超声波探伤物理基础.ppt

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1、超声波探伤的历史和现状超声波探伤的历史和现状超声波探伤是无损检测领域中一项比较新的技术，它是半个多世纪发展起来的新技术，３０年代，有了穿透法超声波探伤仪的商品问世。１９２８年，前苏联索克洛夫首先认为应用超声波进行无损探伤是可能的。４０年代，有了脉冲反射法超声波探伤仪问世。５０年代，铁道部引进瑞士生产的穿透式超声波探伤仪并用于路轨检测。１９５８年，上海江南造船厂生产了５７Ａ型、５８型超声波探伤仪。目前，我国已有汕头、常州、铁科院等厂家产了各具特色的超声波探伤仪。由电子管的---到电子管和晶体管混合式的---到晶体管的---集成电路---数字式的从连续波式---到

2、脉冲式的，从A超到B超至C超等。共有A、B、C、D、F、P、T、TD等扫描。A型显示：以水平显示（X轴）表示距离，以Y轴表示波的幅度的一种信息显示方式。B型显示：一种能显示被检件横截面的图象，指示反射体的大小尺寸及相对位置的超声信息显示方式。C型显示：一种能显示被检件纵剖面的图象的超声信息显示方式。D型显示：对被检件体积内的反射体作立体的图形显示。TD扫描TD扫描与B扫描有点相似。不同的地方在于B扫描只适合直声束探头。比如：接触式直探头、水浸式。从模拟式到数字式，单通道到多通道的。此后的发展，一方面是横波、表面波、板波等得到采用，并对超声波在介质中传播的规律进

3、行研究，使缺陷测定及正确评价等技术均有所提高。近十几年来，超声波探伤技术的发展主要表现在以下几个方面：1.提高缺陷定量精度(1).开展如超声场、各种反射体的反射问题、散射现象等的基础研究；(2).波的爬行或棱边辐射等现象的发现；(3).Ｃ型扫描及超声全息技术的应用；(4).移动探头测定包络线法的应用;(5).频谱分析方法的应用。2.提高检测速度(1).增加仪器通道；(2).按装自动扫查装置；(3).计算机的应用。3.扩大应用范围(1).电磁声及相控阵技术的应用；利用电磁效应发射/接收超声波的一种探头；(2).聚焦声技术的应用；(3).TOFD技术的运用；(4)

4、.探头规格品种的增加。如：非接触式的空气耦合探头。以空气等作为耦合剂。不需要与工件接触。也称为“非接触式探头”。4.仪器的小型化；5.数字式探伤仪的开发与应用；6激光超声的运用。超声波探伤的物理基础超声波的特点超声波的特点是频率高，因而波长短，由于这一特点使它具有很多的物理性质，而得到广泛的应用。由波的衔射可知，波长越短，波的衔射现象越不明显。所以，超声波是近似直线传播的。传播的方向性好，容易得到定向，而集中的超声波束能够产生反射，也能够被聚焦。由于超声波是近似直线传播，其方向性好，因而探伤时对缺陷定位创造了良好的条件；由于集中的超声波束在异质界面能够反射，这

5、为定量创造了良好的条件。超声波探伤的优点：１、可测厚度大，一般可达几米。是所有无损探伤方法中可测厚度最大者；２、捡出缺陷灵敏度高，一个存在于钢中的空气分层其厚度为10的-5次方mm时，反射率已达到９４％；３、可以检出各种取向的缺陷，用各种不同的检测方法，可检出各种不同取向的缺陷；４、检测速度快，费用低。超声波探伤的缺点：１、探测结果受主观影响较大，缺陷的发现及评定，仅凭借仪器显示的脉冲反射波形，而波形信号的高度、位置、数量等信息，又取决于探伤人员对仪器的调节和判断，因此，需要较多的经验，且重复性差；2、受形状限制，形状复杂的工件，超声波探伤很为困难；3、探测表

6、面要求制备，探头与工件探测表面之间应有良好的耦合是超声波能量能足够透入工件并得以发现缺陷为前提，通常随着工件光洁度的提高，透入能量随着增加，缺陷检出效果增加。为此，超声波探伤的工件，其表面应予备制；４、定量、定位精度差，仪器本身不能定性；５、受材料晶粒结构和组织均匀性限制。第一节波的一般概念１.波介质的一切质点，是以弹性力互相联系着的，某质点在介质内振动，能激起周围的质点振动。振动是一种很普遍的运动形式，物体在一定位置附近作周期性的往复运动叫作机械振动。例如：钟摆的来回摆动，活塞的往复运动都是机械振动。振动在弹性介质内的传播过程称为波动，简称“波”。（有机械波

7、和电磁波）波是传递能量的一种方式，波在传播振动的同时，也将波源的能量传播出去，即产生新的波源。例如：超声波探伤就是将探头晶片（波源）振动的能量传递到钢材中去。产生波动，必须有振源及可传播能量的弹性介质。2.声波声波是一种机械波，可在气体、液体、固体中传播；根据频率不同，它可分为次声波、可闻波、超声波和特超声波。波的频率界限(1).次声波.频率(f)低于２０Ｈｚ／秒叫作次声波。(2).声波.频率(f)大于２０Ｈｚ／秒，小于20000Ｈｚ／秒叫作声波（可闻波）。(3).超声波:频率(f)大于20000Ｈｚ／秒；小于10000ＭＨｚ／秒叫作超声波。(4).特超声波.

8、频率(f)大于10000ＭＨｚ／秒叫作