无损检测超声波二级培训教材.ppt

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1、UT第1章绪论超声检测通常是指工件内部宏观缺陷检测和材料厚度测量。1.1超声检测基础知识1.1.1次声波、声波和超声波它们都是在弹性介质中传播的机械波，同一波形在同一介质中的传播速度是相同的，它们的区别主要在于频率不同。人们日常所听到的各种声音，是由于各种声源的振动通过空气等弹性介质传播到耳膜，引起耳膜振动，牵动听觉神经，使人产生听觉。1能引起人们听觉的机械波称为声波，其频率为20~20kHz之间；频率低于20Hz的机械波称为次声波；频率高于20kHz的机械波称为超声波。次声波和超声波，人耳是听不到的。用于宏观缺陷检测

2、的超声波，其常用频率为0.5~25MHz，对于钢等金属材料的检测，常用频率为0.5~10MHz。超声波的特点就是频率高，因而使超声波具有一些重要特性，使其能广泛用于无损检测。1.超声波方向性好：超声波频率高，波长短，扩散角小，可以定向发射，犹如手电筒发出的一束光，可在黑暗中找到所需物品一样在被检材料中发现缺陷。2.超声波能量高：超声波的检测频率远高于声波，其声强与频率的平方成正比。23.超声波能在异质界面产生反射、折射、衍射和波形转换：在超声检测中，特别是在脉冲反射法检测中，利用了超声波几何声学的一些特点，如在介质中直

3、线传播，遇界面产生反射、折射等。4.超声波穿透能力强：超声波在大多数介质中传播时，传播能量损失小，传播距离大，穿透能力强，在很多金属材料中其穿透能力可达数米。31.1.2超声检测工作原理超声检测主要基于超声波在工件中的传播特性，如超声波在通过材料时能量会损失；在遇到声阻抗不同的两种介质的界面时会发生反射等。其主要的工作过程是：41.声源产生超声波，并通过一定的方式进入工件；2.超声波在工件中传播并与工件材料及其中的缺陷相互作用，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接收，并对其进行处理和分析；4.根

4、据接收到的超声波信号特征，评估工件表面及其内部是否存在缺陷及缺陷的特征。通常用来发现缺陷并对其进行评估的基本信息是：51.是否存在来自缺陷的超声信号及其幅度；2.回波的传播时间；3.超声波通过材料后的能量衰减。6第2章超声波探伤的物理基础超声波是一种机械波，是机械振动在介质中的传播。机械振动与波动是超声波探伤的物理基础。超声波探伤中，主要涉及到几何声学和物理声学中的一些基本定律和概念。如几何声学中的反射、折射定律及波型转换；物理声学中波的叠加、干涉、衍射等。72.1机械振动与机械波2.1.1机械振动物体（或质点）在某一

5、平衡位置附近作来回往复的运动，称为机械振动。振动是自然界最常见的一种运动形式。8振动产生的必要条件是：物体一离开平衡位置就会受到回复力的作用；阻力要足够小。物体（或质点）受到一定力的作用，将离开平衡位置，产生一个位移；该力消失后，在回复力作用下，它将向平衡位置运动，并且还要越过平衡位置移动到相反方向的最大位移位置，然后再向平衡位置运动。9这样一个完整运动过程称为一个“循环”或叫一次“全振动”。每经过一定时间后，振动体总是回复到原来的状态（或位置）的振动称为周期性振动，不具有上述周期性规律的振动称为非周期性振动。10振动

6、是往复的运动，振动的快慢常用振动周期和振动频率两个物理量来描述。振动的强弱用振幅来表征。周期：当物体作往复运动时完成一次全振动所需的时间，称为振动周期，用T表示。常用单位为秒（s）。对于非周期性振动，往复运动已不再是周期性的，但周期这个物理量仍然可以反映这种运动的往复情况。频率：振动物体在单位时间内完成全振动的次数，称为振动频率，用f表示。常用单位是赫兹（Hz）。1Hz=1次/s。频率和周期互为倒数：T=11振幅：振动物体离开平衡位置的最大距离，称为振动的振幅，用A标示。1.谐振动：物体（或质点）在受到跟位移大小成正比

7、、而方向总指向平衡位置的回复力作用下的振动，就叫做谐振动。（P8）12弹簧振子的谐振动：弹簧一端固定，质量不计；另一端连接一小球。当小球处于O点时，所受外力为零，弹簧没有变形，小球不受力，该点就是平衡位置。将小球从平衡位置O向右拉到A点，然后释放，小球将左右振动。14小球振动过程中，其重力与表面支持力始终平衡，假定小球的运动没有任何其他阻力，对振动起作用的只有弹簧作用在小球上的弹力。当小球受到外力作用被拉到O点右侧的A点时，它对平衡位置的位移方向向右，而所受弹力的方向却向左。当小球运动到O点左侧时，位移方向向左，而弹力

8、方向却向右。该弹力的方向总是跟小球对平衡位置的位移方向相反，指向平衡位置。这个弹力就是使小球振动的回复力。15根据胡克定律，弹簧提供的回复力F的大小与小球相对平衡位置的位移X成正比。F=-KxK为弹簧的倔强系数（又称劲度系数或弹性系数---反映弹簧的软硬程度，它与弹簧的材料性质，截面积和原长度有关。单位是N/m），负号表示回复