超声波检测设备及原理
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超声波无损检测原理及应用超声波无损检测(Ultrasonic Testing,简称UT)是一种利用超声波的传播和反射来检测材料内部缺陷和性能的方法。
它是一种广泛应用于工业领域的无损检测技术,常用于材料、结构件和零部件的质量控制以及故障诊断等领域。
超声波无损检测的原理是基于声波在材料中传播的特性。
当超声波传播到材料中的一个界面时,一部分能量将被反射回来,形成回波。
这些回波会受到材料中各种内部缺陷或不均匀性的影响,如裂纹、气孔、夹杂物等,从而产生回波的幅度变化。
通过分析回波的特征,可以确定材料的缺陷位置、形态和尺寸,并评估材料的性能。
超声波无损检测的应用范围非常广泛。
其中,最常见的应用是材料缺陷检测。
通过超声波检测,可以检测到各种类型的内部缺陷,如裂纹、气孔、夹杂物等。
这对于确保材料的质量非常重要,尤其是在高强度材料的使用过程中,如航空航天、汽车、船舶等领域。
另外,超声波无损检测还可以应用于材料的表面质量评估,例如检测涂层的附着性能、测量涂层厚度等。
此外,超声波无损检测还可以应用于结构件的评估和故障诊断。
比如对于钢结构、混凝土结构等进行超声波扫描,可以检测到隐藏在结构内部的裂纹、腐蚀等缺陷,从而评估结构的完整性和安全性。
同样地,在机械设备中,超声波无损检测可以用于检测轴承、齿轮等关键部件的健康状态,发现潜在的故障迹象,预防机械故障。
此外,超声波无损检测还在医学领域有着重要的应用。
医学超声波技术是利用超声波在人体组织中的传播和反射来获取人体内部结构和器官的图像信息,用于诊断疾病、指导手术等。
这种应用基于超声波的安全性和无创性,无需辐射,对患者无损伤。
总的来说,超声波无损检测是一种非常重要和广泛应用的无损检测技术。
它在工业、医学、科研等领域都有着重要的作用,可以高效、准确地检测材料的缺陷和性能,并提供重要的信息用于决策和改进。
随着科学技术的不断发展,超声波无损检测方法和设备也在不断改进和创新,为各个领域的应用提供更多可能性。
超声波探伤仪原理一、前言超声波探伤仪是一种常见的无损检测设备,广泛应用于各种材料的质量检测和缺陷检测。
本文将从超声波探伤仪的原理入手,对其工作原理进行详细解析。
二、超声波的特性超声波是指频率高于20kHz的机械振动波,其具有以下特性:1. 能够穿透物体:超声波在介质中传播时会发生折射和反射,但同时也能够穿透物体并到达另一侧。
2. 反射和散射:当超声波遇到不同密度或不同介电常数的物质时,会发生反射和散射现象。
3. 吸收:超声波在介质中传播时会发生能量损失,被介质吸收。
4. 速度与密度有关:在同一介质中,超声波传播速度与介质密度成正比例关系。
三、探伤仪的组成一个典型的超声波探伤仪主要由以下几个部分组成:1. 发射器:产生高频脉冲信号并将其转换为机械振动,从而产生超声波。
2. 接收器:将接收到的超声波信号转换为电信号并放大。
3. 显示器:将接收到的电信号转换为图像并显示出来。
4. 控制器:控制发射和接收过程,以及对数据进行处理和分析。
四、超声波探伤原理超声波探伤是利用超声波在材料中传播的特性来检测材料中的缺陷。
其基本原理如下:1. 发射超声波:探伤仪通过发射器产生高频脉冲信号,并将其转换为机械振动,从而产生超声波。
这些超声波穿过被检测物体并被反射或散射回来。
2. 接收反射信号:接收器将反射或散射回来的超声波信号转换为电信号,并放大到适当的水平,以便进一步处理和分析。
3. 分析反射信号:控制器对接收到的反射信号进行处理和分析,以确定是否存在缺陷。
如果存在缺陷,则可以确定其位置、形状、大小等信息。
4. 显示结果:最后,控制器将分析结果转换为图像并显示出来,供操作人员进行进一步分析和评估。
五、超声波探伤的应用超声波探伤广泛应用于各种材料的质量检测和缺陷检测,包括:1. 金属材料:超声波探伤可以检测金属材料中的裂纹、夹杂、气孔等缺陷。
2. 塑料材料:超声波探伤可以检测塑料材料中的气孔、裂纹、夹层等缺陷。
