超聲檢測原理

1、我們知道，當(dāng)物體振動時會發(fā)出聲音?？茖W(xué)家們將每秒鐘振動的次數(shù)稱為聲音的頻率，它的單位是赫茲。我們?nèi)祟惗淠苈牭降穆暡l率為2020，000赫茲。當(dāng)聲波的振動頻率大于20000赫茲或小于20赫茲時，我們便聽不見了。因此，我們把頻率高于20000赫茲的聲波稱為“超聲波”。通常用于醫(yī)學(xué)診斷的超聲波頻率為15兆赫茲。超聲波具有方向性好，穿透能力強(qiáng)，易于獲得較集中的聲能，在水中傳播距離遠(yuǎn)等特點?？捎糜跍y距，測速，清洗，焊接，碎石等。在醫(yī)學(xué),軍事,工業(yè),農(nóng)業(yè)上有很多的應(yīng)用。理論研究表明,在振幅相同的條件下,一個物體振動的能量與振動頻率成正比,超聲波在介質(zhì)中傳播時,介質(zhì)質(zhì)點振動的頻率很高,因而能量很大.在我

2、國北方干燥的冬季,如果把超聲波通入水罐中,劇烈的振動會使罐中的水破碎成許多小霧滴,再用小風(fēng)扇把霧滴吹入室內(nèi),就可以增加室內(nèi)空氣濕度.這就是超聲波加濕器的原理.咽喉炎.氣管炎等疾病,呼喚斤年時斤百 很難血流到達(dá)患病的部位.利用加濕器的原理,把藥液霧化,讓病人吸入,能夠提高療效.利用超聲波巨大的能量還可以使人體內(nèi)的結(jié)石做劇烈的受迫振動而破碎，從而減緩病痛，達(dá)到治愈的目的。 編輯本段超聲波的產(chǎn)生聲波是物體機(jī)械振動狀態(tài)（或能量）的傳播形式。所謂振動是指物質(zhì)的質(zhì)點在其平衡位置附近進(jìn)行的往返運(yùn)動。譬如，鼓面經(jīng)敲擊后，它就上下振動，這種振動狀態(tài)通過空氣媒質(zhì)向四面八方傳播，這便是聲波。 超聲波是指振動頻率大于

3、20KHz以上的,其每秒的振動次數(shù)（頻率）甚高，超出了人耳聽覺的上限（20000Hz），人們將這種聽不見的聲波叫做超聲波。超聲和可聞聲本質(zhì)上是一致的，它們的共同點都是一種機(jī)械振動，通常以縱波的方式在彈性介質(zhì)內(nèi)會傳播，是一種能量的傳播形式，其不同點是超聲頻率高，波長短，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 25MHz之間，常用為33.5MHz（每秒振動1次為1Hz，1MHz=106Hz,即每秒振動100萬次，可聞波的頻率在1620，000HZ 之間）。超聲檢測 1、什么是無損探傷/無損檢測？ 答：(1)無損探傷是在不損壞工件或原材料工作狀態(tài)的前提下，對

4、被檢驗部件的表面和內(nèi)部質(zhì)量進(jìn)行檢查的一種測試手段。(2)無損檢測：Nondestructive Testing（縮寫 NDT） 2、常用的探傷方法有哪些？ 答：無損檢測方法很多據(jù)美國國家宇航局調(diào)研分析，認(rèn)為可分為六大類約70余種。但在實際應(yīng)用中比較常見的有以下幾種：常規(guī)無損檢測方法有：超聲檢測 Ultrasonic Testing（縮寫 UT）； 射線檢測 Radiographic Testing（縮寫 RT）； 磁粉檢測 Magnetic particle Testing（縮寫 MT）； 滲透檢驗 Penetrant Testing （縮寫 PT）； 渦流檢測Eddy current Tes

5、ting（縮寫 ET）； 非常規(guī)無損檢測技術(shù)有： 聲發(fā)射Acoustic Emission(縮寫 AE)； 泄漏檢測Leak Testing（縮寫 UT）； 光全息照相Optical Holography； 紅外熱成象Infrared Thermography； 微波檢測 Microwave Testing 3、超聲波探傷的基本原理是什么？ 答： 超聲波探傷儀的種類繁多，但在實際的探傷過程，脈沖反射式超聲波探傷儀應(yīng)用的最為廣泛。一般在均勻的材料中，缺陷的存在將造成材料的不連續(xù)，這種不連續(xù)往往又造成聲阻抗的不一致，由反射定理我們知道，超聲波在兩種不同聲阻抗的介質(zhì)的交界面上將會發(fā)生反射，反射回來的

