無損檢測超聲波學(xué)習(xí)教案

1、會計(jì)學(xué)1無損無損(w sn)檢測超聲波檢測超聲波第一頁，共123頁。第1頁/共122頁第二頁，共123頁。第2頁/共122頁第三頁，共123頁。就會產(chǎn)生機(jī)械振動，此現(xiàn)象稱就會產(chǎn)生機(jī)械振動，此現(xiàn)象稱為逆壓電效應(yīng)。為逆壓電效應(yīng)。具有壓電效應(yīng)的晶體材料就稱具有壓電效應(yīng)的晶體材料就稱為壓電材料。為壓電材料。第3頁/共122頁第四頁，共123頁。/b. 施加交流電場時(shí)內(nèi)部質(zhì)點(diǎn)產(chǎn)生振動施加交流電場時(shí)內(nèi)部質(zhì)點(diǎn)產(chǎn)生振動拉伸或壓縮時(shí)表面產(chǎn)生電拉伸或壓縮時(shí)表面產(chǎn)生電荷荷正壓電效應(yīng)/逆壓電效應(yīng) 第4頁/共122頁第五頁，共123頁。第5頁/共122頁第六頁，共123頁。第6頁/共122頁第七頁，共123頁。第7頁/

2、共122頁第八頁，共123頁。第8頁/共122頁第九頁，共123頁。第9頁/共122頁第十頁，共123頁。第10頁/共122頁第十一頁，共123頁。n C = f = 常數(shù)。常數(shù)。第11頁/共122頁第十二頁，共123頁。n注意注意: 超聲波檢測超聲波檢測(jin c)過程常采用脈沖波。過程常采用脈沖波。第12頁/共122頁第十三頁，共123頁。第13頁/共122頁第十四頁，共123頁。第14頁/共122頁第十五頁，共123頁。第15頁/共122頁第十六頁，共123頁。第16頁/共122頁第十七頁，共123頁。第17頁/共122頁第十八頁，共123頁。第18頁/共122頁第十九頁，共123頁。

3、第19頁/共122頁第二十頁，共123頁。主聲軸主聲軸 N近場區(qū)長度(chngd)N=D2 /4超聲場及 近場區(qū) 壓電晶片第20頁/共122頁第二十一頁，共123頁。第21頁/共122頁第二十二頁，共123頁。第22頁/共122頁第二十三頁，共123頁。第23頁/共122頁第二十四頁，共123頁。n實(shí)際探測實(shí)際探測(tnc)時(shí)，超聲波探時(shí)，超聲波探傷儀示波屏上的波高傷儀示波屏上的波高h(yuǎn)能夠反映能夠反映聲波的衰減狀況。聲波的衰減狀況。第24頁/共122頁第二十五頁，共123頁。T TB1B2B6第25頁/共122頁第二十六頁，共123頁。第26頁/共122頁第二十七頁，共123頁。ip0p2)2

4、(cosxtcAp第27頁/共122頁第二十八頁，共123頁。 -cApmmp第28頁/共122頁第二十九頁，共123頁。第29頁/共122頁第三十頁，共123頁。2/cmw22222112121mmcVcpcAI第30頁/共122頁第三十一頁，共123頁。第31頁/共122頁第三十二頁，共123頁。W透透W反反w入入第32頁/共122頁第三十三頁，共123頁。 界面材料界面材料 反射系數(shù)反射系數(shù)K % 鋼鋼鋼鋼 0 鋼鋼變壓器油變壓器油 81 鋼鋼有機(jī)玻璃有機(jī)玻璃 77 鋼鋼水水 88有機(jī)玻璃有機(jī)玻璃變壓器油變壓器油 17 鋼鋼空氣空氣 100 有機(jī)玻璃有機(jī)玻璃空氣空氣 100第33頁/共1