3. 混凝土结构:超声波探伤可以检测混凝土结构中的裂缝、空洞、蜂窝等缺陷。
超声波传感器检测原理
超声波传感器是一种常用于测量和探测距离、位置和物体特征的设备。
它利用
声波在物体中的传播速度和反射特性来实现测量的原理。
超声波传感器通常由发射器和接收器组成。
发射器会发出高频的超声波信号,
通常在20kHz到200kHz之间。
这些超声波信号会向目标物体传播,然后被目标物
体的表面反射回来。
接收器会接收经过目标物体反射回来的超声波信号,并将其转化为电信号。
接
收器中的超声波传感器元件会将接收到的超声波信号转化为电压信号,然后通过放大器进行放大和处理。
根据超声波的传播时间和传播速度,可以计算出目标物体和传感器之间的距离。
根据检测到的超声波信号的强度,还可以判断目标物体的形状、材质和表面特征。
超声波传感器检测原理的优点之一是它对目标物体的材质没有特殊要求。
无论
是金属、塑料、液体还是固体,超声波传感器都可以进行有效的检测。
此外,超声波传感器工作时不会产生害处,且能够在各种环境条件下正常工作,包括水下。
因此,它在工业自动化、智能车辆、测距测速、安全监测等领域得到广泛应用。
总之,超声波传感器是一种利用超声波在物体中的传播特性进行测量和探测的
设备。
它通过发射和接收超声波信号,可以实现距离、位置和物体特征的检测。
由于其优越的性能和可靠性,超声波传感器在多个领域都有广泛的应用。
基于超声波的固体颗粒检测随着现代工业技术的发展,固体颗粒的检测愈发重要。
建立一套高精度的颗粒检测系统,不仅能提高产品的生产质量,还能为企业节省大量的人力物力成本。
超声波作为一种底层物理技术,被广泛应用于固体颗粒检测中。
本文将从超声波原理、超声波颗粒检测设备类型、超声波颗粒检测技术及其应用方面展开阐述。
一、超声波原理超声波是指频率超过人耳可听到上限20kHz的机械振动波。
其主要特点是噪声小、传输速度快、穿透力强。
具体而言,它是由振动物体周围的介质中,机械波控制介质内微小分子的振动而产生的波。
根据超声波与信号不同媒介的反射效果,可将其分为穿透波和反射波。
穿透波主要用于超声波颗粒检测,它从一个表面投射进入物体内部,并被反射到另一个表面。
而反射波则是从一个表面反向离开物体后被探头接收。
根据这一反向思路,超声波颗粒检测设备的结构设计也应运而生。
二、超声波颗粒检测设备类型超声波颗粒检测设备可以分为两种类型:单面探头和双面探头。
1、单面探头:它是一种圆盘形超声波探头,使用它可以检测具有平面底部的固体颗粒,例如盘子里的花生。
2、双面探头:它是一种特殊形状的超声波探头,又称片式探头。
可以同时发送和接收信号,也称为双向探头。
使用双面探头可以检测高度分散的颗粒,例如颗粒受到液体淹没时。
三、超声波颗粒检测技术超声波颗粒检测技术主要分为两类:干颗粒检测和湿颗粒检测。
1、干颗粒检测干颗粒检测的原理是通过超声波在颗粒位置处的反射来检测颗粒的位置,可分为接触和非接触两种方式。
其中,接触式检测颗粒时,超声波具有较高的分辨率和精度。
而非接触式检测时却要在音频和模拟预处理方面面临更大的挑战。
2、湿颗粒检测湿颗粒检测是指在颗粒被液体淹没的条件下进行的颗粒检测技术。
超声波根据模式转换原理,经过规定模式的转换后,能够避开液体的声阻,方便颗粒的检测。
例如,在检测窑炉底灰的过程中,可使用超声波的多模式方法,检测颗粒及其特性。
四、超声波颗粒检测技术的应用超声波颗粒检测技术的应用非常广泛,例如煤矿、水泥、石化等诸多行业,我们可以领略到它的重要性。
超声波探头结构和工作原理超声波探头是一种用于无损检测和测量的设备,广泛应用于医学影像、工业检测、地质勘探、材料分析等领域。
它的工作原理是利用超声波在材料中的传播和反射特性,通过传感器和电子设备将接收到的反射信号转化为图像或数据。
本文将介绍超声波探头的结构和工作原理。
超声波探头主要由超声换能器、耦合层、阵元、连接线缆等部分组成。
超声换能器是探头的核心部件,它负责将电能转化为机械振动,并将机械振动转化为电能。
超声波的发射和接收都依赖于超声换能器的性能。
