无损检测技术之超声检测

无损检测新技术-超声波相控阵检测技术简介夏纪真无损检测资讯网 广州市番禺区南村镇恒生花园14梯701 邮编：511442摘要：本文简单介绍了超声波相控阵检测技术的基本原理、应用与局限性关键词：无损检测超声检测相控阵1 超声波相控阵检测技术的基本原理超声波相控阵检测技术是一种新型的特殊超声波检测技术，类似相控阵雷达、声纳和其他波动物理学应用，依据惠更斯（Huyghens-Fresnel）原理：波动场的任何一个波阵面等同于一个次级波源；次级波场可以通过该波阵面上各点产生的球面子波叠加干涉计算得到。

并显示保真的（或几何校正的）回波图像，所生成材料内部结构的图像类似于医用超声波图像。

常规的超声波检测技术通常采用一个压电晶片来产生超声波，一个压电晶片只能产生一个固定的声束，其波束的传递是预先设计选定的，并且不能变更。

超声波相控阵检测技术的关键是采用了全新的发生与接收超声波的方法，采用许多精密复杂的、极小尺寸的、相互独立的压电晶片阵列（例如36、64甚至多达128个晶片组装在一个探头壳体内）来产生和接收超声波束，通过功能强大的软件和电子方法控制压电晶片阵列各个激发高频脉冲的相位和时序，使其在被检测材料中产生相互干涉叠加产生可控制形状的超声场，从而得到预先希望的波阵面、波束入射角度和焦点位置。

因此，超声波相控阵检测技术实质上是利用相位可控的换能器阵列来实现的。

超声波相控阵激发的超声波进入材料后，仍然遵循超声波在材料中的传播规律。

因此，对于常规超声波检测应用的频率、聚焦的焦点尺寸、聚焦长度、入射角、回波幅度与定位等等，超声波相控阵也是同样应用的。

超声波相控阵探头的每个压电晶片都可以独立接受信号控制（脉冲和时间变化），通过软件控制，在不同的时间内相继激发阵列探头中的各个单元，由于激发顺序不同，各个晶片激发的波有先后，这些波的叠加形成新的波前，因此可以将超声波的波前聚焦并控制到一个特定的方向，可以以不同角度辐射超声波束，可以实现同一个探头在不同深度聚焦（电子动态聚焦）。

目次3 术语和定义 ......................................................................... 1 1范围. (1)2规范性引用文件.....................................................................14 方法概要 (4)超声导波检测原理 (4)超声导波检测技术分类 (5)优点及特点 (5)局限性 (5)应用 ........................................................................... 5 5 安全要求 ........................................................................... 6 6 检测人员要求 ....................................................................... 6 7 检测工艺规程 .. (6)通用检测工艺规程 (6)检测作业指导书或工艺卡 (7)8 超声导波检测技术的选择 ............................................................. 7 9 检测设备和器材 (8)检测仪器系统构成 (8)超声导波传感器 (8)激励单元 (9)信号处理单元 (9)信号采集与分析软件 (9)试样 (9)检测设备的维护和校准 (10)10 检测程序 (11)检测前的准备 (11)导波检测模态与频率的选择 (11)距离-幅度曲线的绘制 (13)传感器的安装 (14)检测 (14)对比检测 (15)11 检测结果的评价和处理 (16)检测结果的分级 (16)不可接受信号的确定与处理 (16)12 检测记录与报告 (16)检测记录 (16)检测报告 (17)无损检测超声导波检测第1部分：总则1 范围本文件规定了超声导波对不同固体材料的结构件进行检测的一般原则。

超声检测方法原理超声检测（Ultrasonic Testing，UT）是一种常用的无损检测方法，其原理是利用超声波在材料中的传播和反射来检测材料内部的缺陷或确定材料的性质。

