超聲無損檢測報告

超聲無損檢測理論方法

及硬件電路設(shè)計報告人：宋賀時間：2015.01.28CompanyLogo目錄1.超聲無損檢測相關(guān)理論2.脈沖反射法3.衍射時差法（TOFD）4.超聲相控陣5.硬件電路設(shè)計1.超聲無損檢測相關(guān)理論什么是超聲波和超聲無損檢測超聲無損檢測，就是通過超聲波與試件相互作用，對探頭接收到的回波進行研究，從而對被測工件內(nèi)部做出無損評價。超聲波，是值頻率在20000Hz以上的聲波1.超聲無損檢測相關(guān)理論超聲無損檢測的基本原理——超聲波在試件中的傳播特性聲源產(chǎn)生超聲波，采用一定的方式使超聲波進入試件超聲波在試件中傳播遇到缺陷，傳播方向或特征被改變改變后的超聲波被接收設(shè)備接受，對其進行處理和分析根據(jù)接收的超聲波的特征，評估試件內(nèi)部是否存在缺陷

及缺陷的特性1.超聲無損檢測相關(guān)理論如何發(fā)射與接收超聲波——超聲波換能器超聲波換能器，是一種聲能與其他能量相互轉(zhuǎn)換的器件在這里用到的是聲/電轉(zhuǎn)換，原理是壓電效應(yīng)高壓脈沖信號——激發(fā)產(chǎn)生超聲波——發(fā)射實現(xiàn)返回的超聲波打在器件上——激發(fā)產(chǎn)生電信號——接受實現(xiàn)2.脈沖反射法工作原理工件內(nèi)部缺陷導(dǎo)致材質(zhì)的不連續(xù)，進而導(dǎo)致聲阻抗的不一致導(dǎo)致工缺陷處產(chǎn)生一個兩側(cè)聲阻抗特性不同的接觸面超聲波傳播到此處，一部分會被反射回去，另一部分繼續(xù)向

前傳播反射回來的超聲波的能量大小與接觸面兩側(cè)聲阻抗差異及接

觸面的大小、取向有關(guān)，即與缺陷的狀況有關(guān)2.脈沖反射法工作原理圖3.TOFD什么是TOFD？衍射時差法(TOFD)是一種依靠從待檢試件內(nèi)部結(jié)構(gòu)（主要是指缺陷）的“端角”和“端點”處得到的衍射能量來檢測缺陷的方法。3.TOFDTOFD的工作原理與常規(guī)的超聲技術(shù)不同，TOFD法不用脈沖回波幅度對缺陷大小做定量測定，而是靠脈沖傳播時間來定量。

TOFD的常見配置發(fā)射探頭接收探頭橫向波上端點下端點內(nèi)壁反射信號A掃信號發(fā)射探頭接收探頭橫向波LW上端點下端點內(nèi)壁反射波BW發(fā)射探頭接收探頭SSdLWBWt0t0始脈沖t傳播時間傳播時間發(fā)射探頭接收探頭SSdt0t0缺陷深度發(fā)射探頭接收探頭SSdt0t0缺陷自身高度發(fā)射探頭接收探頭2Sd1d2由于計算自身高度只需要測量時間,所以垂直方向定量會很準(zhǔn)確。3.TOFD兩種常見的特殊缺陷

向外表面延伸的缺陷向內(nèi)表面延伸的缺陷向外表面延伸的裂紋發(fā)射探頭接收探頭裂紋尖端內(nèi)壁反射波BW橫向波被隔開了沒有橫向波向內(nèi)表面延伸的裂紋發(fā)射探頭接收探頭橫向波LW尖端信號內(nèi)壁反射信號被隔開了沒有內(nèi)壁反射波3.TOFDTOFD方法的優(yōu)點

缺陷檢出率比脈沖反射法要高容易檢出方向性不好的缺陷可以識別向內(nèi)外表面延伸的缺陷采用TOFD和脈沖反射法相結(jié)合，可以實現(xiàn)100%

焊縫覆蓋。沿焊縫作一次掃查即可完成，檢測效率高缺陷定量、定位精度高。3.TOFDTOFD的局限性

在上、下表面附近盲區(qū)對“噪聲”敏感夸大了一些良性的缺陷和工件本身設(shè)計帶有

的孔、洞等解釋比較困難，需要一定經(jīng)驗支持4.超聲相控陣什么是相控陣？

超聲相控陣成像技術(shù)的基本思想來自于雷達(dá)所使用的相控陣技術(shù)。相控陣?yán)走_(dá)是由多個輻射單元

按照一定圖形排成陣列組成?？刂葡到y(tǒng)通過改變

陣列天線中各單元的幅度和相位，在一定空間范

圍內(nèi)合成靈活快速的相控雷達(dá)波束。4.超聲相控陣什么是相控陣？

而超聲相控陣探頭則由多個壓電晶片代替雷達(dá)的電磁發(fā)射單元組成陣列，按一定的時序和規(guī)則用控制系統(tǒng)激發(fā)各個陣元，來調(diào)節(jié)聲束聚焦

的方向和焦點的位置。4.超聲相控陣

4.超聲相控陣超聲相控陣檢測的優(yōu)點

可以控制聲束偏轉(zhuǎn)和聚焦，波束指向靈活，可以檢

測到傳統(tǒng)方法無法檢測的區(qū)域不需要設(shè)計復(fù)雜的掃查裝置，也不需要頻繁更換探頭，機構(gòu)簡單，操作方便較低驅(qū)動電壓下也能得到聲場強度較大的掃描信號提高系統(tǒng)的檢測分辨力，信噪比和靈敏度抗干擾能