耦合层位于超声换能器和待检测物体之间,用于传递超声波和减少能量损失。
阵元是一种由聚焦透镜和接收器构成的组合单元,用于发射和接收超声波信号。
连接线缆用于传输控制信号和接收到的超声波信号。
超声波探头的工作原理是利用超声波在介质中的传播和反射规律进行探测和成像。
当超声波探头通过超声换能器发射超声波信号时,超声波会在介质中传播并与边界面发生反射。
这些反射信号将被探头接收器接收,并通过连接线缆传输到后端电子设备进行信号处理和成像。
根据反射信号的强度、时间和位置,可以获取待测物体内部的结构信息和缺陷情况。
超声波探头的成像原理通常有脉冲回声成像和实时成像两种。
脉冲回声成像是利用单个脉冲发射超声波,通过不断接收反射信号,将每次脉冲对应的反射信号叠加得到一幅静态图像。
实时成像是通过连续发射和接收超声波信号,实现对待测物体的实时观测。
这种成像方式适用于需要实时监测的场景,如医学影像和工业检测。
在医学领域,超声波探头被广泛应用于超声心动图、超声声像图等检查中,以实现对心脏、肝脏、子宫等器官的非侵入性检测。
在工业领域,超声波探头被用于检测焊接质量、管道堵塞、混凝土缺陷等问题,帮助提高生产效率和产品质量。
在材料科学和地质勘探领域,超声波探头则被用于材料缺陷检测和地下结构勘探。
超声波探头的结构和工作原理是基于超声波的传播和反射规律,通过超声换能器、耦合层、阵元等部件实现对待测物体的检测和成像。
超声波探伤探头的工作原理
超声波探伤探头是一种用于检测材料内部缺陷的设备,其工作原理基于超声波的反射和折射。
当探头发射超声波时,超声波会穿过被检测物体,遇到不同材料密度或缺陷时,一部分波会被反射回来,另一部分波会被折射或传递。
探头接收到反射回来的波,通过信号处理系统将其转换成图像或声音信号。
探头的结构一般包括压电陶瓷、声阻抗匹配层、聚焦透镜、水或油的耦合层以及外壳等组成部分。
压电陶瓷是探头的核心部件,它可以将电信号转换成机械振动,同时也可以将机械振动转换成电信号。
声阻抗匹配层的作用是为了提高超声波的传递效率和信噪比。
聚焦透镜可以使超声波聚焦在被检测物体的特定区域内,增加检测的精度和准确性。
耦合层是用于将探头与被检测物体紧密接触的介质,一般采用水或油。
外壳则是保护探头的外部结构。
超声波探伤探头的工作原理可以应用于材料缺陷检测、金属材料厚度测量、焊接缺陷检测、混凝土缺陷检测等领域。
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超声波测漏仪工作原理超声波测漏仪是一种常用于检测管道、容器或设备中泄漏的仪器。
它利用超声波的特性来检测泄漏处产生的高频声波,从而确定泄漏位置和程度。
超声波测漏仪的工作原理是基于声学和物理的原理,下面将详细介绍其工作原理。
超声波是指频率超过20kHz的声波,它在空气中传播速度快、能量强,且能够穿透物质。
超声波测漏仪通过发射超声波并接收回波的方式来进行泄漏检测。
其主要的工作原理可分为超声波的发射和接收两个过程。
超声波的发射是通过超声波发射器实现的。
该发射器能够将电能转换为声能,并将其转化为超声波进行发射。
超声波的频率一般在20kHz至100kHz之间,可以根据实际需求进行调节。
发射器通常采用压电材料,当施加电场时,压电材料会发生形变,从而产生声波。
超声波的接收是通过超声波接收器实现的。
该接收器能够将超声波转化为电信号,并通过放大和处理电路将其转化为可读取的信号。
接收器通常也采用压电材料,当超声波经过时,压电材料会产生电荷,从而产生电信号。
接收器的灵敏度和频率响应可以根据实际需求进行调节。
在泄漏检测过程中,超声波测漏仪将发射超声波,并通过接收器接收回波信号。
当超声波遇到泄漏处时,会发生多次的反射和散射,从而产生回波。
这些回波会被接收器接收到,并经过放大和处理后显示在超声波测漏仪的显示屏上。
根据回波信号的特征,可以确定泄漏的位置和程度。
当泄漏较大时,回波信号会较为明显,显示屏上的信号幅度较大;而当泄漏较小或距离较远时,回波信号会较为微弱,显示屏上的信号幅度较小。
通过观察显示屏上的信号,操作人员可以判断泄漏的位置和程度,并采取相应措施进行修复。