超声波是指频率超过20kHz的声波，其频率远超过人类可听到的范围。

超声波通过传感器（也称为探头）在材料表面产生，并沿着材料传播，当遇到材料内部的界面、缺陷或其他反射体时，部分超声波将被反射回传感器。

通过接收和分析这些反射回来的超声波可以判断和评估材料内部的缺陷。

超声波在材料中传播的速度与材料的密度、弹性模量以及声波的频率有关。

通常情况下，材料的密度越高，超声波的传播速度越快；而弹性模量越高，超声波的传播速度也越快。

根据这个原理，可以通过测量超声波的传播时间来得到材料的厚度或速度，从而评估材料的性质。

在超声检测中，常用的传感器是压电探头。

压电材料可以将电信号转化为超声波，并且可以将从材料内部反射回来的超声波转化为电信号。

传感器通常由一个或多个压电晶体构成，当加在晶体上的电压变化时，晶体会产生相应的变形，从而产生超声波。

反过来，当超声波到达晶体时，晶体会因超声波的作用而产生电荷，形成回传的电信号。

超声检测中的一个关键参数是声束。

声束是指超声波从传感器向材料传播的过程中的能量分布情况。

由于超声波传播时会受到材料的吸收、散射以及衍射等因素的影响，声束经过一定距离后会发生扩散和衰减。

因此，超声波在材料内部的分布是非均匀的。

超声检测方法通常分为脉冲回波法和超声波传播法两种。

脉冲回波法是通过将超声波以脉冲形式发送到材料中，并接收反射回来的脉冲信号来检测缺陷。

传感器在发送脉冲信号后，会切换到接收模式，接收反射回来的超声波信号，并将其转化为电信号进行处理。

根据反射信号的强度和到达时间可以确定缺陷的位置和性质。

超声波传播法则是通过测量超声波的传播时间或传播距离来评估材料的性质。

传感器将超声波发送到材料中一定距离处，并接收到达的超声波信号。

通过测量超声波的传播时间或传播距离，结合材料的密度和弹性模量等参数，可以计算出材料的厚度、速度以及其他性质。

超声无损检测技术在材料测试中的应用随着现代工业技术的不断发展，工业产品的质量越来越重要，而材料的质量也是工业生产中不可或缺的一个环节。

在材料的生产加工和使用过程中，为了保证其质量和安全性能，需要进行各种性能测试和质量检测。

而超声无损检测技术是一种常用的方法，它非常适合材料中各种缺陷的检测和定量评价。

一、超声无损检测技术的原理超声无损检测技术通过探头向被测物体发射一定频率的超声波，当波遇到材料中的缺陷或界面反射表面时，一部分能量将被反射回来到探头，进而可以通过探头接收和记录，最终形成一幅图像。

在材料的质量检测过程中，利用超声波在不同材料和缺陷中的传播速度和衰减特性，可以检测出材料的缺陷、孔洞、裂纹等不良缺陷，并对其进行定量分析和评价。

二、超声无损检测技术在材料测试中广泛应用于各种金属、合金、复合材料、陶瓷等材料的性能测试和质量检测。

在实际应用中，超声无损检测技术有以下几个方面的应用：1. 检测材料中的裂纹和缺陷利用超声无损检测技术可以检测材料中微小的裂纹或缺陷，定量分析其发展和扩大情况，以避免材料在使用过程中出现安全隐患。

此外，超声无损检测技术还可以用于腐蚀检测、硬度测量和层厚度测量等。

2. 检测焊接缺陷在焊接制造过程中，往往会因为人为操作不当或者材料缺陷导致焊接接头中存在各种缺陷。

利用超声无损检测技术可以对焊接接头进行全面检测，及时发现焊接缺陷并进行修复，保证焊接质量。

3. 检测管道和容器的内部缺陷在化工、石化等领域中，对于管道和容器的内部缺陷检测尤其重要。

而传统的非破坏性检测方法往往难以检测到内部缺陷。

而利用超声无损检测技术就可以在管道和容器内壁进行全面检测，实现非破坏性检测。

4. 检测材料的弹性模量和泊松比等物理参数利用超声无损检测技术还可以测量材料的弹性模量、泊松比等物理参数，衡量材料的力学性能，对材料的设计和选型提供更加科学可靠的依据。