5、22頁第三十四頁，共123頁。而與何者為第一介質(zhì)無關(guān)。而與何者為第一介質(zhì)無關(guān)。第34頁/共122頁第三十五頁，共123頁。第35頁/共122頁第三十六頁，共123頁。12120ZZZZpprr第36頁/共122頁第三十七頁，共123頁。12202ZZZpptt212120)(ZZZZIIRr第37頁/共122頁第三十八頁，共123頁。212210)(4ZZZZIITt第38頁/共122頁第三十九頁，共123頁。第39頁/共122頁第四十頁，共123頁。第40頁/共122頁第四十一頁，共123頁。第41頁/共122頁第四十二頁，共123頁。a)鋼鋼-水入射水入射 b)水水-鋼入射鋼入射第42頁/

6、共122頁第四十三頁，共123頁。第43頁/共122頁第四十四頁，共123頁。22/d第44頁/共122頁第四十五頁，共123頁。222222222sin)1(4112sin)1(41dmmdmmr22222sin)1(4111dmmt第45頁/共122頁第四十六頁，共123頁。2m222 nd1, 0tr4)12(2nd0t02d42d第46頁/共122頁第四十七頁，共123頁。321ZZZ2222231222231312sin)(2cos)(4dZZZZdZZZZT第47頁/共122頁第四十八頁，共123頁。222 nd23131)(4ZZZZT第48頁/共122頁第四十九頁，共123頁。

7、4) 12(2nd312ZZZ1)(42231231ZZZZZZT422d231ZZ 312ZZZ第49頁/共122頁第五十頁，共123頁。422d第50頁/共122頁第五十一頁，共123頁。第51頁/共122頁第五十二頁，共123頁。超聲波的超聲波的繞射現(xiàn)象繞射現(xiàn)象(xinxing)第52頁/共122頁第五十三頁，共123頁。 S1 L1S2 L2 L LLoLL入射縱波入射縱波(zn b)(zn b)；縱波縱波(zn b)(zn b)入射角；入射角；L1L1反射縱波反射縱波(zn b)(zn b)；LL縱波縱波(zn b)L1(zn b)L1反射角；反射角；S1S1反射橫波；反射橫波；橫波

8、橫波S1S1反射角；反射角；L2 L2 折射縱波折射縱波(zn b)(zn b)；LL縱波縱波(zn b)L2(zn b)L2折射角；折射角；S2 S2 折射橫波；折射橫波；橫波橫波S2S2折射角。折射角。第53頁/共122頁第五十四頁，共123頁。第54頁/共122頁第五十五頁，共123頁。第55頁/共122頁第五十六頁，共123頁。第56頁/共122頁第五十七頁，共123頁。2211LLSSSSLLLCSINCSINCSINCSINCSIN（26) S1 L1S2 L2 L LL第57頁/共122頁第五十八頁，共123頁。 CL1CL2 , CL1 CS2 CL2 ,必有必有 SL ；且；

9、且 ，S ，L ；)sinarcsin(21lCCLL)sinarcsin(21sCCsL第58頁/共122頁第五十九頁，共123頁。n的入射角介于第一臨界角、第的入射角介于第一臨界角、第二二(d r)臨界角之間。臨界角之間。第59頁/共122頁第六十頁，共123頁。1Lc1ScLSS090L090L11arcsinLSIIIScc第60頁/共122頁第六十一頁，共123頁。第61頁/共122頁第六十二頁，共123頁。第62頁/共122頁第六十三頁，共123頁。第63頁/共122頁第六十四頁，共123頁。第64頁/共122頁第六十五頁，共123頁。tatpppp00appt0ptpap第65頁

10、/共122頁第六十六頁，共123頁。第66頁/共122頁第六十七頁，共123頁。件內(nèi)部缺陷的有無、大小和位置。見下圖：第67頁/共122頁第六十八頁，共123頁。 a.無缺陷無缺陷(quxin) b.小缺陷小缺陷(quxin) c. 大缺陷大缺陷(quxin)TBTTBFF第68頁/共122頁第六十九頁，共123頁。第69頁/共122頁第七十頁，共123頁。第70頁/共122頁第七十一頁，共123頁。應(yīng)用特點(diǎn)：能夠發(fā)現(xiàn)與探測面應(yīng)用特點(diǎn)：能夠發(fā)現(xiàn)與探測面平行或接近平行的面積型缺陷和平行或接近平行的面積型缺陷和體積型缺陷。體積型缺陷。對體積型缺陷的檢出率較高。對體積型缺陷的檢出率較高。第71頁/共