超声波测漏仪具有检测灵敏度高、定位准确、便于携带和操作等优点,因此在工业领域广泛应用于泄漏检测。
它可以用于检测各种介质的泄漏,如气体、液体和蒸汽等。
同时,超声波测漏仪也可以用于检测其他故障,如密封不良、堵塞和磨损等。
超声波测漏仪是一种基于超声波的仪器,利用超声波的特性来进行泄漏检测。
超声波探伤仪工作原理超声波探伤仪工作原理概述超声波探伤仪是一种非破坏性检测仪器,主要用于材料内部缺陷的检测。
其工作原理是利用超声波在不同介质中传播产生的反射、折射、散射等现象来判断材料的内部结构和性能。
超声波传播超声波是指频率超过20kHz的声波,在介质中的传播速度和方向与介质的密度、弹性系数、声阻抗等参数有关。
当超声波传播到不同介质边界时,会发生反射、折射和透射现象。
反射现象当超声波遇到介质边界时,一部分能量会被反射回来,形成回波。
回波的强度、声波传播时间以及回波的波形等信息可以反映材料内部的缺陷情况。
折射现象当超声波传播到介质边界时,如果两侧介质的声速不同,就会发生折射现象,即声波的传播方向发生改变。
利用折射现象可以测量材料的界面情况和孔隙率。
散射现象当超声波传播到材料中的颗粒或微小缺陷时,会发生声能的散射现象。
根据散射声的延迟时间、幅度和形态等特性,可以分析材料的缺陷类型和大小。
超声波探伤仪工作步骤超声波探伤仪主要包括发射器、接收器和控制系统。
其工作步骤如下:1.发射超声波信号:发射器产生高频率的脉冲超声波信号,通过探头将超声波传播到被测材料内部。
2.接收回波信号:超声波在材料内部传播时,如果遇到缺陷或界面,会产生回波信号。
接收器接收回波信号,并将其转换成电信号。
3.信号处理:接收器将接收到的电信号进行放大、滤波等处理,使其适合后续分析和显示。
4.分析和显示:经过信号处理后,将回波信号分析得到的数据进行计算和处理,生成图像或波形显示。
根据回波信号的特征,可以判断材料的缺陷类型、位置和尺寸。
应用领域超声波探伤仪广泛应用于工业领域的质量控制、产品检测等方面。
其主要应用领域包括:•金属材料检测:用于检测金属材料中的内部缺陷,如焊缝、裂纹等。
•塑料制品检测:用于检测塑料制品中的气泡、杂质等缺陷。
•非金属材料检测:如陶瓷、玻璃等材料内部的缺陷检测。
•航空航天领域:用于检测飞机、航天器等的结构和部件的缺陷情况。
超声机的原理超声波是指频率超过人类听觉范围(20Hz 20kHz)的声波,通常是指频率在20kHz以上的声波。
超声波在医学、工业、生活等领域有着广泛的应用,而超声机则是产生和利用超声波的重要设备。
那么,超声机的原理是什么呢?首先,超声机的原理是基于压电效应。
压电效应是指某些晶体在受到机械应力作用时会产生电荷,反之亦然。
利用压电效应,超声机可以将电能转化为机械能,从而产生超声波。
通常超声机中会使用石英晶体或陶瓷晶体来实现压电效应,这些晶体在受到电场的作用下会发生形变,产生超声波。
其次,超声机的原理还涉及到谐振器的作用。
谐振器是用来增强超声波振幅的装置,通常由压电晶体和声波反射器构成。
当电能通过压电晶体时,会使其振动产生超声波,而声波反射器则可以将超声波反射回压电晶体中,形成谐振现象,从而增强超声波的振幅。
另外,超声机的原理还包括超声波的传播和探测。
超声波在介质中传播时,会发生折射、反射和散射等现象,这些现象可以被利用来获取被探测物体的信息。
超声机通常会配备探头来发送和接收超声波,探头中的压电晶体可以将电能转化为超声波并发送出去,同时也可以将接收到的超声波转化为电信号。
通过分析接收到的电信号,就可以获取被探测物体的形态、结构和性质等信息。
最后,超声机的原理还涉及到信号处理和显示。
超声波探测到的信号会经过放大、滤波、数字化等处理,最终通过显示设备呈现出来。
信号处理的过程可以帮助去除噪声、增强信号,从而提高探测的准确性和可靠性。
而显示设备则可以将处理后的信号以图像或波形的形式展现出来,让操作人员可以直观地获取被探测物体的信息。
综上所述,超声机的原理是基于压电效应、谐振器、超声波的传播和探测,以及信号处理和显示等多个方面的原理共同作用而实现的。
