第讲超声检测.pptVIP

第1页，共33页。第1章超声检测1.5.1超声测厚超声测厚具有很多优点：它的测量精度高，在测量几毫米以上的厚度时，可达0.1%～0.5%的精度，超声波处理方便，并有良好的指向性，超声技术测量金属、非金属材料的厚度，既快又准确，无污染，尤其是在只许可一个侧面可接触的场合更能显示其优越性。超声测厚的主要方法有共振法、干涉法、脉冲回波法等多种方法。1.5.1超声测厚（1、共振法测厚）超声共振法测厚的原理是，当一束频率连续可变的超声波，垂直入射到有一定厚度的被测工件上时，设超声波频率变化到一定值上时，被测工件的厚度等于半波长的整数倍，这时，从工件后表面反射回来的声波和入射的行波叠加形成驻波，即在工件厚度方向上引起共振。第2页，共33页。第1章超声检测1.5.1超声测厚（1、共振法测厚）超声共振法测厚的原理是，当一束频率连续可变的超声波，垂直入射到有一定厚度的被测工件上时，设超声波频率变化到一定值上时，被测工件的厚度等于半波长的整数倍，这时，从工件后表面反射回来的声波和入射的行波叠加形成驻波，即在工件厚度方向上引起共振。设工件的厚度为，声波在介质中传播的波长为则如果已知两个不相邻的谐波频率此种方法原理虽简单，但实现起来很不容易，因为激发换能器的发生器和换能器的频率范围都要在较宽的范围内可调，使之产生共振，从而使这个原理简单的问题复杂化第3页，共33页。第1章超声检测1.5.1超声测厚（2、干涉法测厚）超声干涉式测厚原理是当一束声波垂直入射到被测工件上时，由于工件在空气中(或其它异性介质中)存在两个界面，声波从前表面上反射和从后表面上反射后叠加产生干涉，如果工件的厚度恰好是声波的半波长的整数倍时，若两个信号的相位相差即反相叠加，干涉后相互抵消，这时显示的声强度等于或接近于零而趋于最小。此时通过测量声波频率即可测出工件的厚度。干涉法不同于共振法原理，干涉法是工件前后表面上反射波的干涉叠加，并根据声波幅度的变化来判断干涉状态。另外，发射和接收换能器可以和被测工件分开，互不接触。而共振法是入射声波和后表面上的反射声波叠加而产生共振，即形成驻波，另外，发射和接收换能器必须和被测工件表面相接触。超声干涉式测厚可以使用连续波也可以使用脉冲波，使用连续波时发射换能器和接收换能器必须分开，脉冲波二者可以兼用。第4页，共33页。第1章超声检测1.5.1超声测厚（3、脉冲反射式测厚）脉冲反射法测量厚度适应性较强，无论被测介质是固体，液体或气体均可进行测量。一般在气体中的测量称为超声测距，或称声尺。在本章的超声测量流量、物位等节中，已经提到因为在气体介质中，声速随温度变化很大，直接影响测量量精度，所以，在测距中必须进行温度补偿。脉冲反射式的厚度测量可分为两种测量方法：一是接触式测量厚度，二是非接触式测量，接触式测量一般用于普通工件的厚度测量。非接触式厚度测量用于复杂恶劣环境中，探头不易和工件表面接触，如高温、高压、或具有强烈腐蚀性的环境。一般接触式的探头可通过改制成水浸聚焦探头，从而和工件表面脱离，但这时的测量要分两部分：一部是探头距工件表面的距离，这部分是声在水中传播的距离，第二部分是在工件中传播的距离。超声测厚是超声工程测量方面一个重要应用。在工业生产的实际运用中，还存在许多问题，如探头的分辨率如何提高，降低探头的盲区问题以及在电子线路中如何实现等问题都有待于认真研究解决，才能提高厚度检测的质量。目前超声测厚技术的发展主要集中在三个方面：一是对于超薄材料(如:薄膜等)的测厚问题。二是高温材料的测厚问题。三是在线检测厚度的自动化，智能化问题。随着生产的发展和科学技术的进步，这些问题将会得到解决的。第5页，共33页。第1章超声检测1.5.1超声测厚（3、脉冲反射式测厚）脉冲反射式超声测厚法是工业生产中常用的一种方法，因为它具有结构简单，操作方便，容易实现等特点而被广泛采用。共振法和干涉法在使用中受到限制，如所测的厚度受到限制，被测工件不能太厚，否则会因声能衰减较多，回波能量太小不能产生共振，这些问题都会给在实际测量中带来许多不便。脉冲回波法是根据脉冲声波在工件中传播的时间间隔与其在工件中传播的速度的乘积而确定工件的厚度的，如果采用透射法，则只需测出声波从发射探头发出经工件传播，再由接收探头接收到声波的时间间隔与在工件中传播的声速的乘积即可求出厚度。采用脉冲反射法时，因为声波从探头发出经工件传至后表面，再由后界面处反射回探头被接收，两次经过工件传播，所以，工件厚度式中