無損檢測(cè)第三次課zy

1、第二章 超聲波檢測(cè)(jin c)技術(shù)1共五十頁(yè)超聲波檢測(cè)(jin c)技術(shù)2.1 超聲波的物理本質(zhì) 2.2 超聲波的分類2.3 超聲場(chǎng)的特征2.4 超聲場(chǎng)在介質(zhì)中的傳播特性(txng)2.5 規(guī)則反射體的回波聲壓2.6 超聲檢測(cè)儀、探頭及試塊2.7 超聲波檢測(cè)方法和通用檢測(cè)技術(shù)2.8 超聲檢測(cè)技術(shù)的應(yīng)用2共五十頁(yè)2.4 超聲波在介質(zhì)(jizh)中的傳播二、超聲波傾斜入射到平界面(jimin)上的反射和折射3共五十頁(yè)2.4 超聲波在介質(zhì)(jizh)中的傳播Z1Z2LL縱波(zn b)入射Z1Z2S橫波入射4共五十頁(yè)2.4 超聲波在介質(zhì)(jizh)中的傳播1、反射 與光的反射不同的是，當(dāng)介質(zhì)1為固

2、體時(shí)，界面(jimin)上既產(chǎn)生反射縱波，同時(shí)又發(fā)生波型轉(zhuǎn)換并產(chǎn)生反射橫波，即反射后同時(shí)產(chǎn)生縱波與橫波兩種波型。這時(shí)，橫波反射角 與縱波入射角之間的關(guān)系與光學(xué)中的斯涅耳定律相同，為 5共五十頁(yè)2.4 超聲波在介質(zhì)(jizh)中的傳播若入射聲波為橫波(hngb)，也會(huì)產(chǎn)生同樣的現(xiàn)象，這時(shí)橫波(hngb)入射角S與橫波反射角 相等。介質(zhì)1為固體時(shí)縱波反射角與橫波入射角之間的關(guān)系為 6共五十頁(yè)2.4 超聲波在介質(zhì)(jizh)中的傳播2、 折射折射角與入射角之間的關(guān)系(gun x)符合斯涅耳定律。 折射角相對(duì)于入射角的大小和折射波聲速與入射波聲速的比率有關(guān)。同時(shí)，由于縱波聲速總是大于橫波聲速，因此縱波

3、折射角L要大于橫波折射角S。 7共五十頁(yè)2.4 超聲波在介質(zhì)(jizh)中的傳播3、 臨界角(1) 第一(dy)臨界角 折射橫波以第一臨界角入射時(shí)折射橫波折射縱波折射縱波8共五十頁(yè)2.4 超聲波在介質(zhì)(jizh)中的傳播(2) 第二(d r)臨界角 折射橫波折射縱波以第二臨界角入射時(shí)折射橫波折射縱波9共五十頁(yè)2.4 超聲波在介質(zhì)(jizh)中的傳播 (3) 第三(d sn)臨界角 第三臨界角 = arc sin (cs1/cL1) 入射橫波反射橫波反射縱波折射縱波折射橫波入射橫波反射橫波反射縱波折射縱波折射橫波10共五十頁(yè)2.4 超聲波在介質(zhì)(jizh)中的傳播4、 斜入射時(shí)的聲壓反射率和透射

4、率在斜入射情況下，各種類型(lixng)反射波和折射波的聲壓反射率和透射率不僅與界面兩側(cè)介質(zhì)的聲阻抗有關(guān)，還與入射波的類型(lixng)及入射角的大小有關(guān)。由于理論計(jì)算公式復(fù)雜，因此借助于公式或?qū)嶒?yàn)得到幾種常見界面的聲壓反射率和透射率圖，見下圖。11共五十頁(yè)2.4 超聲波在介質(zhì)(jizh)中的傳播12共五十頁(yè)2.4 超聲波在介質(zhì)(jizh)中的傳播 5、聲壓往復(fù)透射率 超聲波傾斜(qngxi)入射時(shí)，聲壓往復(fù)透射率等于兩次相反方向通過同一界面的聲壓透射率的乘積，即13共五十頁(yè)2.4 超聲波在介質(zhì)(jizh)中的傳播 6、端角反射(fnsh) P0Pa橫波斜探頭14共五十頁(yè)2.4 超聲波在介質(zhì)(