通过对这些原理的深入理解,我们可以更好地应用超声机在医学诊断、材料检测、流体控制等领域,为人类的生产生活带来更多的便利和发展。
印刷机超声波双张检测器工作原理印刷机超声波双张检测器是一种用于检测印刷机纸张双张的设备。
它采用超声波技术,通过发射超声波来检测纸张的厚度和位置,从而实现对纸张双张的检测。
本文将详细介绍印刷机超声波双张检测器的工作原理。
一、超声波技术超声波是一种高频声波,其频率通常在20kHz到1GHz之间。
超声波在空气中传播速度很快,而且能够穿透一些材料,如金属、塑料、玻璃等。
超声波技术是一种非接触式检测技术,它可以通过发射超声波来检测物体的厚度、位置、形状等信息。
二、印刷机超声波双张检测器的工作原理印刷机超声波双张检测器主要由超声波发射器、接收器、信号处理器和控制器等组成。
其工作原理如下:1. 发射超声波印刷机超声波双张检测器首先通过超声波发射器发射超声波。
超声波发射器通常由一个压电陶瓷晶体和一个共振腔组成。
当电压施加到压电陶瓷晶体上时,它会振动并产生超声波。
共振腔可以放大超声波的振幅,从而提高检测的灵敏度。
2. 接收超声波发射的超声波会穿过纸张并被反射回来。
印刷机超声波双张检测器通过超声波接收器接收反射回来的超声波。
超声波接收器通常也由一个压电陶瓷晶体和一个共振腔组成。
当超声波穿过压电陶瓷晶体时,它会产生电压信号。
共振腔可以放大电压信号,从而提高检测的灵敏度。
3. 处理信号接收到的电压信号会被送到信号处理器中进行处理。
信号处理器通常包括放大器、滤波器、模数转换器等。
放大器可以放大电压信号,从而提高信号的强度。
滤波器可以滤除噪声信号,从而提高信号的质量。
模数转换器可以将模拟信号转换为数字信号,从而方便后续的处理和分析。
4. 判断纸张是否双张处理后的信号会被送到控制器中进行判断。
控制器通常由微处理器、存储器、输入输出接口等组成。
微处理器可以根据预设的算法对信号进行分析和判断。
存储器可以存储检测结果和相关参数。
输入输出接口可以与印刷机的控制系统进行通信,从而实现对印刷机的控制。
三、印刷机超声波双张检测器的优点印刷机超声波双张检测器具有以下优点:1. 非接触式检测,不会对纸张造成损伤。
基桩超声波检测技术,原理、方法一、检测原理和方法1、检测原理基桩成孔后,灌注混凝土之前,在桩内预埋若干根声测管作为声波发射和接收换能器的通道,在桩身混凝土灌注若干天后开始检测,用声波检测仪沿桩的纵轴方向以一定的间距逐点检测声波穿过桩身各横截面的声学参数,然后对这些检测数据进行处理、分析和判断,确定桩身混凝土缺陷的位置、范围、程度,从而推断桩身混凝土的连续性、完整性和均匀性状况,评定桩身完整性等级。
基桩声波透射法完整性检测的基本原理用人工的方法在混凝土介质中激发一定频率的弹性波,该弹性波在介质中传播时,遇到混凝土介质缺陷会产生反射、透射、绕射、散射、衰减,从而造成穿过该介质的接收波波幅衰减、波形畸变、波速降低等。
由接收换能器接收的波形,对波的到时、波幅、频率及波形特征进行分析,判断混凝土桩的完整性及缺陷的性质、位置、范围及缺陷的程度。
什么叫反射波?什么叫透射波当声波在传播过程中从一种介质到达另一种介质时,在两种介质的分界面上,一部分声波被反射,仍然回到原来的介质中,称为反射波;另一部分声波则透过界面进入另一种介质中继续传播,称为折射波(透射波)。
2、检测方法按照超声波换能器通道在桩体中的不同的布置方式,超声波透射法基桩检测有三种方法:(1)桩内单孔透射法在某些特殊情况下只有一个孔道可供检测使用,例如在钻孔取芯后,我们需进一步了解芯样周围混凝土质量,作为钻芯检测的补充手段,这时可采用单孔检测法,此时,换能器放置于一个孔中,换能器间用隔声材料隔离(或采用专用的一发双收换能器)。
超声波从发射换能器出发经耦合水进入孔壁混凝土表层,并沿混凝土表层滑行一段距离后,再经耦合水分别到达两个接收换能器上,从而测出超声波沿孔壁混凝土传播时的各项声学参数。
需要注意的是,当孔道中有钢质套管时,由于钢管影响超声波在孔壁混凝土中的绕行,故不能用此法。
