超声波检测(第三章).pptVIP

2、按缺陷显示方式分类 iii C型显示超声探伤仪 　　是一种图像显示方式，以屏幕代表被检测对象的投影面，这种显示方式能给出缺陷的水平投影位置，但不能给出深度。 二、 超声波探伤仪的分类 二、 超声波探伤仪的分类 3、按声波通道分类 ① 单通道探伤仪：这种仪器由一个或一对探头单独工作，是目前超声波探伤中应用最广泛的仪器。 ② 多通道探伤仪：这种仪器由多个或多对探头交替工作，每一通道相当于一台单通道探伤仪，适用于自动化探伤。 目前，探伤中广泛使用的超声波探伤仪都是A型显示脉冲反射式探伤仪。 * * * * 第三章　仪器、探头和试块 １、超声波探伤仪 ２、超声波探头 ３、超声波试块 超声波探头 １、压电效应 １）正压电效应 　　晶体材料在外力拉压作用下，产生交变电场的效应称为正压电效应。 ２）负压电效应 　　晶体材料在交变电场作用下，产生伸缩变形的效应称为负压电效应。 Ａ Ｂ － ＋ ＋ — a)石英晶体 b)正压电效应 c)负压电效应 2、压电材料的主要性能参数 1) 压电应变常数 压电应变常数表示在压电晶体上施加单位电压时所产生的应变大小。 式中　Ｕ——施加在压电晶片两面的应力 　　　Δt——晶片在厚度方向的变形量 压电应变常数d33是衡量压电晶体材料发射灵敏度高低的重要参数。 D33值越大，发射性能越好，发射灵敏度越高。 2) 压电电压常数 压电电压常数表示作用在压电晶体上单位应力所产生的电压梯度大小 式中　P——施加在压电晶片两面的应力 　　Ｕp——晶片表面产生的电压梯度，即电压Ｕ与晶片厚度t之比， 　　Ｕp ＝Ｕ／ｔ 压电电压常数g33是衡量压电晶体材料接收灵敏度高低的重要参数。 g33值越大，接收性能越好，接收灵敏度越高。 2、压电材料的主要性能参数 3) 介电常数 介电常数表示在压电晶体上施加单位电压时所产生的应变大小。 式中C——电容器电容 　　t——电容器极板距离 　　A——电容器极板面积 介电常数　越大电容器存贮的电量越大。越小电容器放电时间越快频率越高。 2、压电材料的主要性能参数 4) 机电耦合系数 机电耦合系数Ｋ，表示压电材料机械难（声能）与电能之间的转换效率 当晶片振动时，同时产生厚度和径向两个方向的变形，因此机电耦合系数分为厚度方向Ｋt和径向Ｋp。Ｋt越大探测灵敏度越高。Ｋp越大，低频谐振波增多，发射脉冲变宽，导致分辨率下降，盲区增大。 正压电效应 负压电效应 2、压电材料的主要性能参数 5) 机械品质因子 压电晶片在谐振时贮存的机械能Ｅ贮与在一个周期内损耗的能量Ｅ损 之比称为机械品质因子。 当晶片振动时，同时产生厚度和径向两个方向的变形，因此机电耦合系数分为厚度方向Ｋt和径向Ｋp。Ｋt越大探测灵敏度越高。Ｋp越大，低频谐振波增多，发射脉冲变宽，导致分辨率下降，盲区增大。 2、压电材料的主要性能参数 6) 频率常数 压电晶片的厚度与因有频率的乘积是一个常数，这个常数叫作频率常数 式中cL——晶片中纵波声速 　　t——晶片厚度 　　f0——晶片固有频率 晶片材料一定，频率越高，厚度越小 2、压电材料的主要性能参数 7) 居里温度 压电材料与磁性材料一样，其压电效应与温度有关，它只能在一定的 温度范围内产生，超过一定的温度压电效应就会消失。使压电材料的 压电效应消失的温度称为压电材料的居里温度，用Ｔc表示。 结论：超声波探头对晶片的要求 （1）机电耦合系数Ｋ较大，以便获得较高的转换效率 （2）机械品质因子较小，以便获得较高的分辨率和较小的盲区 （3）压电应变常数和压电电压常数较大， 以便获得较高的发射灵敏度和接收灵敏度 （4）频率常数Ｎ较大，介电常数较小，以便获得较高的频率 （5）居里温度Ｔ较高，声阻抗Ｚ适当 2、压电材料的主要性能参数 3、探头的种类和结构 1) 直探头（纵波探头） 接口 外壳 电缆线 阻尼块 压电晶片 保护膜 直探头用于发射和接收纵波故又称纵波探头。主要用于探测与探测面平行的缺陷。如板材锻件探伤等。 3、探头的种类和结构 2) 斜探头 接口 外壳 电缆线 阻尼块 压电晶片 斜楔 斜探头可分为纵波斜探头（aLa1）,横波斜探头（aL=a1~aII）和表面波探头(aL≧aII) 横波斜探头是利用横波探伤，主要是用于检测与探测面垂直或成一定角度的缺陷，如焊接汽轮机叶轮等。 表面波探头当入射角大于第二临界角在工件中产生表面波，主要检测工件表面缺陷 吸声材料 3、探头的种类和结构 3) 双晶探头（分割探头） 接口 外壳 电缆线 阻尼块 压电晶片 延时块 隔声层 探伤区 双晶探头有两块压电晶片，一块用于 发射声波，一块用于接收声波。根据 入射角不同分为纵波双晶探头和横波 双晶探头。 优点： （1）灵敏度高 （2）杂波少盲区小 （3）工件中