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超聲波探傷技術(shù)簡(jiǎn)介

日期：2010-08-04　　有1645人瀏覽

超聲波原理

　超聲波是物體機(jī)械振動(dòng)狀態(tài)（或能量）的傳播形式。所謂振動(dòng)是指物質(zhì)的質(zhì)點(diǎn)在其平衡位置附近進(jìn)行的往返運(yùn)動(dòng)。譬如，鼓面經(jīng)敲擊后，它就上下振動(dòng)，這種振動(dòng)狀態(tài)通過(guò)空氣媒質(zhì)向四面八方傳播，這便是聲波。超聲波是指振動(dòng)頻率大于20000Hz以上的,其每秒的振動(dòng)次數(shù)（頻率）甚高，超出了人耳聽(tīng)覺(jué)的上限（20000Hz），人們將這種聽(tīng)不見(jiàn)的聲波叫做超聲波。超聲和可聞聲本質(zhì)上是一致的，它們的共同點(diǎn)都是一種機(jī)械振動(dòng)，通常以縱波的方式在彈性介質(zhì)內(nèi)會(huì)傳播，是一種能量的傳播形式，其不同點(diǎn)是超聲頻率高，波長(zhǎng)短，在一定距離內(nèi)沿直線傳播具有良好的束射性和方向性，目前腹部超聲成象所用的頻率范圍在 2∽5兆Hz之間，常用為3∽3.5兆Hz（每秒振動(dòng)1次為1Hz，1兆Hz=10^6Hz,即每秒振動(dòng)100萬(wàn)次，可聞波的頻率在16－20，000HZ 之間）。

運(yùn)用超聲檢測(cè)的方法來(lái)檢測(cè)的儀器稱(chēng)之為超聲波探傷儀。它的原理是：超聲波在被檢測(cè)材料中傳播時(shí),材料的聲學(xué)特性和內(nèi)部組織的變化對(duì)超聲波的傳播產(chǎn)生一定的影響，通過(guò)對(duì)超聲波受影響程度和狀況的探測(cè)了解材料性能和結(jié)構(gòu)變化的技術(shù)稱(chēng)為超聲檢測(cè)。超聲檢測(cè)方法通常有穿透法、脈沖反射法、串列法等。

超聲波探傷技術(shù)簡(jiǎn)介

1、超聲檢測(cè)
超聲波檢測(cè)是無(wú)損檢測(cè)方法之一，無(wú)損檢測(cè)是在不破壞前提下，檢查工件宏觀缺陷或測(cè)量工件特征的各種技術(shù)方法的統(tǒng)稱(chēng)。常規(guī)無(wú)損檢測(cè)方法有：超聲檢測(cè) Ultrasonic Testing（縮寫(xiě) UT）；射線檢測(cè) Radiographic Testing（縮寫(xiě) RT）；磁粉檢測(cè) Magnetic particle Testing（縮寫(xiě) MT）；滲透檢驗(yàn) Penetrant Testing （縮寫(xiě) PT）；渦流檢測(cè)Eddy current Testing（縮寫(xiě) ET）；
2、超聲波探傷儀
運(yùn)用超聲檢測(cè)的方法來(lái)檢測(cè)的儀器稱(chēng)之為超聲波探傷儀。它的原理是：超聲波在被檢測(cè)材料中傳播時(shí),材料的聲學(xué)特性和內(nèi)部組織的變化對(duì)超聲波的傳播產(chǎn)生一定的影響，通過(guò)對(duì)超聲波受影響程度和狀況的探測(cè)了解材料性能和結(jié)構(gòu)變化的技術(shù)稱(chēng)為超聲檢測(cè)。超聲檢測(cè)方法通常有穿透法、脈沖反射法、串列法等