11、122頁第七十二頁，共123頁。 h = (tf / h = (tf / tb) = n tf tb) = n tf 第72頁/共122頁第七十三頁，共123頁。第73頁/共122頁第七十四頁，共123頁。缺陷長度缺陷長度探頭移動距離探頭移動距離6db波高波高波高包絡(luò)線波高包絡(luò)線 探頭探頭第74頁/共122頁第七十五頁，共123頁。對比試塊。對比試塊。設(shè)計(jì)適當(dāng)設(shè)計(jì)適當(dāng)(shdng)的距離尺的距離尺寸和人工反射體的尺寸；寸和人工反射體的尺寸；得到得到“探測距離與波幅曲線探測距離與波幅曲線” ；第75頁/共122頁第七十六頁，共123頁。25050孔徑孔徑(kngjng)可改變?yōu)椋嚎筛淖優(yōu)椋?2，

12、 3， 4， 6；探頭探頭平底孔距探測面的距離為：平底孔距探測面的距離為：5，10，15，20，25，30，35，40，45第76頁/共122頁第七十七頁，共123頁。波幅波幅(bf)距離距離mm評定線評定線 定量線定量線報(bào)廢線報(bào)廢線dB第77頁/共122頁第七十八頁，共123頁。要做動態(tài)分析！要做動態(tài)分析！第78頁/共122頁第七十九頁，共123頁。n的經(jīng)驗(yàn)。的經(jīng)驗(yàn)。n各種現(xiàn)代超聲檢測技術(shù)的出現(xiàn)，各種現(xiàn)代超聲檢測技術(shù)的出現(xiàn)，大大提高了缺陷定性的準(zhǔn)確性。大大提高了缺陷定性的準(zhǔn)確性。第79頁/共122頁第八十頁，共123頁。垂直垂直水平水平環(huán)繞環(huán)繞轉(zhuǎn)角轉(zhuǎn)角第80頁/共122頁第八十一頁，共123

13、頁。；探頭探頭K值值: K = tg.(反射系反射系數(shù)數(shù)K)超聲波頻率超聲波頻率:f.第81頁/共122頁第八十二頁，共123頁。TTTFB a. 無缺陷無缺陷(quxin) b.有缺陷有缺陷(quxin) c.端角波端角波第82頁/共122頁第八十三頁，共123頁。射就對準(zhǔn)了缺陷(quxin)。第83頁/共122頁第八十四頁，共123頁。oBP1P0.5bF缺陷水平距離缺陷水平距離 L聲程聲程Sh第84頁/共122頁第八十五頁，共123頁。工件工件缺陷缺陷Lh第85頁/共122頁第八十六頁，共123頁。工件工件(gngjin)缺陷缺陷(quxin)Lhh第86頁/共122頁第八十七頁，共12

14、3頁。則 L= (2h)K = Ssin 。第87頁/共122頁第八十八頁，共123頁。鉛直鉛直水平水平環(huán)繞環(huán)繞轉(zhuǎn)角轉(zhuǎn)角第88頁/共122頁第八十九頁，共123頁。工件工件XyLY= yLAAFLyhFAA第89頁/共122頁第九十頁，共123頁。 L100 =2 L50 第90頁/共122頁第九十一頁，共123頁。R50R10030091L50L100100200第91頁/共122頁第九十二頁，共123頁。衰減器衰減器增增益益脈沖移位脈沖移位深度微調(diào)深度微調(diào)深度粗深度粗調(diào)調(diào)電源指示電源指示電源開關(guān)電源開關(guān)第92頁/共122頁第九十三頁，共123頁。動水平移位旋紐和深度調(diào)節(jié)旋動水平移位旋紐和深

