提高工作效率。
超声波检测技术的应用与发展摘要:超声波检测技术是无损检测领域中的一种非常重要的方法。
本文简单介绍了超声检测的方法、基本原理及其应用领域。
对非接触超声检测方法进行了比较,对当前非线性超声无损检测技术的应用进行了总结,展望了今后的发展趋势与前景。
引言:利用超声波进行无损检测始于20世纪30年代。
1929年前苏联Sokolov 用超声波探查金属物体内部缺陷。
到了20世纪40年代美国的Firestone推出了脉冲回波式超声检测仪[1] 。
发展到60年代,超声检测技术已经成为有效面可靠的无损检测手段,并在工业探伤领域得到了广泛应用。
80年代末计算机和电子技术的发展带动了数字式检测仪的发展,使得检测数据更加形象具体。
有关资料表明,国外每年大约发表3000篇涉及无损检测的文献资料,其中有关超声无损检测的内容约占45%。
[2]随着工业自动化的提高,无损检测技术已经可以运用在生产的每一步中,能够实现在线检测。
成像技术、相控阵技术、人工智能、人工神经网络、相适应技术的逐步成熟促进了超声无损检测技术的应用发展。
1常规检测技术的介绍超声波是指频率大于20 kHz,并且能在连续介质中传播的机械波。
常用的超声波检测方法有共振法、穿透法、脉冲反射法等。
脉冲反射法是通过内部缺陷或者试件的底部反射回波的情况来对试件中缺陷的大小和位置进行评估。
[1]在金属板中缺陷的定位判断[3]、检测套管和腐蚀和缺陷[4]、人体血管壁超声传输特性研究[5]、钢管的厚度测量[6]、混凝土内部结[7]、引等领域都得到广泛的应用。
共振法是根据声波在试件中呈共振状态来测量试件厚度或判断有无缺陷的方法。
南京大学声学研究所研制的超声共振自动测试系统[10]列主要用于表面较光滑的工件的厚度检测[9]、金属焊接残余应力检测[8]等。
透法则是在试件的两侧放置探头,一个探头发射超声到试件中,而另外一个则接收穿透试件后的脉冲信号,根据信号强度和幅度的变化来判断内部缺陷情况。
这种方法在金属夹杂物缺陷的检测等探伤方面得到广泛的应用。
2非接触式超声波检测技术用非接触法进行无损检测时,加入耦合剂是为了减少超声波在探头与检测面的之间损耗,提供较好的穿透能力,获得更好的检测效果。
常见的非接触式超声检测技术有电磁超声检测技术、空气超声检测技术以及激光超声检测技术。
2.1电磁超声检测技术20世纪60年代末电磁声换能器(EMAT)的出现,使得无损检测能够在高温、高速等恶劣条件下得以实现。
EMAT靠电磁效应激发和接收超声波,由电磁铁、高频线圈及被测试件组成。
在实际庇用中通过改变不问形状的磁铁和线圈的排列方式,可以产生纵波、横波、表面波和Lamb波等不同模式的超声波。
基本原理是高频线圈通过电流时,在试件的表面就会感应涡流,此涡流在磁铁提供的外加磁场的作用下都会产生罗伦兹力,在此机械力的作用下产生高频振动,形成超声波。
接收超声波时。
试件表面的振荡也会在外加磁场的作用下,在高频线圈中感应出电压而被仪器接收。
磁超声只能在导电介质上产生,因此主要应用于金属材料的检测,跟传统的超声检测技术相比具有无需任何耦合剂、灵活的产生各类波形、声传播距离远、检测速度快等特点[13]。
在金属探伤[12]、火车车轮裂纹的检测[11]等方面得到很好的应用。
2.2空气耦合超声波检测技术空气耦合是一种直接用空气作耦合剂的方法。
探头发射的超声波,经过空气后,进入被检试件,透过试件的超声波再被接收探头接收。
换能器和试件之间不需要耦合剂,但主要受三方面的影响:超声波在空气中的衰减、气固表面超声波的大量反射和超声换能器的转换效率。