5、jizh)中的傳播三、超聲波入射到曲界面上的反射和透射1、平面波入射到曲界面上的反射 焦距 F 與曲面曲率(ql)半徑r的關(guān)系為 （a）凹面鏡（b）凸面鏡15共五十頁(yè)2.4 超聲波在介質(zhì)(jizh)中的傳播超聲波入射時(shí)，凹曲面(qmin)的反射波聚焦，凸曲面(qmin)的反射波發(fā)散。16共五十頁(yè)2.4 超聲波在介質(zhì)(jizh)中的傳播2、平面波在曲面上的透射 平面波入射到曲面上時(shí)，其透射波也將發(fā)生聚焦或發(fā)散。透射波的聚焦或發(fā)散不僅與曲面的凹凸有關(guān)，而且與界面(jimin)兩側(cè)介質(zhì)的聲速有關(guān)。透射后的焦距f為 17共五十頁(yè)2.4 超聲波在介質(zhì)(jizh)中的傳播由斯涅耳定律(dngl)，對(duì)于凹面

6、，c1c2時(shí)發(fā)散；對(duì)于凸面， c1c2時(shí)聚焦，c1c2的凸曲面上時(shí)透射(tu sh)波將產(chǎn)生聚焦的原理設(shè)計(jì)制作的。 20共五十頁(yè)2.5 規(guī)則反射體的回波(hu b)聲壓采用當(dāng)量法確定的缺陷大小稱為缺陷的當(dāng)量尺寸。前提：1.超聲波在工件中的衰減為零。2.超聲波在規(guī)則反射體上的反射損失為零。3.工件的尺寸足夠大，超聲波的傳播不會(huì)受到工件側(cè)面(cmin)的影響。4.以規(guī)則反射體上的回波傳至探頭時(shí)的聲壓作為其回波聲壓。21共五十頁(yè)2.5 規(guī)則(guz)反射體的回波聲壓一、平底孔的回波(hu b)聲壓當(dāng)當(dāng)檢測(cè)條件（ FS ， ）一定時(shí)，平底孔缺陷的回波聲壓或波高與平底孔面積成正比，與距離平方成反比。22

7、共五十頁(yè)2.5 規(guī)則(guz)反射體的回波聲壓二、長(zhǎng)橫孔的回波(hu b)聲壓當(dāng)距離x3N時(shí)：三、短橫孔的回波聲壓當(dāng)距離x3N時(shí)：23共五十頁(yè)2.5 規(guī)則(guz)反射體的回波聲壓四、球孔的回波(hu b)聲壓當(dāng)距離x3N時(shí)：距離相同而直徑增加一倍時(shí)，球孔的回波高升高6分貝；直徑相同而距離增加一倍時(shí)，球孔的回波高降低12分貝。24共五十頁(yè)2.5 規(guī)則反射體的回波(hu b)聲壓五、大平底的回波聲壓當(dāng)距離x3N時(shí)：可知，當(dāng)探測(cè)條件（ FS ， ）一定時(shí)，大平底面回波聲壓與距離成反比，當(dāng)聲壓增加一倍，其回波高降低(jingd)6分貝。25共五十頁(yè)2.5 規(guī)則(guz)反射體的回波聲壓上述規(guī)則反射體

8、的回波聲壓公式，均未考慮介質(zhì)對(duì)超聲波的衰減。否則(fuz)，各公式的最后應(yīng)乘以衰減因子六、圓柱形曲底面的回波聲壓1實(shí)心圓柱體2.空心圓柱體26共五十頁(yè)2.6 超聲波的檢測(cè)儀、探頭(tn tu)及試塊超聲檢測(cè)設(shè)備和器材包括(boku)超聲波檢測(cè)儀、探頭、試塊、 耦合劑和機(jī)械掃查裝置等。 T F B被檢工件超聲波探傷儀探頭27共五十頁(yè)2.6.1 超聲波檢測(cè)儀超聲波檢測(cè)儀的作用：它的作用是產(chǎn)生電振蕩并加于換能器探頭，激勵(lì)探頭發(fā)射超聲波，同時(shí)將探頭送回的電信號(hào)進(jìn)行放大處理后以一定方式顯示出來，從而(cng r)得到被探測(cè)工件內(nèi)部有無缺陷及缺陷的位置和大小等信息。 28共五十頁(yè)2.6.1 超聲波檢測(cè)儀一

9、、超聲探傷儀的分類、按波形特征分類（1）脈沖波超聲波探傷儀 是目前使用(shyng)最廣泛的探傷儀 29共五十頁(yè)2.6.1 超聲波檢測(cè)儀（2）連續(xù)波超聲波探傷儀這類儀器靈敏度低，且不能確定缺陷位置，因而已大多被脈沖波探傷儀所代替。（3）調(diào)頻波超聲波探傷儀只適合檢查與探測(cè)面平行(pngxng)的缺陷，所以也大多被脈沖波探傷儀所代替。30共五十頁(yè)2.6.1 超聲波檢測(cè)儀2、按缺陷顯示方式進(jìn)行分類：（1）A型顯示：可以認(rèn)為該方式顯示的是沿探頭發(fā)射聲束方向上一條線上的不同點(diǎn)的回波信息。圖為A型顯示原理圖，T表示發(fā)射脈沖，F(xiàn)表示來自缺陷的回波，B表示底面回波。 A型顯示的缺點(diǎn)：難以判斷(pndun)缺陷