15、度調(diào)節(jié)旋紐。紐。n否則否則(fuz)，就會破壞剛剛，就會破壞剛剛調(diào)好的定位關(guān)系。調(diào)好的定位關(guān)系。第93頁/共122頁第九十四頁，共123頁。第94頁/共122頁第九十五頁，共123頁。外殼外殼(wi k)壓電晶片壓電晶片引線引線阻尼塊阻尼塊 第95頁/共122頁第九十六頁，共123頁。o有機(jī)玻璃楔塊有機(jī)玻璃楔塊阻尼材料阻尼材料壓電晶片壓電晶片引線引線握柄握柄外殼外殼入射點(diǎn)入射點(diǎn)第96頁/共122頁第九十七頁，共123頁。當(dāng)入射角 AL 一定時(shí), 探頭的折射角 BS 是一個(gè)隨透聲斜楔材料、檢測對象(duxing)材質(zhì)變化的, 即 K 值并非一定值第97頁/共122頁第九十八頁，共123頁。按水平

16、按水平1:1定位法進(jìn)行初始定定位法進(jìn)行初始定位。位。第98頁/共122頁第九十九頁，共123頁。衰減器衰減器增增益益脈沖移位脈沖移位深度微調(diào)深度微調(diào)深度粗深度粗調(diào)調(diào)電源指示電源指示電源開關(guān)電源開關(guān)第99頁/共122頁第一百頁，共123頁。第100頁/共122頁第一百零一頁，共123頁。反射體，并進(jìn)行了科學(xué)布置。第101頁/共122頁第一百零二頁，共123頁。材料特性相似的材料制成。材料特性相似的材料制成。第102頁/共122頁第一百零三頁，共123頁。高高H=225mm；直徑直徑(zhjng)70mm；底部平底孔底部平底孔2mm；孔深孔深h=25mm.作用：標(biāo)定儀器靈敏度！作用：標(biāo)定儀器靈敏度

17、！第103頁/共122頁第一百零四頁，共123頁。R50R10030091L50L100100200第104頁/共122頁第一百零五頁，共123頁。第105頁/共122頁第一百零六頁，共123頁。性或距離線性。性或距離線性。它涉及對缺陷的定位。它涉及對缺陷的定位。合格儀器一般要求合格儀器一般要求2%。（3）動態(tài)）動態(tài)(dngti)范圍范圍回波波回波波高從高從100至完全消失，衰至完全消失，衰減器減器db值的改變量。一值的改變量。一般大于般大于26db。第106頁/共122頁第一百零七頁，共123頁。靈敏度越好。即靈敏度余量(y lin)越大。第107頁/共122頁第一百零八頁，共123頁。（組

18、合盲區(qū)測定是實(shí)驗(yàn)內(nèi)容（組合盲區(qū)測定是實(shí)驗(yàn)內(nèi)容之一）之一）第108頁/共122頁第一百零九頁，共123頁。T盲區(qū)盲區(qū)100 80 60 40 20 0F第109頁/共122頁第一百一十頁，共123頁。第110頁/共122頁第一百一十一頁，共123頁。30091100200兩個(gè)兩個(gè)(lin )人工反射體人工反射體直探頭直探頭85第111頁/共122頁第一百一十二頁，共123頁。2030首先首先(shuxin)找到兩個(gè)反射體的回波找到兩個(gè)反射體的回波A、B ；將二者調(diào)至滿量程的將二者調(diào)至滿量程的2030；記下此時(shí)的衰減器讀數(shù)記下此時(shí)的衰減器讀數(shù)S1.然后將回波然后將回波A、B 的谷底的谷底( d)調(diào)至原來波高，即滿量程的調(diào)至原來波高，即滿量程的2030；記下此時(shí)的衰減器讀數(shù)；記下此時(shí)的衰減器讀數(shù)S2.最后計(jì)算出衰減器的改變量最后計(jì)算出衰減器的改變量 S=S1 S2 即為該探傷系統(tǒng)的即為該探傷系統(tǒng)的組合分辨力組合分辨力！第112頁/共122頁第一百一十三頁，共123頁。TE = E1/E2E = E1/E2100%100%E1E2第113頁/共122頁第一百一十四頁，共123頁。左側(cè)左側(cè)(zu c)右側(cè)右側(cè)探測面：分為上、下面；探測面：分為上、下面；探測區(qū)：分為左、右側(cè)；探測區(qū)：分為左、右側(cè)；探頭所在位向分為：探頭所在位向分為： 1、2、3、4 四種位置。四種位置。