浅谈超声波检测技术的应用与发展

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1、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

2、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20kHz，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

3、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。5.1-9,,services,andmakethecitymoreattractive,strengtheningpublictransporti

4、nvestment,establishedasthebackboneoftheurbanrailtransitmulti-level,multi-functionalpublictransportsystem,thusprotectingtheregionalpositionandachieve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

5、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

6、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5.1-9,,services,andmakethecitymoreattractive,strengthening

7、publictransportinvestment,establishedasthebackboneoftheurbanrailtransitmulti-level,multi-functionalpublictransportsystem,thusprotectingtheregionalpositionandachieve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

8、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