10、的幾何形狀，缺乏直觀性。A型顯示(xinsh)原理圖 31共五十頁(yè)示例(shl)直探頭(tn tu)缺陷顯示 a.無缺陷 b.小缺陷 c. 大缺陷TBTTBFF32共五十頁(yè)2.6.1 超聲波檢測(cè)儀（2）B型顯示： B型顯示顯示的是試件縱斷面的一個(gè)二維截面圖，屏幕縱坐標(biāo)代表探頭在探測(cè)面上(min shn)沿一直線移動(dòng)掃查的位置坐標(biāo)，橫坐標(biāo)是聲傳播的時(shí)間（或距離）。B型顯示(xinsh)原理圖 33共五十頁(yè)2.6.1 超聲波檢測(cè)儀（3）C型顯示： C型顯示顯示的是試件橫斷面的一個(gè)平面投影圖，探頭在試件表面做二維掃查，屏幕的二維坐標(biāo)對(duì)應(yīng)(duyng)探頭的掃查位置。探頭在每一位置接收的信號(hào)幅度以光點(diǎn)

11、輝度表示。C型顯示(xinsh)原理圖 34共五十頁(yè)2.6.1 超聲波檢測(cè)儀3、按聲波(shn b)通道分類：（1）單通道探傷儀：（2）多通道探傷儀：35共五十頁(yè)2.6.1 超聲波檢測(cè)儀4、按是否(sh fu)數(shù)字化分類：可分為數(shù)字式超聲波檢測(cè)儀和模擬式超聲波檢測(cè)儀36共五十頁(yè)2.6.1 超聲波檢測(cè)儀二、A型脈沖反射式超聲波探傷儀的一般(ybn)工作原理1、儀器主要(zhyo)電路組成:A型脈沖反射式超聲波探傷儀電路方框圖37共五十頁(yè)儀器(yq)的工作流程A型脈沖反射式模擬超聲波探傷儀的工作過程可參照上圖，簡(jiǎn)要(jinyo)說明如下：A型脈沖反射式超聲波探傷儀電路方框圖38共五十頁(yè)2.6.1

12、超聲波檢測(cè)儀三、探傷儀主要(zhyo)開關(guān)旋鈕作用及調(diào)整主要技術(shù)指標(biāo)：掃描(somio)范圍脈沖移位探頭零點(diǎn)、分辨率垂直線性誤差水平線性誤差靈敏度余量動(dòng)態(tài)范圍39共五十頁(yè)CTS-22型超聲波探傷儀面板(min bn)圖細(xì)調(diào)衰減器增益脈沖移位深度微調(diào)深度粗調(diào)電源(dinyun)電壓指示電源開關(guān)發(fā)射插座接收插座工作方式選擇發(fā)射強(qiáng)度粗調(diào)衰減器抑制定位游標(biāo)示波管遮光罩聚焦40共五十頁(yè)2.6.1 超聲波檢測(cè)儀1、工作方式選擇開關(guān) 、“雙探”： 雙探頭一發(fā)一收工作，可用一個(gè)雙晶探頭或兩個(gè)單探頭工作。發(fā)射和接收探頭分別(fnbi)連接到發(fā)射和接收插座上。 、“單探”（a 或 b）： a. ：中等發(fā)射強(qiáng)度，發(fā)

13、射強(qiáng)度不可變。 b. ：可用“發(fā)射強(qiáng)度”旋鈕調(diào)節(jié)發(fā)射強(qiáng)度。儀器靈敏度和分辨力同時(shí)改變。2、發(fā)射強(qiáng)度旋鈕 發(fā)射強(qiáng)度旋鈕作用是改變儀器發(fā)射脈沖功率，從而提高儀器靈敏度，從而改變儀器的發(fā)射強(qiáng)度。41共五十頁(yè)2.6.1 超聲波檢測(cè)儀 3、衰減器 衰減器的作用是調(diào)節(jié)(tioji)儀器靈敏度和測(cè)量回波幅度（改變放大電路的放大倍數(shù)）。 調(diào)節(jié)靈敏度時(shí)讀數(shù)大，靈敏度低； 測(cè)量回波幅度時(shí)，讀數(shù)大，波幅高。 4、增益旋鈕 增益旋鈕（增益細(xì)調(diào)旋鈕）作用是改變接收放大器的放大倍數(shù)，進(jìn)而連續(xù)改變探傷儀的靈敏度。42共五十頁(yè)2.6.1 超聲波檢測(cè)儀5、抑制旋鈕： 作用是抑制熒光屏上幅度較低或認(rèn)為不需要顯示的雜亂反射波，使之

