《超声波探伤》PPT课件.ppt

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1、第四单元超声波探伤综合知识模块一超声波探伤的基本原理【重点】超声波的性质【难点】超声波的波型【授课方式】讲授【教学内容】能力知识点1超声波基本原理能力知识点2超声波的性质能力知识点3超声波的衰减能力知识点1超声波探伤基本原理超声波探伤是利用超声波在物体中的传播、反射和衰减等物理特性来发现缺陷的一种无损检测方法。主要用于检测:金属材料和部分非金属材料的内部缺陷。特点：1）超声波探伤具有成本低、操作方便、检测厚度大、对人和环境无害等突出优点。2）探伤不直观、难以确定缺陷的性质、评定结果在很大程度上受操作者技术水

2、平和经验的影响及不能给出永久性记录等缺点。1、超声波的波型（1）纵波质点振动方向与波传播方向一致的波称为纵波或压波，用符号L表示。纵波可在固体、液体和气体介质中传播。（2）横波质点振动方向与波传播方向垂直的波称为横波，用符号S表示。横波只在固体介质中传播。（3）表面波仅在固体表面传播且介质表面质点做椭圆运动的声波，称为表面波，用符号R表示。能力知识点1超声波探伤基本原理2．超声波的声速与波长（1）超声波的声速单位时间内超声波传播的距离即超声波的声速。用符号“c”表示。（2）超声波波长在超声波的传播方向上相位

3、相同的相邻两质点间的距离称为超声波的波长，用符号“λ”表示。（3）声速、波长和频率之间的关系c=ƒλ能力知识点1超声波探伤基本原理3．超声波的产生与接收（1）逆压电效应与超声波的产生逆压电效应：压电晶片两面施加高频的交变电场，以致在晶片的厚度方向上出现相应的压缩和伸长变形的现象。（2）压电效应与超声波的接收能力知识点1超声波探伤基本原理能力知识点2超声波的性质超声波具有以下几方面的性质：一、有良好的指向性1、直线性超声波的波长很短（毫米数量级），因此它在弹性介质中能象光波一样沿直线传播，并符合几何光学规律。

4、2、束射性声源发生的超声波能集中在一定区域（称为超声场）定向辐射。能力知识点2超声波的性质二、异质界面上的透射、反射、折射和波型转换1、垂直入射异质介面时的透射、反射和绕射固-气界面K≈100%,因此探伤中良好的耦合是一个必要条件。2、倾斜入射异质界面时的反射、折射、波型转换第一临界角（α1m）第二临界角(α2m)能力知识点2超声波的性质由第一、第二临界角的物理意义可知：1）当α＜α1m时，第Ⅱ种介质中同时存在着折射纵波和折射横波，这种情况在探伤中不采用。2）当α1m≤α＜α2m时，第Ⅱ种介质中只存在折射横

5、波,这是常用的斜探头的设计原理和依据,也是横波探伤的基本条件。3)当α≥α2m时，第Ⅱ种介质中既无折射纵波又无折射横波,但这时在第Ⅱ种介质表面形成表面波,这是常用表面波探头的设计原理和依据。能力知识点3超声波的衰减超声波在介质传播过程中，其能量随着传播距离的增加而逐渐减弱的现象称为超声波的衰减。引起超声波衰减的原因主要有以下三个方面：1．散射引起的衰减超声波在传播过程中，在介质内部如遇到阻抗不同的界面，则会在界面上产生散乱反射、折射和波形转换，从而声波的能量，此衰减成为散射衰减。衰减程度取决与晶粒大小与超声

6、波波长之比。2．介质吸收性引起的衰减超声波的传播过程是以介质质点的机械振动二进行的，由于质点的相对运动和相互摩擦，使部分的超声波能量转变成热能，此种形式的超声波能量的衰减为介质吸收性引起的衰减。3．声束扩散引起的衰减超声波在传播过程中会扩散，随着传播距离的增加，扩散的程度也将增加。扩散导致波束截面增大，从而使单位面积上声能减小，这种形式引起的超声波能量衰减成为声束扩散引起的衰减。本课小结1.超声波的波型横波、纵波、表面波。2.超声波的性质第一临界角第二临界角课后作业1．何谓超声波？它有哪些重要特性？2．超声

7、波是如何产生的？3．超声波的波长、频率与声速的相互关系是怎样的？4．什么是波型转换？波型转换的发生与哪些因素有关？综合知识模块二超声波探伤设备简介【重点】超声波探伤仪【难点】超声波探伤仪的性能【授课方式】讲授【教学内容】能力知识点1超声波探头能力知识点2超声波探伤仪能力知识点3试块能力知识点1超声波探头超声波探伤设备一般由超声波探伤仪、探头和试块组成。超声波探头又称压电超声换能器，是实现电-声能量相互转换的能量转换器件。一、探头的种类由于工件形状和材质、探伤目的及探伤条件等不同,因而将使用各种不同形式的探头

8、。在焊缝探伤中常用的探头有以下几种：1．直探头声束重直于被探工件表面入射的探头称为直探头。它可发射和接收纵波。组成:压电元件、吸收块、保护膜和壳体等。能力知识点1超声波探头1）压电元件由压电晶片经过极化和涂上电极制成。在压电晶片上涂上电极的目的：使供给晶片的电压能够均匀分布。2）吸收块由环氧树脂和钨粉制成，浇注在晶片背面上。作用：吸收杂波，并使晶片在激励电脉结束后，将声能很快损耗掉而停止振动，以便接收反射回波。3