6、能量的大小與交界面兩邊介質(zhì)聲阻抗的差異和交界面的取向、大小有關(guān)。脈沖反射式超聲波探傷儀就是根據(jù)這個原理設(shè)計的。 目前便攜式的脈沖反射式超聲波探傷儀大部分是A掃描方式的，所謂A掃描顯示方式即顯示器的橫坐標(biāo)是超聲波在被檢測材料中的傳播時間或者傳播距離，縱坐標(biāo)是超聲波反射波的幅值。譬如，在一個鋼工件中存在一個缺陷，由于這個缺陷的存在，造成了缺陷和鋼材料之間形成了一個不同介質(zhì)之間的交界面，交界面之間的聲阻抗不同，當(dāng)發(fā)射的超聲波遇到這個界面之后，就會發(fā)生反射(見圖1 )，反射回來的能量又被探頭接受到，在顯示屏幕中橫坐標(biāo)的一定的位置就會顯示出來一個反射波的波形，橫坐標(biāo)的這個位置就是缺陷在被檢測材料中的深度

7、。這個反射波的高度和形狀因不同的缺陷而不同，反映了缺陷的性質(zhì)。 4、超聲波探傷與X射線探傷相比較有何優(yōu)的缺點？ 答：超聲波探傷比X射線探傷具有較高的探傷靈敏度、周期短、成本低、靈活方便、效率高，對人體無害等優(yōu)點；缺點是對工作表面要求平滑、要求富有經(jīng)驗的檢驗人員才能辨別缺陷種類、對缺陷沒有直觀性；超聲波探 傷適合于厚度較大的零件檢驗。 5、超聲波探傷的主要特性有哪些？ 答：（1）超聲波在介質(zhì)中傳播時，在不同質(zhì)界面上具有反射的特性，如遇到缺陷，缺陷的尺寸等于或大于超聲波波長時，則超聲波在缺陷上反射回來，探傷儀可將反射波顯示出來；如缺陷的尺寸甚至小于波長時，聲波將繞過射線而不能反射； （2）波聲的方

8、向性好，頻率越高，方向性越好，以很窄的波束向介質(zhì)中輻射，易于確定缺陷的位置。（3）超聲波的傳播能量大，如頻率為1MHZ（100赫茲）的超生波所傳播的能量，相當(dāng)于振幅相同而頻率為1000HZ（赫茲）的聲波的100萬倍。 6、超生波探傷板厚14毫米時，距離波幅曲線上三條主要曲線的關(guān)系怎樣？ 答：測長線 1 6 12dB 定量線 1 6 6dB 判度線 1 6 2dB 7、用超生波探傷時，底波消失可能是什么原因造成的？ 答：（1）近表表大缺陷；（2）吸收性缺陷；（3）傾斜大缺陷；（4）氧化皮與鋼板結(jié)合不好。 8、簡述超生波探傷中，超生波在介質(zhì)中傳播時引起衰減的原因是什么？ 答：（1）超聲波的擴(kuò)散傳播

9、距離增加，波束截面愈來愈大，單位面積上的能量減少。 （2）材質(zhì)衰減一是介質(zhì)粘滯性引起的吸收；二是介質(zhì)界面雜亂反射引起的散射。 9、CSKA試塊的主要作用是什么？ 答：（1）校驗靈敏度；（2）校準(zhǔn)掃描線性。 10、用超生波對餅形大鍛件探傷，如果用底波調(diào)節(jié)探傷起始靈敏度對工作底面有何要求？ 答：（1）底面必須平行于探傷面； （2）底面必須平整并且有一定的光潔度。 11超聲波探傷選擇探頭K值有哪三條原則？ 答：（1）聲束掃查到整個焊縫截面； （2）聲束盡量垂直于主要缺陷； （3）有足夠的靈敏度。 12、超聲波探傷儀主要有哪幾部分組成？ 答：主要有電路同步電路、發(fā)電路、接收電路、水平掃描電路、顯示器和