14、不顯示。6、深度范圍旋鈕（深度粗調(diào)旋鈕） 用來粗調(diào)熒光屏掃描線代表的探測(cè)(tnc)范圍。 7、深度細(xì)調(diào)旋鈕 用來精確調(diào)節(jié)探測(cè)范圍。43共五十頁(yè)2.6.1 超聲波檢測(cè)儀 8、脈沖移位旋鈕 調(diào)節(jié)開始發(fā)射脈沖時(shí)刻與開始掃描時(shí)刻的時(shí)間差。使掃描線上的回波(hu b)沿掃描線水平移動(dòng)，但間距不變。用來進(jìn)行零位校正。水浸探傷中，用來把水中部分調(diào)節(jié)到熒光屏外不予顯示。9、聚焦旋鈕 調(diào)節(jié)電子束聚集程度，使示波屏上波形顯示清晰。 44共五十頁(yè)2.6.1 超聲波檢測(cè)儀其它儀器還有：10、頻率旋鈕（窄帶探傷儀） 調(diào)節(jié)放大器帶寬，選擇探傷頻率。11、水平旋鈕 使掃描線連同其上回波一起左右移動(dòng)。用來校準(zhǔn)零位。12、重復(fù)

15、頻率旋鈕 改變發(fā)射(fsh)電路每秒發(fā)射(fsh)脈沖的次數(shù)。工件厚度大，使用較低的重復(fù)頻率；厚度小，可使用較高的重復(fù)頻率。13、垂直旋鈕 改變掃描線的垂直位置，使之上下移動(dòng)。45共五十頁(yè)2.6.1 超聲波檢測(cè)儀14、輝度旋鈕 改變波形的亮度。 15、深度(shnd)補(bǔ)償開關(guān)（DAC） 改變放大器的線性，使不同距離上的缺陷回具有相同或相近的高度。16、顯示選擇開關(guān) 選擇“檢波”或“不檢波”顯示。 “檢波”顯示稱“視頻顯示”； “不檢波”顯示又稱“射頻顯示。 46共五十頁(yè)2.6.1 超聲波檢測(cè)儀四、數(shù)字探傷儀工作原理及電路圖1、數(shù)字式超聲探傷儀一般工作原理 2、儀器的功能： （1）數(shù)字式包括模擬

16、式的全部功能。 （2）數(shù)字式可使控制參數(shù)存儲(chǔ)(cn ch)，可以自動(dòng)按存儲(chǔ)(cn ch)的參數(shù)重新對(duì)儀器進(jìn)行調(diào)整，重復(fù)再現(xiàn)性好。 （3）數(shù)字式具有波形的記錄與存儲(chǔ)(cn ch)、波形參數(shù)的自動(dòng)計(jì)算與顯示、距離波幅曲線的自動(dòng)生成、時(shí)基線比例的自動(dòng)調(diào)整以及頻譜分析等附加功能。47共五十頁(yè)2.6.1 超聲波檢測(cè)儀3、數(shù)字式超聲探傷儀電路(dinl)框圖 圖2-5 數(shù)字式探傷儀的電路框圖48共五十頁(yè)2.6.1 超聲波檢測(cè)儀4、數(shù)字式超聲探傷儀的功能(gngnng)特點(diǎn)（1）讀數(shù)準(zhǔn)確、直觀。（2）波形顯示清晰。（3）數(shù)字化檢測(cè)參數(shù)計(jì)算快。（4）距離波幅曲線的三線相對(duì)衍生。（5）閘門內(nèi)波形參數(shù)的自動(dòng)捕獲（6）波形記錄、檢測(cè)數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)(cn ch)、便于建立數(shù)據(jù)庫(kù)。（7）檢測(cè)參數(shù)的自動(dòng)生成。（8）排除電磁干擾和數(shù)據(jù)后期處理49共五十頁(yè)內(nèi)容摘要第二章 超聲波檢測(cè)技術(shù)。介質(zhì)1為固體時(shí)縱波反射角與橫波入射角之間的關(guān)系為。折射角相對(duì)于入射角的大小和折射波聲速與