對發(fā)電廠超聲波無損探傷的探析

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中國論文聯盟*編輯。近年來，高靈敏度、商性能、高牢靠性的超聲波發(fā)送接收器已經商品化，伴隨著計算機的高速、大容量化，信號處理、數據處理等力量增加，圖像化、圖像解析、自動化也越來越簡單；此外，雙晶探頭，聚焦探頭，表NSH波探頭，爬波探頭及高溫探頭及電磁超聲波的非接觸探頭等的廣泛應用。在這種前提下，使得近期通過在試驗室階段解析、積累基礎數據的進行，能在現場廣泛推廣應用多種多樣的超聲評估損傷和劣化診斷技術得以實現。

1進展歷程

超聲波形成機理的討論始于19世紀初，但它在無損檢測中的應用大約是從20世紀20年月才開頭。在30年月，超聲波技術才廣泛應用于無損檢測。在隨后的1955年，超聲波技術進展快速，技術的進步促進了超聲波設備的快速進展。從20世紀80年月直到今日，計算機技術的進步使得超聲波設備體積更小、性能更穩(wěn)定、功能更強大。

最近幾年，超聲波測繪技術得到了極大的進展。超聲波探測試驗中需要采集精確的數據，這種需求進一步推動了定量測量技術的進展。同時，基于超聲波能量形成和非接觸檢測技術的進展也促進了激光器和電磁傳感器的技術進步。如今，便攜式設備中已經運用了相控陣式激光技術。采納這種技術，單一發(fā)生器定時或定相放射的超聲波元素陣列，能夠精確截取被測對象的超聲波波形。

2物理本質

超聲波探傷是基于在材料上引入超聲波能量束并檢測材料表面和次表面缺陷的能量干擾。聲波穿過物體時會產生線能量損失并在分界面上發(fā)生反射。然后對反射波束，或在某些條件下的傳輸波束進行分析，進而確定是否存在裂縫或缺陷以及缺陷的大小、位置等。脈沖超聲波探測的主要電子設備包括一個電壓電源和一個顯示裝置。一般光波和x光波產生的是電磁能量，而超聲波產生的卻是包括物體分子或原子振動或振蕩的機械能。超聲波的行為與可聽聲音相像：它們能通過固體、液體和氣體傳播，但不能通過真空傳播。目前，超聲波在材料和裂縫間的相互作用可以通過各種模擬技術勝利建立模型。

3超聲波的類型

超聲波的類型許多，有縱波、橫波、表面波和平面波等?？v波傳導時，每個粒子都在平行于波動前進方向上振動，呈現交替密集或稀疏的變化，在超聲波探傷中最常用。橫波也在超聲波

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探傷中有廣泛的應用，它的傳播有點類似于在繩子一端有規(guī)律地抖動所形成的繩子的振動形式，分子和原子在一個平面上垂直于波浪傳播方向上下振動；表面波只是有時才用在超聲波探傷中，它沿著平面或相對較厚的曲面?zhèn)鞑?；平面波只是應用于超聲波探傷的某些場合，僅在厚度只有幾個波長大小的材料表面?zhèn)鞑?。界面處超聲波的反射與材料的物理狀態(tài)關聯較大，而與材料本身的物理性能關聯較小。

4超聲波探傷的檢查方法

4.3缺陷定量方法

1)當量法(當量試塊比較法、當量計算法、當量AVG曲線法)；2)測長法(相對靈敏度測長法、肯定靈敏度測長法、端點峰值法)；3)底波高度法。

4.2裂紋的檢測方法

1)表面波波高法；2)表面波波時延法(單探頭法、雙探頭法)；3)端部回波峰值法；4)橫波端角反射法；5)橫波串列式雙探頭法；6)相對靈敏度法(6dB、lOdB、20dB)；7)散射波法(衍射法)；8)損傷、劣化評價方法衰減法(低層回波反射法、透射法、共鳴法)；9)音速法(表面波法、容積波法)；10)臨界角反射法；11)光譜儀法(光譜分布及面積、中心頻率、頻幅、重心頻率)；12)頻率解析法；13)利用后方散射波的雜波分析法；14)其它(8法、波松比評價法)。

多數狀況下，用于無損檢測的超聲波是采納壓電轉換器產生和檢測試件的。壓電轉換器需要一個耦合器在轉換器和試件間傳輸超聲波。壓電轉換器具有一個壓電晶體(比如鈦酸鋇、鋯酸鉛、鈦酸鉛等)，當通電后能快速轉變外形。當它們被快速加壓時會發(fā)生相反的變化，產生一個電磁場。用于無損檢測超聲波的產生和檢測也可通過其它方法實現。其中之一是利用非接觸空氣耦合轉換器，它是基于微電子機械系統(tǒng)(簡稱MEMS)的基礎；另一種方法是通過試件表面的快速熱膨脹和融蝕產生非接觸激光超聲波，采納激光干涉儀或空氣耦合換能器檢測產生的超聲波。此外，磁性金屬也能通過超聲波探傷，主要采納非接觸電子機械聲波轉換器(簡稱EMATS)同時產生和檢測超聲波。超聲波通常通過以下一種或幾種方法檢查裂紋和缺陷。

通過材料邊界或缺陷處分界面的反射聲波檢測。

通過超聲波的切換時間或傳播時間檢測。

通過超聲波的衰減程度檢測。

通過透射信號或折射信

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號的頻譜響應特征檢測。

超聲波探傷方法主要應用于檢測各種材料特性g和狀態(tài)。它適用于試樣表面缺陷和內部特別的檢測。試樣必需能夠傳播超聲波能量并具有引入和檢測反射、透射、散射聲波能量的幾何結構?？偟墓に嚥襟E如下：

1)將超聲波轉換器固定或靠近于被測物體；2)以脈沖方式激發(fā)轉換器，對準被測物體并將超聲波能量傳人；3)超聲波能量在被測物體中傳導、反射和散射；4)超聲波能量在物體的內部的分界面上連續(xù)傳輸或轉變方向；5)定位在或靠近被測物體的轉換器檢測物體中傳輸或轉變后的能量；6)傳導和反射的能量反應在時間／頻率圖上，通過波形和波幅特征分析和推想物體內部狀況。檢測過程需要專用的設備和探針。檢測步驟、校準儀器和工藝掌握都是確保超聲波在被測物體中的重復再現所必需的。這種方法是一種表面和批量檢測工藝，依據工件某些特征的敏感性和辨別率的凹凸不同，工藝步驟也相應有所不同。5手動和自動化技術

隨著超聲波的應用進展，檢測有手動(人工)掃描和自動掃描之分。人工掃描采納一臺具有示波器的設備，操依據圖形識別、信號大小、計時和手動掃描定位等方法進行分析辨別。但是由于手動掃描的變化不定，顯示器上輸出值的變化也很大，手動檢測不能形成永久記錄。自動掃描時采納一個測量掃描儀跟蹤探針位置，并自動監(jiān)測信號(時間、相位、幅度等)，形成一個能反應被測物體內部結構的響應圖。掃描系統(tǒng)的辨別率在肯定程度上取決于掃描像素的保真度和檢測信號的過濾和處理清況。超聲波掃描系統(tǒng)會自動生成掃描圖像和分析報告。

6結束語

超聲波探傷是一項成熟的技術，它有堅實的物理學理論基礎和成熟的檢測結果模型。操作簡潔，便于攜帶的設備和一切齊全即可使用的計算機系統(tǒng)都在