10、電源等部份組成。 13、發(fā)射電路的主要作用是什么？ 答：由同步電路輸入的同步脈沖信號，觸發(fā)發(fā)射電路工作，產(chǎn)生高頻電脈沖信號激勵晶片，產(chǎn)生高頻振動，并在介質(zhì)內(nèi)產(chǎn)生超聲波。 14、超聲波探傷中，晶片表面和被探工件表面之間使用耦合劑的原因是什么？ 答：晶片表面和被檢工件表面之間的空氣間隙，會使超聲波完全反射，造成探傷結(jié)果不準(zhǔn)確和無法探傷。 15JB115073標(biāo)準(zhǔn)中規(guī)定的判別缺陷的三種情況是什么？ 答：（1）無底波只有缺陷的多次反射波。 （2）無底波只有多個紊亂的缺陷波。 （3）缺陷波和底波同時存在。 16JB115073標(biāo)準(zhǔn)中規(guī)定的距離波幅曲線的用途是什么？ 答：距離波幅曲線主要用于判定缺陷大小，

11、給驗收標(biāo)準(zhǔn)提供依據(jù)它是由判廢線、定量線、測長線三條曲線組成； 判廢線判定缺陷的最大允許當(dāng)量； 定量線判定缺陷的大小、長度的控制線；測長線探傷起始靈敏度控制線。 17什么是超聲場？ 答：充滿超聲場能量的空間叫超聲場。 18反映超聲場特征的主要參數(shù)是什么？ 答：反映超聲場特征的重要物理量有聲強(qiáng)、聲壓聲阻抗、聲束擴(kuò)散角、近場和遠(yuǎn)場區(qū)。 19探傷儀最重要的性能指標(biāo)是什么？ 答：分辨力、動態(tài)范圍、水平線性、垂直線性、靈敏度、信噪比。 20超聲波探傷儀近顯示方式可分幾種？ 答：（1）A型顯示示波屏橫座標(biāo)代表超聲波傳遞播時間（或距離）縱座標(biāo)代表反射回波的高度；（2）B型顯示示波屏橫座標(biāo)代表超聲波傳遞播時間（

12、或距離），這類顯示得到的是探頭掃查深度方向的斷面圖；（3）C型顯示儀器示波屏代表被檢工件的投影面，這種顯示能繪出缺陷的水平投影位置，但不能給出缺陷的埋藏深度。 21超聲波探頭的主要作用是什么？ 答：1、探頭是一個電聲換能器，并能將返回來的聲波轉(zhuǎn)換成電脈沖；2、控制超聲波的傳播方向和能量集中的程度，當(dāng)改變探 頭入射 角或改變超聲波的擴(kuò)散角時，可使聲波的主要能量按不同的角度射入介質(zhì)內(nèi)部或改變聲波的指向性，提高分辨率；3、實現(xiàn)波型轉(zhuǎn)換；4、控制工作頻率；適用于不同的工作條件。 22為什么要加強(qiáng)超波探傷合錄和報告工作？ 答：任何工件經(jīng)過超聲波探傷后，都必須出據(jù)檢驗報告以作為該工作質(zhì)量好壞的憑證，一份正

13、確的探傷報告，除建立可靠的探測方法和結(jié)果外，很大程度上取決于原始記錄和最后出據(jù)的探傷報告是非常重要的，如果我們檢查了工件不作記錄也不出報告，那么探傷檢查就毫無意義。 23無損檢測有哪些應(yīng)用應(yīng)用時機(jī)：設(shè)計階段；制造過程；成品檢驗；在役檢查。應(yīng)用對象：各類材料（金屬、非金屬等）；各種工件（焊接件、鍛件、鑄件等）；各種工程（道路建設(shè)、水壩建設(shè)、橋梁建設(shè)、機(jī)場建設(shè)等）。24超聲波焊縫探傷時為缺陷定位儀器時間掃描線的調(diào)整有哪幾種方法？ 答：有水平定位儀、垂直定位、聲程定位三種方法25在超聲波探傷中把焊縫中的缺陷分幾類？怎樣進(jìn)行分類？ 答：在焊縫超聲波探傷中一般把焊縫中的缺陷 分成三類：點狀缺陷、線狀缺陷、面狀缺陷。 在分類中把長度小于10mm的缺陷叫做點狀缺陷；一般不測長，小于10mm的缺陷按5mm計。把長度大于10mm的缺陷叫線狀缺陷。把長度大于10mm高度大于3mm的缺陷叫面狀缺陷。 26超聲波試塊的作用是什么？ 答：超聲波試塊的作用是校驗儀器和探頭的性能，確定探傷起始靈敏度，校準(zhǔn)掃描線性。 27什么是斜探頭折射角的正確值？ 答：斜探頭折射角的正確值稱為K值，它等于斜探頭射點至反射點的水平距離和相應(yīng)深度的比值。 28當(dāng)局部無損探傷檢查的