超聲波探傷是利用超聲能透入金屬材料的深處，并由一截面進(jìn)入另一截面時(shí)，在界面邊緣發(fā)生反射的特點(diǎn)來(lái)檢查零件缺陷的一種方法，當(dāng)超聲波束自零件表面由探頭通至金屬內(nèi)部，遇到缺陷與零件底面時(shí)就分別發(fā)生反射波來(lái)，在熒光屏上形成脈沖波形，根據(jù)這些脈沖波形來(lái)判斷缺陷位置和大小。

　　利用材料及其缺陷的聲學(xué)性能差異對(duì)超聲波傳播的影響來(lái)檢驗(yàn)材料內(nèi)部缺陷的無(wú)損檢驗(yàn)方法。現(xiàn)在廣泛采用的是觀測(cè)聲脈沖在材料中反射情況的超聲脈沖反射法，此外還有觀測(cè)穿過(guò)材料后的入射聲波振幅變化的穿透法等。常用的頻率在0.5～5MHz之間。

　　常用的檢驗(yàn)儀器為 A型顯示脈沖反射式超聲波探傷儀。根據(jù)儀器示波屏上反射信號(hào)的有無(wú)、反射信號(hào)和入射信號(hào)的時(shí)間間隔、反射信號(hào)的高度，可確定反射面的有無(wú)、其所在位置及相對(duì)大小。儀器的基本結(jié)構(gòu)和原理見(jiàn)圖1。

　　超聲波在介質(zhì)中傳播時(shí)有多種波型，檢驗(yàn)中ZUI常用的為縱波、橫波、表面波和板波。用縱波可探測(cè)金屬鑄錠、坯料、中厚板、大型鍛件和形狀比較簡(jiǎn)單的制件中所存在的夾雜物、裂縫、縮管、白點(diǎn)、分層等缺陷；用橫波可探測(cè)管材中的周向和軸向裂縫、劃傷、焊縫中的氣孔、夾渣、裂縫、未焊透等缺陷；用表面波可探測(cè)形狀簡(jiǎn)單的制件上的表面缺陷；用板波可探測(cè)薄板中的缺陷。

　　在A型探傷儀的基礎(chǔ)上發(fā)展而成的 B型、C型探傷儀，可得到不同方向反射面的信號(hào)，也可將B型、C型顯示組合以得到材料的內(nèi)部反射面的三維顯示圖。

　　上述各種探傷儀均利用脈沖電信號(hào)激勵(lì)壓電換能器發(fā)射超聲波，但也可用渦流聲換能器來(lái)檢驗(yàn)導(dǎo)電材料。這種換能器的換能過(guò)程在被探傷件表面進(jìn)行，無(wú)須與材料接觸，也不需要耦合劑，就可檢驗(yàn)表面粗糙和溫度高至500℃以上的金屬材料，在冶金工業(yè)中應(yīng)用較多。

　　超聲波在材料中傳播，由于吸收和散射等，強(qiáng)度會(huì)衰減，因此測(cè)量在諸如真空自耗爐中熔煉的合金材料中的衰減，有可能無(wú)損地了解材料組織均勻性的情況。

　　脈沖反射式超聲波法同其他無(wú)損檢驗(yàn)方法相比

主要優(yōu)點(diǎn)是：

① 穿透能力強(qiáng)，探測(cè)深度可達(dá)數(shù)米；

② 靈敏度高，可發(fā)現(xiàn)與直徑約十分之幾毫米的空氣隙反射能力相當(dāng)?shù)姆瓷潴w；

③ 在確定內(nèi)部反射體的位向、大小、形狀及性質(zhì)等方面較為準(zhǔn)確；

④ 僅須從一面接近被檢驗(yàn)的物體；

⑤ 可立即提供缺陷檢驗(yàn)結(jié)果;

⑥ 操作安全,設(shè)備輕便。

主要缺點(diǎn)是：

① 要由有經(jīng)驗(yàn)的人員謹(jǐn)慎操作；

② 對(duì)粗糙、形狀不規(guī)則、小、薄或非均質(zhì)材料難以檢查；

③ 對(duì)所發(fā)現(xiàn)缺陷作十分準(zhǔn)確的定性、定量表征仍有困難。

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