水浸超声检测技术

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1、水浸式超声探伤技术主讲人：时间：2015.11.01目录12345水浸超声探伤原理及分类水浸超声探头及仪器水浸超声检测方法及系统水浸超声与接触式超声对比超声检测简史超声检测简史利用声响来检测物体的好坏，这种方法早已被人们所采用。例如，用手拍西瓜；用锤子敲铁轨；用筷子敲瓷碗。声音反映物体内部某些性质超声检测简史利用超声波来对固体进行无损检测，则始于20世纪20年代末期。1929年，前苏联Sokolov首先提出利用超声波探查金属物体内部缺陷的建议，并于1935年发表了用穿透法进行试验的一些结果。根据Sokolov提出的原理支撑的第一种穿透法检测仪器于二战后出现在市场

2、上。利用超声波来探查水中物体，是在第一次世界大战后发展起来的。超声检测简史脉冲反射法和仪器的出现，给了超声检测新的生命力1940年，美国的Firestone首次介绍了基于脉冲反射法的超声检测，并在其后的几年进行了试验和完善。1946年，英国的D.O.Spronle研制成第一台A型脉冲反射式超声探伤仪，能够较为准确地确定缺陷位置和测量缺陷尺寸。随后，英国和美国分别开发出A型脉冲反射式超声检测仪，并逐步用于锻钢和的检测。20世纪60年代，随着电子技术的快速发展，仪器的性能得到了大幅度的提升，脉冲反射法成为迄今为止通用性最好、使用最广泛的检测方法之一。20世纪70年代

3、，TOFD（衍射时差法）也被广泛应用。超声检测简史基于超声波在工件中的传播特性:能量损失、反射超声检测工作原理：1.声源产生超声波，采用一定的方式进入工件。2.传播、相互作用传播方向、特性改变。3.接收、分析、处理、评估超声检测方法分类：1.原理：脉冲反射法、衍射时差法、穿透法、共振法2.显示方式:A型、超声成像显示3.波型：纵波、横波、表面波、板波、爬波4.探头数目：单、双、多5.探头与工件接触方式：接触法、液浸法、电磁耦合法水浸超声探伤原理及分类原理：超声波水浸法是在探头与工件之间填充一定厚度的水层，声波先经过水层，再入射到试件中的一种非接触式超声检测方法。

4、特点：1.能消除直接接触检测中难以控制的因素，使声波的发射与接收比较稳定2.对试件表面光洁度要求不高，探头也不易磨损，耦合稳定，检测结果重复性好3.易于实现自动检测，提高检测速度水浸超声探伤原理及分类全部浸没式适用于体积不大、形状简单的工件检测局部浸没式适用于大体积工件的检测。局部浸没法又分为喷液式、通水式和满溢式。水浸超声探头在超声检测中，超声波的发射和接收都是通过探头实现的。探头的性能很大程度上决定了超声检测的性能。水浸超声探头的选择（分类）：水浸直（平）探头：相当于可在水中使用的纵波直探头，用于水浸法检测。当改变探头倾角使声波束从水中倾斜入射至工件表面时，

5、也可通过折射在工件中产生纯横波。水浸聚焦探头：一种是将压电晶片做成凹面，直接聚焦另一种是在水浸直探头前加上声透镜产生聚焦声束在水浸探伤中,为了克服声束在水中的扩散,改善声束的指向性,提高检测灵敏度和分辨力,尤其是对凸弧面工件,常采用聚焦探头进行检测。水浸超声探头设计、研制人员：工作频率、带宽、机电耦合系数、电声效率等。用户：时间域响应（脉冲宽度）、相对脉冲回波灵敏度、电阻抗（匹配特性）、频率响应、声场分布特性。性能指标：声场分布特性探头的声场分布包括探头的指向性、近场长度、焦距、焦柱直径及长度等。水浸超声探头（1）水浸直探头（圆盘波源）近场长度：波源轴线上最后一

6、个声压极大值至波源的距离水浸超声探头整个圆盘波源在M点处的总声压值为：指向性系数：当指向性系数为0时：声束指向性：点波源ds在任意一点引起的声压为：水浸超声探头（2）聚焦探头焦距：聚焦探头的焦距F与声透镜的曲率半径r之间的关系为：式中：n—透镜与耦合介质波速比，在实际检测过程中，实际焦距F'为：式中：L—工件中焦点至工件表面的距离水浸聚焦探头示意图水浸超声探头焦柱直径及长度焦柱直径是一个距离参数，当与焦点处的距离为的任意一点处的声压与焦点本身位置的声压之比为-6dB时，表示小球偏离了轴线两倍的距离。焦点周围任意点的声压分布焦柱直径和焦柱长度示意图焦柱长度L为焦线

7、上任一点处的声压与焦点位置处声压之比为-6dB时，表示小球偏离了焦点两倍的距离。水浸超声设备北京双河理声TLL-16铁道车轮轮辋超声自动探伤机1．TLL-16型铁道车辆车轮轮辋超声自动探伤机，主要由机械部分（水槽、上下料、探头跟踪、扫描驱动、转轮器等）、控制部分（控制箱、计算机及软件）、探头、专用多通道数字超声探伤仪，数据采集、数据处理和数字成像系统组成。2．该设备具有A扫描、B扫描和3D图像显示功能。A扫描用于快速普查缺陷，当发现缺陷时，采用数字成像技术和图像处理技术，形成C扫描、B扫描图像和三维图像，直观地给出缺陷平面、断面和立体图像，达到对车轮轮辋内部缺陷

8、的准确定位、定量判断，探