这三个方面限制了空气耦合技术的发展。
Grandia在1995年就开始对空气耦合式换能器的研究,提出了通过增加耦合层的方法制作适应以空气作介质的换能器和采用显微加工技术制作静电换能器这两种方法,基本原理和制作方法都进行了比较。
国内空气耦合超声检测技术的发展受实验环境、人员水平等条件的限制,发展很缓慢。
美国QMI实验室和加拿大R&D公司相继研发成功100 kHz~5 MHz 的压电换能器给空气耦合超声检测技术工程应用带来了希望。
1997年董正宏等以航天复合材料无损检测为背景建立了空气耦合式超声检测实验系统,并与传统浸入式超声检测技术相比较,分析和评估了空气耦合式超声在检测灵敏度、回波信号动态范围等方面与传统浸入式检测存在的差异。
针对空气耦合存在的不足,提出了相应的解决方法。
2.3激光检测技术激光超卢技术的研究始于1963年由White R M提出用脉冲激光产生超声脉冲。
激光可以通过热弹效应和烧蚀作用和利用被测材料周围的其他物质作为中介这两种方法激发超声波。
激光超声激励检测可以利用超声换能器和光学法检验技术实现,光学法可以分为干涉和非干涉两种。
干涉法又分为刀刃检测技术、表面栅格衍射技术、反射率检测技术等;非干涉分为自差干涉、外差干涉、共焦F—P干涉仪。
目前国内进行这一技术研究的单位有:中科院声学所、北京科技大学物理系、清华大学工程力学系、上海技物所等。
其中北京科技大学在1994年已报道采用共焦F—P干涉仪实现了对固体表面超声波的检测[25],清华大学力学系采用红宝石调Q激光和氮激光也实现了对超声波的激光激发与检测。
钱梦碌[29]、应崇福等人在激光超声研究领域都有着重大贡献。
3超声波检测技术的应用超声波检测技术在建筑工程、轴承状态监测、泄漏检测、电气检测等方面所具有的优越性弥补了传统检测手段的不足,使超声波检测在预防性维修中发挥了应有的作用。
3.1超声波检测混泥土缺陷采用超声脉冲检测混凝土缺陷的基本依据是,利用脉冲波在技术条件相同(指混凝土的原材料、配合比、龄期和测试距离一致)的混凝土中传播的时间(或速度)、接收波的振幅和频率等声学参数的相对变化来判定混凝土的缺陷。
超声脉冲波在混凝土中传播速度的快慢,与混凝土的密实度有直接关系,对于原材料、配合比、龄期及测试距离一定的混凝土来说,声速高则混凝土密实,相反则混凝土不密实。
当有空洞或裂缝存在时,便破坏了混凝土的整体性,超声脉冲波只能绕过空洞或裂缝传播到接收换能器,因此传播的路程增大,测得的声时必然偏长或声速降低。
另外,由于空气的声阻抗率远小于混凝土的声阻抗率,脉冲波在混凝土中传播时,遇到蜂窝、空洞或裂缝等缺陷,便在缺陷界面发生反射和散射,声能被衰减,其中频率较高的成分衰减更快,因此接收信号的波幅明显降低,频率明显减小或频率谱中高频成分明显减少。
再者经过缺陷反射或绕过缺陷传播的脉冲波信号与直达波信号之间存在声程和相位差,叠加后互相干扰,致使接收信号的波形发生畸变。
根据上述原理,可以利用混凝土声学参数测量值和相对变化综合分析,判别其缺陷的位置和范围,或估算缺陷的尺寸。
超声波检测法是比较有效的一种检测方法,能比较准确的判断桩身混凝土质量,但声测管的埋置及选用能较大影响检测效果,在滨德高速公路工程的检测工作中,运用了以上介绍的多种措施和处理方法,对出现的声测管堵塞困难做了较好的克服,为工程的顺利进展奠定了良好的基础。
3.2轴承状态的监测目前超声波检测技术是检测轴承初期损坏最可靠的方法。
超声波所发出的警信比温度上升或动力的增加还早,因此超声波检查可用来辨识轴承初期疲劳、滚道表面的压迫侵蚀、润滑油多或少。