(2)桩外单孔透射法当桩的上部结构已施工或桩内没有换能器通道时,可在桩外紧贴桩边的土层中钻一孔作为检测通道,检测时在桩顶面放置一发射功率较大的平面换能器,接收换能器从桩外孔中自上而下慢慢放下,超声波沿桩身混凝土向下传播,并穿过桩与孔之间的土层,通过孔中耦合水进入接收换能器,逐点测出透射超声波的声学参数,根据信号的变化情况大致判定桩身质量。
标题:UT超声波锻件检测标准大全引言:UT超声波(Ultrasonic Testing)是一种常用的无损检测方法,适用于锻件等金属材料的检测。
一、UT超声波锻件检测的基本原理UT超声波锻件检测通过传输高频声波进入锻件内部,利用声波的反射和散射来检测缺陷和材料性质。
其基本原理包括声波的发射、传播、接收和信号处理等过程。
二、UT超声波锻件检测的设备及工艺要求1. 设备要求:a. UT超声波探头:选择合适的频率和类型的探头,以满足对不同锻件的检测需求。
b. UT仪器:确保仪器的稳定性、精度和可靠性。
c. 耦合剂:选择适当的耦合剂,确保声波能够有效地传递到锻件表面。
2. 工艺要求:a. 清洁表面:确保锻件表面干净,无杂质和涂层,以保证声波的传播质量。
b. 调节参数:根据锻件的材料和尺寸,合理调节超声波仪器的参数,如增益、频率等,以获得清晰的声波信号。
c. 扫描方式:选择适当的扫描方式,如直线扫描、扇形扫描等,以全面覆盖锻件的检测区域。
三、UT超声波锻件检测的缺陷类型和评定标准1. 缺陷类型:a. 线性缺陷:包括裂纹、夹杂、疏松等。
根据缺陷的位置、长度和宽度等特征进行分类。
b. 表面缺陷:如气孔、夹渣等。
根据缺陷的大小和密度进行评定。
2. 评定标准:a. 线性缺陷:按照标准规定的缺陷尺寸和数量限制进行评定,如长度、深度等。
b. 表面缺陷:按照标准规定的缺陷密度和尺寸进行评定,如单位面积内的缺陷数量。
四、UT超声波锻件检测的操作步骤1. 准备工作:根据锻件的材料和尺寸,选择合适的探头、仪器和耦合剂,并确保设备的正常运行。
2. 清洁表面:使用适当的清洁剂将锻件表面清洁干净,以确保声波的传播质量。
3. 设定参数:根据锻件的要求,调节超声波仪器的参数,如增益、频率等,以获得清晰的声波信号。
4. 扫描检测:按照事先确定的扫描方式,将探头移动在锻件表面,全面扫描检测区域。
5. 数据记录与分析:记录检测数据并进行分析,判断缺陷类型和评定标准是否符合要求。
超声波检测设备及原理 超声检测主要是利用超声波在工件中的传播特性,如声波在通过材料时能量会损失衰减,在遇到声阻抗不同的两种介质界面时会发生反射、折射等。其工作原理是: 1).声源产生超声波,超声波以一定的方式进入工件传播。 2).超声波在工件中传播遇到不同介质界面(包括工件材料中缺陷的分界面),使其传播方向或特征发生改变。 3).改变后的超声波通过检测设备被接收,并进行处理和分析,评估工件本身及其内部是否存在缺陷及缺陷的特性。
第一节 超声波探伤仪 超声波探伤仪、探头和试块是超声波探伤的重要设备。了解这些设备的原理、构造和作用及其主要性能的测试方法是正确选择探伤设备进行有效探伤的保证。
一、超声波探伤仪概述 1.仪器的作用 超声波探伤仪是超声波探伤的主体设备,它的作用是产生电振荡并加于换能器(探头)上,激励探头发射超声波,同时将探头送回的电信号进行放大,通过一定方式显示出来,从而得到被探工件内部有无缺陷及缺陷位置和大小等信息。 2.仪器的分类 超声仪器分为超声检测仪器和超声处理(或加工)仪器,超声波探伤仪属于超声检测仪器。超声波探伤技术在现代工业中的应用日益广泛,由于探测对象、探测目的、探测场合、探测速度等方面的要求不同,因而有各种不同设计的超声波探伤仪,常见的有以下几种。 1)按超声波的连续性分类 ①脉冲波探伤仪:这种仪器通过探头向工件周期性地发射不连续且频率不变的超声波,根据超声波的传播时间及幅度判断工件中缺陷位置和大小,这是目前使用最广泛的探伤仪 ②连续波探伤仪:这种仪器通过探头向工件中发射连续且频率不变(或在小范围内周期性变化)的超声波,根据透过工件的超声波强度变化判断工件中有无缺陷及缺陷大小.