超声的应用及其原理

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1、超声的应用及其原理导读：声音是由物体振动产生的.物体振动的越快,发出的声音频率就越高,反之就越低。人的耳膜是人收听外界声音的主要器官,它对声音的频率有一定的界限,即20～20000Hz的范围内。频率过高的就是超声波,比如无线电波.我们听不见.频率过低,叫次声波,我们也听不见。超声和可闻声本质上是一致的，它们的共同点都是一种机械振动，通常以纵波的方式在弹性介质内会传播，是一种能量的传播形式，其不同点是超声频率高，波长短，在一定距离内沿直线传播具有良好的束射性和方向性。摘要：工程超声波的应用领域特别广

2、泛：（一）工程学方面的应用：水下定位与通讯、地下资源勘查等（二）生物学方面的应用：剪切大分子、生物工程及处理种子等（三）诊断学方面的应用：A型、B型、M型、D型、双功及彩超等（四）治疗学方面的应用：理疗、治癌、外科、体外碎石、牙科等超声波在当今社会起着非常重要的作用，也具有非常优异的性能。特别在某些领域超声波可以实现无损检测，无损测量，这是非常重大的突破。从工程到医疗，我们都随时可以看到超声仪器的影子。下面我们就超声在工程上的部分应用做一个调查总结。超声测残余应力原理：超声波法是无损测定残余应力的

3、一种新方法。声弹性波理论和实验研究结果表明，在工件中存在应力作用时，超声波在各向同性弹性体内的传播速度与没有应力作用时的传播速度是不同的。传播速度的差异与所作用的应力大小有关。如果能够获取无应力和有应力作用时，弹性体内横波和纵波的传播速度的变化，就可得到应力的大小。超声波法的一个方案是基于超声速度对应力状态的依赖关系，测量的是正交偏振两横波的回波时间，简称回振法。超声波法的另一个方案是在构件表面采用瑞利波和纵波，评价因应变-位移关系弱非线性引起的速度差别，由此确定其残余应力，即利用声弹效应方法。超

4、声波波速与应力状态有关的现象，不论在弹性范围还是在非线性应力一应变范围均存在。超声波的剪切波在物体中传播时产生双折射，其波速随应力状态而变化。利用超声波双折射现象量测应力的方法叫声弹性法。在物体内传播的超声波除剪切播(s波)外，还有纵波(P波)、瑞利波。它们的波速也随应力状态而变化，应用该特点进行应力测定的方法称为广义声弹性法。超声波双折射值由两部分组。一是因材料的内部组成不同而引起的，叫构造效应；一是因应力状态不同而引起的，叫应力效应。若要测定某载荷作用下的应力，首先要测出无应力状态下的构造效应

5、，再从该载荷下所测出的双折射值中扣除上述构造效应便可分离出应力效应。固体中弹性波的各种模式的波都与应力有关，声弹性的内容相当丰富。研究现状：近年来有很多资料介绍了测定作用应力和残余应力的超声方法.由于实际构件应力分布的复杂性和材料组织结构对声速测量的影响,超声波应力分析方法的实际应用受到了限制,发展比较缓慢.然而,对于像螺栓、立柱等主要承受轴向应力的构件,用超声波方法测量其应力具有很大实际意义,它具有快速、简便和无损测量的特点。优点：超声波法无损、可测任意深度的残余应力分布可无损的测一维杆件的内部

6、应力仪器：由于超声检测根据材料等的不同有不同的计算公式，因此也对应不同的检测仪器。目前的专用超声应力检测仪主要是：SMK—JR21B型应力检测仪其性能和使用条件如下：SMK—JR21B型应力检测仪主要采用盲孔法进行各种材料和结构的残余应力分析和研究，还可作为在静力强度研究中测量结构及材料任意点变形的应力分析仪器。如果配用相应的传感器，也可以测量力，压力，扭矩，位移和温度等物理量。主要性能与技术指标：★应变测量范围：0—±32767μω。★分辨率：1μω/字。★基本误差限：≤±（测量值0.1％＋2）

7、。★稳定性：检测仪在预热30分钟后。a、零点漂移≤±5μω（2小时内）b、读数值变化：≤±（测量值0.1％＋3）c、温度变化：温度对零点漂移的变化≤±1μω温度对读数值的变化≤±0.02％F.S/℃★可根据被测工件的材料随意设置相应的释放系数★测量过程中直接显示应力释放引起的三个方向应变值和计算后应力值及方向，并可在线打印测量结果。★配备相应的软件可以将仪器采集的数据在PC机内进行分析处理★电源：交流220V±10％，50HZ★工作环境：a、温度：－20~40℃b、相对湿度：42％~92％超声测距

8、原理：波测距的原理是利用超声波在空气中的传播速度为已知，测量声波在发射后遇到障碍物反射回来的时间，根据发射和接收的时间差计算出发射点到障碍物的实际距离。由此可见，超声波测距原理与雷达原理是一样的。测距的公式表示为：L=C×T式中L为测量的距离长度；C为超声波在空气中的传播速度；T为测量距离传播的时间差(T为发射到接收时间数值的一半)。超声波测距主要应用于倒车提醒、建筑工地、工业现场等的距离测量，虽然目前的测距量程上能达到百米，但测量的精度往往只能达到厘米数量级。由于超声波易于定向发