使用超声波检测可同时监听轴承的声音及趋势分析。
超声波检测仪的调频能力,可轻易地调到轴承的波段并将其孤立,使分析工作不受噪声影响。
测试轴承和机械设备,则需要建立一个声音水平的基线值和音质环境,在检测时对比读值和声音样本来作趋势分析。
(1)轴承失效的检测用比较法和历史法对轴承进行检测。
使用历史法时,首先,超过基线8dB表明轴承已有故障隐患或润滑短缺。
正常的轴承听起来像“嘶嘶”声,轴承缺润滑常表现为超过基线值8dB,并伴有很大的“沙沙”声。
如果怀疑是缺润滑,可以在加注润滑油的同时观察仪表的变化。
一次加少量的润滑油直到分贝值水平降低至基线值。
如果读数水平持续很高且没有降低的趋势,可以考虑轴承进入失效期,需要经常检测。
其次,超过基线12dB表明各种故障已经开始。
如果分贝值超过基线12dB并伴有音质的变化,则表明轴承进入早期的失效阶段。
超过基线36dB 表明更严重的故障状态。
最后,超过基线50dB表明已经进入灾难性故障阶段。
在滚珠轴承超声波监测时,振幅改变所突显的轴承问题,比任何指标包括红外线热影像及振动分析的改变都要早。
当滚珠通过滚道小裂缝时,会产生冲击,并与轴承组件构成共振,在监测轴承频率时,听起来相当于振幅增加。
当滚珠由球形趋于扁平化的过程中,轴承表面的压迫侵蚀也会造成振幅增加。
这些扁平点也会产生重复的声响,监测频率时听起来也相当于振幅增加。
损坏的滚珠听起来像脆裂声,然而强度高且均匀的暴裂声可能显示沟槽损坏或均匀的滚珠损坏。
(2)润滑状况的监测①由于轴承润滑油膜被破坏,声音强度值将增加,如果分贝值超过基线8dB且伴有一致的“沙沙”声,可以认为是缺油。
②在加润滑脂过程中,保证适当的量使噪声强度值等于基准值。
应注意一些润滑脂需要一定时间才能充分的覆盖轴承的表面,请每次加入适量的润滑脂。
③如润滑过度,可损坏轴承密封,并引起轴承过热,因此应避免过度润滑。
(3)低速轴承的监测超声波传感器可以监测低速轴承(低于200r/min)。
由于灵敏度和频率可调,可收听到轴承的音质。
对于极端低速轴承(低于25r/min),常不考虑读数的具体值,仅收听音质的不同。
在此条件下,通常是大型轴承用高黏度的润滑脂,因润滑脂会吸收大部分的声音能量,仅能接收低程度的声音信号,只有听见高强度音或“渣渣”音,表明轴承失效的发生。
(4)监测频谱的分析在收听声音信号的同时,可通过声音信号进行频谱和时域分析。
当设备零件开始失效时,超声波信号就会产生变化。
通过监测声音的改变做故障诊断可节省时间。
因此,关键设备的超声波监测可以避免无计划的停机,还可以通过在设备上安装超声波探头对一些无法直接接触的零件运转情况进行检测。
3.3 电气检测电器设备的早期局部放电检测,对保证设备本身的安全起着至关重要的作用。
常见的电器设备局部放电故障有:电晕、电弧和电痕。
电晕和初期的电痕不会产生热量,用红外热像仪无法检测,但它会产生超声波信号,用超声波检测仪可以远距离进行检测;电弧和严重的电痕在产生超声波的同时也会产生热量,因此用红外和超声波的方法都可以进行测试。
但当局部放电发生在设备内部时,用红外成像技术的方法也无法发现。
不难看出超声波检测仪能在红外线测温仪检测出来温度之前就能检测到因绝缘损坏和松动产生的超声波信号。
用超声波检测仪在电器设备的表面或结合面处都可以进行检测。
超声波检测仪对高压输电绝缘子、变压器、开关柜等电器设备进行检测时,超声波检测仪的灵敏度非常高,当绝缘子周围的空气被电离时,会产生化学反应,腐蚀金属部件,削弱绝缘物的绝缘能力。