这种仪器灵敏度低,且不能确定缺陷位置,因而已大多被脉冲波探伤仪所代替,但在超声显像及超声共振测厚等方面仍有应用。 ③调频波探伤仪:这种仪器通过探头向工件中发射连续的频率周期性变化的超声波,根据发射波与反射波的差频变化情况判断工件中有无缺陷。以往的调频式路轨探伤仪便采用这种原理。但由于只适宜检查与探测面平行的缺陷,所以这种仪器也大多被脉冲波探伤仪所代替。 2)按缺陷显示方式分类 ① A型显示探伤仪:A型显示是一种波形显示,探伤仪荧光屏的横坐标代表声波的传播时间(或距离),纵坐标代表反射波的幅度。由反射波的位置可以确定缺陷位置,由反射波的幅度可以估算缺陷大小。 ② B型显示探伤仪:B型显示是一种图像显示,探伤仪荧光屏的横坐标是靠机械扫描来代表探头的扫查轨迹,纵坐标是靠电子扫描来代表声波的传播时间(或距离),因而可直观地显示出被探工件任一纵截面上缺陷的分布及缺陷的深度. ③ C型显示探伤仪:C型显示也是一种图像显示,探伤仪荧光屏的横坐标和纵坐标都是靠机械扫描来代表探头在工件表面的位置。探头接收信号幅度以光点辉度表示,因而,当探头在工件表面移动时,荧光屏上便显示出工件内部缺陷的平面图像,但不能显示缺陷的深度.A型、B型、C型三种显示分别如图4-1所示。
图4-1 图像显示分类 A 型显示 B型显示 C型显示
3)按超声波的通道分类 ①单通道探伤仪:这种仪器由一个或一对探头单独工作,是目前超声波探伤中应用最广泛的仪器。 ②多通道探伤仪:这种仪器由多个或多对探头交替工作,每一通道相当于一台单通道探伤仪,适用于自动化探伤。 目前,探伤中广泛使用的超声波探伤仪,如CTS一22、CTS一26等都是A型显示脉冲反射式探伤仪。 二、A型脉冲反射式超声波探伤仪的一般工作原理 1.仪器方框电路图 图4-2采用方框电路图表示仪器各部分,各方框之间用线条连起来,表示各部分之间的关系,说明仪器的大致结构和工作原理。
图4-2 仪器方框电路图 2.仪器主要组成部分的作用 1)同步电路:同步电路又称触发电路,它每秒钟产生数十至数千个脉冲,用来触发探伤仪扫描电路、发射电路等,使之步调一致、有条不紊地工作。因此,同步电路是整个探伤仪的“中枢”,同步电路出了故障,整个探伤仪便无法工作。 2)扫描电路:见图4-3,扫描电路又称时基电路,用来产生锯齿波电压,加在示波管水平偏转板上,使示波管荧光屏上的光点沿水平方向作等速移动,产生一条水平扫描时基线。探伤仪面板上的深度粗调、微调、扫描延迟旋钮都是扫描电路的控制旋钮。探伤时,应根据被探工件的探测深度范围选择适当的深度档级,井配合微调旋钮调整,使刻度板水平轴上每一格代表一定的距离。扫描电路的方框图及其波形见图。
图4-3 扫描电路图 3)发射电路:见图4-4,发射电路利用闸流管或晶闸管的开关特性,产生几百伏至上千伏的电脉冲。电脉冲加于发射探头,激励压电晶片振动,使之发射超声波,可控硅发射电路的典型电路如图所示。
图4-4 发射电路图 发射电路中的电阻R0称为阻尼电阻,用发射强度旋钮可改变R0的阻值。阻值大发射强度高,阻值小发射强度低,因R0与探头并联,改变R0同时也改变了探头电阻尼大小,即影响探头的分辨力。 4)接收电路:见图4-5,接收电路由衰减器、射频放大器、检波器和视频放大器等组成。它将来自探头的电信号进行放大、检波,最后加至示波管的垂直偏转板上,井在荧光屏上显示。由于接收的电信号非常微弱,通常只有数百微伏到数伏,而示波管全调制所需电压要几百伏,所以接收电路必须具有约105的放大能力。 接收电路的性能对探伤仪性能影响极大,它直接影响到探伤仪的垂直线性、动态范围、探伤灵敏度、分辨力等重要技术指标。 接收电路的方框图及其波形如图所示。
图4-5 接收电路图 由大小不等的缺陷所产生的回波信号电压大约有几百微伏到几伏,为了使变化范围如此大的缺陷回波在放大器内得到正常的放大,并能在示波管荧光屏的有效观察范围内正常显示,可使用衰减器改变输入到某级放大器信号的电平。一般把放大器的电压放大倍数用分贝来表示: )(入出dBKVUUlg20
