超聲波檢測技術(shù)模板

1、第三章超聲波檢測技術(shù)1.超聲波檢測原理簡介1.1原理：利用超聲波在缺陷界面的反射來進(jìn)行對缺陷的定位、定量和定 性。1.2超聲波的產(chǎn)生和接受產(chǎn)生：逆壓電效應(yīng)：使用高頻電壓作用于壓電晶片，使之產(chǎn)生高頻的機(jī) 械振動。接受：壓電效應(yīng)：將機(jī)械振動作用于壓電晶片產(chǎn)生電荷，以電能的形式 進(jìn)入儀器。探頭（換能器）:直探頭斜探頭雙晶探頭聚焦探頭1.3超聲波的特征1.3.1頻率高f20KHz,檢測使用范圍為0.3MHz10MHz,常見1 一5MHz,可作 為直線傳播，可使用幾何光學(xué)的理論，討論反射、透射等實(shí)際問題。 1.3.2波長短如c=5900m/s, 2.5MHz,久=2.36mmo屬于毫米波，超聲波傳播距離

2、長，探測厚度大，大大超過X-ray,穿透 能力強(qiáng)。1.3.3具有波形轉(zhuǎn)換的能力能夠使用縱波檢測還能夠使用于橫波檢測，討論波形的傳播路徑。主要波形：縱波(Longitudinal waves)橫波(Transverse waves or Shear waves)1.3.4檢測靈敏度高可檢測的最小缺陷為波長的一半。1.3.5超聲波聲場的近場和指向性近場：聲源軸線上的聲壓有若干極大值與極小值，最后一個(gè)聲壓極大值全聲源的距離稱為近場長度N,N=Rs2/ 久=Ds2/(4 久)=Fs/( n 久)指向性：聲束集中向一個(gè)方向輻射的性質(zhì)，叫做聲場的指向性。定量描述：用00稱，為半擴(kuò)散角(或指向角),200范

3、圍內(nèi)的聲束 叫做主聲束。0 0=arcsin (1.22 久 /Rs)。1.4超聲波檢測方法1.4.1穿透法一收一發(fā)探頭，兩平行面檢測，會漏檢（缺陷距底面距離大于聲影 長度）。1.4.2共振法連續(xù)波，用于測厚。小弗/2,n共振次數(shù)。c=U 3 =c（fn-fn-1）/2探頭晶片厚度的計(jì)算壓電晶片的振動頻率?即探頭的工作頻率，它主要取決于晶片的厚 度T和超聲波在晶片材料中的聲速。晶片的共振頻率（即基頻）是其厚 度的函數(shù)；能夠證明，晶片厚度T為其傳播波長一半時(shí)即產(chǎn)生共振，此 時(shí)，在晶片厚度方向的兩個(gè)面得到最大振幅，晶片中心為共振的駐 點(diǎn)。一般把晶片材料的頻率瑋口厚度T的乘積稱為頻率常數(shù)Nt，若：T

4、=久/2，則：Nt = f T =C/2式中：C為晶片材料中的縱波聲速。由式可知，頻率越高，晶片越薄，制作越困難，且Nt小的晶片材料 不宜用于制作高頻探頭。1.4.3脈沖反射法（A型為主）向工件中發(fā)射脈沖，脈沖遇到界面產(chǎn)生反射，根據(jù)反射信號來確 定缺陷的存在，完成定位、定量和定性。2超聲波檢測通用技術(shù)2.1檢測前的準(zhǔn)備工作標(biāo)準(zhǔn)的選擇儀器的選擇耦合劑的選擇探頭的選擇探頭種類，大小和頻率斜探頭入射角、折射角和K值探頭的類型常見的探頭型式有縱波直探頭、橫波斜探頭、表面波探頭、雙 晶探頭、聚焦探頭等。一般根據(jù)工件的形狀和可能出現(xiàn)缺陷的部位、 方向等條件來選擇探頭的型式，使聲束軸線盡量與缺陷垂直。晶片尺

5、寸探頭圓晶片尺寸一般為9 1030mm,晶片大小對探傷也有一 定的影響，選擇晶片尺寸時(shí)要考慮以下因素。由0 0=arcsin(l.22久/D)可知，晶片尺寸增加，半擴(kuò)散角減少, 波束指向性變好，超聲波能量集中，對探傷有利。由N = D2/(4久)可知，晶片尺寸增加，近場區(qū)長度迅速增加，對 探傷不利。晶片尺寸大，輻射的超聲波能量大，探頭未擴(kuò)散區(qū)掃查范圍 大，遠(yuǎn)距離掃查范圍相對變小，發(fā)現(xiàn)遠(yuǎn)距離缺陷能力增強(qiáng)。探傷面積范圍大的工件時(shí)，為了提高探傷效率宜選用大晶片探頭。 探傷厚度大的工件時(shí),為了有效地發(fā)現(xiàn)遠(yuǎn)距離的缺陷宜選用大晶片探 頭。探傷小型工件時(shí)，為了提高缺陷定位定量精度宜選用小晶片探頭。 探傷表面

6、不太平整,曲率較大的工件時(shí),為了減少耦合損失宜選用小 晶片探頭。頻率大小超聲波探傷頻率在0.51OMHz之間，選擇范圍大。一般選擇頻率 時(shí)應(yīng)考慮以下因素：由于波的繞射，使超聲波探傷靈敏度約為久/2,因此提高頻率, 有利于發(fā)現(xiàn)更小的缺陷。頻率高，脈沖寬度小，分辨力高，有利于區(qū)分相鄰缺陷。由0 0=arcsin(l.22久/D)可知，頻率高，波長短，則半擴(kuò)散角小, 聲束指問性好，能量集中，有利于發(fā)現(xiàn)缺陷并對缺陷定位。由N=D2/(4 A )可知，頻率高，波長短，近場區(qū)長度大，對探傷不 利。由a s= C2Fd2f4可知，頻率增加，衰減急劇增加。對于晶粒較細(xì)的鍛件、軋制件和焊接件等，一般選用較高的頻率, 常見2.55.0MHz,對晶粒較粗大的鑄件、奧氏體鋼等宜選用較低的 頻率，常見0.52.5MHz。如果頻率過高，就會引起嚴(yán)重衰減，示波屏上出現(xiàn)林狀回波，信噪 比下降，甚至無法探傷。一般在保證探傷靈敏度的前提下盡可能選用 較低的頻率。探頭K值探頭的K值對探傷靈敏度、聲束軸線的方向，一次波的聲程(入 射點(diǎn)至底面反射點(diǎn)的距離)有較大的影響。對于用有機(jī)玻璃斜探頭探 傷鋼制工件，仇= 40 ( K = O.84)