三、超声无损检测技术存在的局限性虽然超声无损检测技术在材料测试中应用广泛，但也存在着一些局限性。

超声波无损检测技术的原理与应用超声波无损检测技术是一种非破坏性检测方法，通过利用超声波在材料中传播的特性来评估材料的内部结构和缺陷情况。

该技术在工业领域被广泛应用于质量控制、损伤检测和结构健康监测等方面。

本文将介绍超声波无损检测技术的原理和其在不同领域的应用。

首先，让我们了解超声波无损检测技术的原理。

超声波是一种频率高于人耳能够听到的声波，通常在1 MHz至100 MHz的范围内。

超声波是由发射器产生的机械振动传播而成，并在材料中以纵波和横波的形式传播。

当超声波遇到材料中的界面或缺陷时，它会发生反射、散射和透射等现象。

超声波无损检测技术通常采用传感器将超声波传递到被检测材料上，并接收由材料反射或透射回传的超声信号。

传感器通常由压电材料制成，这些材料在电场作用下具有机械振动的能力。

传感器将机械振动转化为电信号，并传送给接收器进行进一步处理。

在接收器中，超声波信号经过放大、滤波和波形处理等步骤，以提取有用的信息。

接收到的信号可以表示材料内部的界面、缺陷或其它特性。

根据波形特征和信号幅值，我们可以判断材料的质量、损伤的类型和位置等重要参数。

超声波无损检测技术在工业领域具有广泛应用。

首先，它被广泛应用于金属材料的质量控制。

超声波可以检测金属材料内部的裂纹、夹杂物和孔隙等缺陷，预防材料的破坏和事故的发生。

在制造业中，对金属制品进行超声波检测可以确保产品的质量和可靠性。

其次，超声波无损检测技术在航空航天领域具有重要的应用。

飞机零部件的安全性非常重要，超声波无损检测可以帮助工程师发现隐蔽的缺陷，如疲劳裂纹和焊接缺陷。

这样可以避免潜在的事故风险，保护乘客和航空器的安全。

此外，超声波无损检测技术还可以应用于建筑工程中的混凝土结构检测。

通过超声波检测，工程师可以评估混凝土结构的质量以及存在的缺陷，如裂缝和空洞等。

这对于确保建筑物的结构安全和耐久性非常重要。

此外，超声波无损检测技术还被广泛应用于医学领域。

医生可以通过超声波无损检测技术来诊断疾病和评估病人的健康状况。

超声波检测华北科技学院机电工程学院摘要：超声无损检测是在现代工业生产中应用的非常广泛的一种无损检测方法，它对于提高产品的质量和可靠性有着重要的意义。

尽管随着电子技术的发展，国内出现了一些数字化的超声检测仪器，但其数据处理及扩展能力有限，缺乏足够的灵活性。

而虚拟仪器是近年来刚刚发展起来的一种新的仪器构成方式，它是一种、通讯技术和测量技术相结合的产物，具有很大的灵活性和扩展性，具有旺盛的生命力。

关键词：无损检测；超声波探伤；计算机技术；通讯技术Abstract：As a kind of NDT(Non-Destructive Testing)，UT (Ultrasonic Testing) is widely used in modern industry, which plays a very important role in improving the quality and the reliability of product. Although along with technical development in electronics, some digital UT instruments have been developed at home, its expand- ability and the ability of processing data limited. VI (Virtual Instru- ment) is a new Instrument structure developed recent years and is an outcome which combines the computer technique, the communication technique together with the measure technique, which has huge expandability, flexibility and the prosperous vitality.Keywords：NDT(Non-Destructive Testing) UT (Ultrasonic Testing) computer technique communication technique1、引言损检测诊断技术应用的范围十分广泛，已在机械制造、石油化工、舰艇船舶、汽车、铁道、建筑、冶金、航空航天和核能等工业中被普遍采用，取得了显著的经济效益和社会效益。