式中 Kv——电压放大倍数的分贝值; U出——放大器的输出电压; U入——放大器的输入电压,一般探伤仪的电压放大倍数可达104~105倍,相当于80~100dB。 探伤仪面板上的增益、衰减器、抑制等旋钮是放大电路的控制旋钮。增益旋钮用来改变放大器的增益,增益数值大,探伤灵敏度高。衰减器旋钮用来改变衰减器的衰减量。一般说来,衰减读数大,灵敏度低。但是,有的探伤仪为了使用时读数方便统一起见,衰减器读数按增益方式标出,在这种情况下,衰减读数大,灵敏度高。抑制旋钮的作用是抑制草状杂波。但应注意,使用抑制时,仪器的垂直线性和动态范围均会下降。 5)显示电路:见图4-6,显示电路主要由示波管及外围电路组成。 示波管用来显示探伤图形,示波管由电子枪、偏转系统和荧光屏等三部分组成。
图4-6 显示电路图 电子枪发射的聚束电子以很高的速度轰击荧光屏时,使荧光物质发光,在荧光屏上形成亮点。扫描电路的扫描电压和接收电路的信号电压分别加至水平偏转板和垂直偏转板,使电子束发生偏转,因而亮点就在荧光屏上移动,描出探伤图形。由于扫描速度非常快,肉眼看上去就好象是静止的图像。 6)电源:电源的作用是给探伤仪各部分电路提供适当的电能,使整机电路工作。标准探伤仪一般用220伏或110伏交流市电,探伤仪内部有供各部分电路使用的变压、整流及稳压电路。携带式探伤仪多用蓄电池供电,用充电器给蓄电池充电。 除上述基本组成部分之外,探伤仪还有各种辅助电路,如延迟电路、标距电路,闸门电路、深度补偿电路等,这些辅助电路的作用在此不一一赘述。
三、模拟式与数字式超声波探伤仪工作原理区别
1.仪器结构区别 超声波探伤仪的主要工作原理:以一定的脉冲重复周期发射激发超声波的高压电子脉冲:同步接收超声波电信号波形;衰减和放大波形信号;对信号进行检波和滤波:在显示屏上显示回波信号波形;读出波形的幅度和延时时间;判读回波的大小和产生回波的位置。 传统模拟超声波探伤仪的基本结构如图4-2所示,是由发射、接收、衰减、放大、检波、滤波、显示、闸门、比较、报警等电路组成。各部分电路的参数设置都是独立地通过面板旋钮或档位开关控制的,并且只能显示出超声回波信号的电子扫描波形。而数字化的超声波探伤仪主要是指包括了具有所有模拟超声波探伤仪功能模块的电脑化仪器。采用模/数转换电路,数字逻辑电路,微型计算机及计算机接口,使超声波探伤仪的发射、接收、衰减、放大、检波、滤波、显示、闸门、比较、报警等电路的控制参数能由微机键盘和显示屏人机对话输入,简化了操作,同时实现了超声波探伤波形和数据的数字化输出。除此以外,数字式超声波探伤仪还能增加记忆,打印,通信等电脑化仪器特有的功能。 超声波探伤仪的数字化主要体现在读数数字化,波形显示数字化和电脑化数据处理三个方面。
2.仪器读数区别 模拟超声波探伤仪只能显示出超声回波信号的电子扫描波形。 这里回顾一下获取模拟超声波探伤仪数据的途径:模拟超声波探伤仪对波幅的读出过程是:通过将回波调整到一定的百分比高度线(30%或80%等),然后读出衰减器的位置读数。模拟波形相对刻度线的读数精度比较低,一般大于2%。模拟探伤仪对回波位置的读出过程是:将已知距离的参考回波调整到整数格上,再将探伤回波在屏幕上的位置刻度读出,按比例计算位置。读数误差大于1%。在使用模拟超声波探伤仪时,探伤所需的其他一些间接参数(如缺陷当量)的估计需要操作人员进行手工计算。精度更低,过程复杂,不容易掌握。而数字式超声波探伤仪除了能显示出超声回波信号的数字化波形外,还能显示出一些探伤所需的直观数据,包括回波幅度和回波位置。数探仪对波幅的读出过程是:将模拟波形电信号放大到合适的量程后<30%算机计算该数字信号和参考数字的比值或分贝值,自动加上放大器或衰减器的读数,用数字显示出来。读数误差以8位数字采样为例能小于0.4%。数探仪对回波位置的读出过程是:由计算机读取回波峰值点或上升沿处相对同步脉冲的延时记数值,记数脉冲由晶体振荡器产生。计算机将延时数字扣除探头的延时,乘以声速的一半,得到回波的声程。再根据折射角度和有关几何关系,计算出相应的水平距离的垂直深度,在屏幕上数值显示出来。相对精度优于0.5%。微电脑能够利用相关的参数自动计算更多的检测数据,包括缺陷当量,缺陷坐标,缺陷大小,折射角度等。更加准确,直观,操作简单,容易掌握。