超声波无损检测概述.docxVIP

超声波无损检测 一、超声波无损检测基本介绍 超声检测（UT）是利用其在物质中传播、界面反射、折射(产生波型转换)和衰减等物理性质来发现缺陷的一种无损检测方法，应用较为广泛。按其工作原理不同分为：共振法、穿透法、脉冲反射法超声检测;按显示缺陷方式不同分为：A 型、B 型、C 型、3D 型超声检测； 按选用超声波波型不同分为：纵波法、横波法、表面波法超声检测； 二、超声波的产生（发射）与接收 超声波的物理本质：它是频率大于 2 万赫兹的机械振动在弹性介质中的转播行为。 即超声频率的机械波。一般地说，超声波频率越高，其能量越大，探伤灵敏度也越高。超声检测常用频率在0.5 ～10 MHZ。 超声波的产生机理——利用了压电材料的压电效应。 压电效应：某些电介质在沿一定方向上受到外力的作用而变形时，其内部产生极化现象， 同时在它的两个相对表面上出现正负相反的电荷。当外力去掉后，它又会恢复到不带电的状态，这种现象称为正压电效应。当作用力的方向改变时，电荷的极性也随之改变。相反，当在电介质的极化方向上施加电场，这些电介质也会发生变形，电场去掉后，电介质的变形随之消失，这种现象称为逆压电效应，或称为电致伸缩现象。 (3) 超声波的发射与接收 ①发射——在压电晶片制成的探头中，对压电晶片施以超声频率的交变电压，由于逆压电效应，晶片中就会产生超声频率的机械振动——产生超声波；若此机械振动与被检测的工件较好地耦合，超声波就会传入工件——这就是超声波的发射。 ②接收——若发射出去的超声波遇到界面被反射回来，又会对探头的压电晶片产生机械振动，由于正压电效应，在晶片的上下电极之间就会产生交变的电信 号。将此电信号采集、检波、放大并显示出来，就完成了对超声波信号的接收。 可见，探头是一种声电换能元件，是一种特殊的传感器，在探伤过程中发挥重要的作用3．超声波检测方法的分类 按原理分类：超声波探伤方法按原理分类，可分为脉冲反射法、穿透法和共振法。 a 脉冲反射法:超声波探头发射脉冲波到被检试件内，根据反射波的情况来检测试件缺陷 的方法，称为脉冲反射法。脉冲反射法包括缺陷回波法、底波高度法和多次底波法。 b 穿透法:穿透法是依据脉冲波或连续波穿透试件之后的能量变化来判断缺陷情况的一种方法。穿透法常采用两个探头，一收一发，分别放置在试件的两侧进行探测。 c 共振法:若声波（频率可调的连续波）在被检工件内传播，当试件的厚度为超声波的半波长的整数倍时，将引起共振，仪器显示出共振频率。当试件内存在缺陷或工件厚度发生变化时，将改变试件的共振频率，依据试件的共振频率特性，来判断缺陷情况和工件厚度变化情况的方法称为共振法。共振法常用于试件测厚。 按波形分类:根据探伤采用的波形，可分为纵波法、横波法、表面波法、板波法、爬波法等。 a 纵波法:使用直探头发射纵波进行探伤的方法，称为纵波法。此时波束垂直入射至试件探测面，以不变的波型和方向透入试件，所以又称为垂直入射法，简称垂直法。垂直法分为单晶探头反射法、双晶探头反射法和穿透法。常用单晶探头反射法。 b 横波法:将纵波通过楔块、水等介质倾斜入射至试件探测面，利用波型转换得到横波进行探伤的方法，称为横波法。由于透入试件的横波束与探测面成锐角，所以又称斜射法。此方法主要用于管材、焊缝的探伤；其它试件探伤时，则作为一种有效的辅助手段，用以发现垂直法不易发现的缺陷。 c 表面波法:使用表面波进行探伤的方法，称为表面波法。这种方法主要用于表面光滑的试件。表面波波长很短，衰减很大。同时，它仅沿表面传播，对于表面上的复层、油污、不光洁等，反应敏感，并被大量地衰减。利用此特点可通过手沾油在声束传播方向上进行触摸并观察缺陷回波高度的变化，对缺陷定位。 d 板波法:使用板波进行探伤的方法，称为板波法。主要用于薄板、薄壁管等形状简单的试件探伤。探伤时板波充塞于整个试件，可以发现内部和表面的缺陷。 二、检测原理 ．A 型脉冲反射法超声波检测原理， 在实际应用中以该法为主 原理：A 型脉冲反射法超声波检测就是利用超声波在传播过程中，遇到声阻抗差较大的异质界面时，将产生反射的原理来实现对内部缺陷检测的。 实现方法：该法采用单一探头——既作发射器件，又作接收元件，以脉冲方式间歇地向工件发射超声波；接受到的回波信号经功能电路放大、检波后，在探伤仪的示波屏上，以脉冲信号显示出来。 信号的解读：根据探伤仪示波屏上始波 T、伤波 F、底波 B 的有无、大小及其在时基轴上的位置可判断工件内部缺陷的有无、大小和位置。： ．垂直入射法（直探头，纵波法探伤技术） 定义：采用直探头将声束垂直入射工件的 探伤方法；该法利用的声波类型为纵波， 故有纵波法之称。简记：垂直入射法= 直探头法= 纵波法 缺陷显示方式：以回波在时基线上的位置、脉冲大小反映缺陷的情况。 应用特点：能够发现与