《超声波探伤》自学笔记.ppt

1.1 第一章 超声波探伤的物理基础第一节 振动与波动 第二节 波的类型 第三节 超声波的传播速度 第四章 超声波探伤方法和通用探伤技术 影响缺陷定位、定量的主要因素 第九节 缺陷性质分析 * * 需要掌握的要点： 机械振动的定义 振动 一、振动 机械振动：物体沿着直线或曲线在某一平衡位置附近作往复周期性的运动。 1、振动的基本概念： 周期：振动物体完成一次全振动所需要的时间，称振动周期。 符号：T 单位：秒(s) 频率：振动物体在单位时间内完成全振动的次数，称为振动频率。 符号：f 单位：Hz (1Hz=1次/秒) 周期和频率互为倒数：T = f 1 全振动(循环)：物体(或质点)受到一定力的作用，将离开平衡位置，产生一个位移，该力消失后，它将 回到其平衡益，并且还要越过平衡位置移动到相反方向的最大位移位置，然后再返回平 衡位置。这样一个完整运动过程就称一个“循环”或一次“全振动” 2、谐振动的相关概念： 谐振动方程： A=cos(ωt+ψ) 其中：ω表示圆频率，即1秒钟内变化的弧度数，ω= 2πf = 2π T 谐振动的特点：①、物体受到的回复力的大小与位移成正比，其方向总是指向平衡位置(符合虎克定律)。 ②、振幅不变，为自由振动，其频率为固有频率。 ③、能量遵守机械能守恒。 3、阻尼振动 阻尼振动：振幅或能量随时间不断减少的振动称为阻尼振动。 阻尼振动特点：①、振幅、能量不断减少。 ②、频率、周期不变。 ③、不符合机械能守恒。 谐振动：物体运动时离开平衡位置的位移(或角位移)按余弦函数或正弦函数的规律随时间变化，形成 最简单最基本的直线振动，称谐振动。 4、受迫振动 受迫振动：是指物体受到周期性变化的外力作用时产生的振动。 受迫振动的特点：①、经一段时间后，由最初的复杂状态达到稳定状态，变为周期性的谐振动。 ②、振动频率与策动力频率相同。 ③、振幅与策动力的频率有关，且振幅保持不变。 ④、不符合能量守恒。 共振：当策动力频率P与受迫振动物体固有频率ω0相同时，受迫振动的振幅达到最大值，这种现象称为共振。 二、波动 波动：振动的传播过程，称为波动。 波动的分类 机械波：在弹性力的相互作用下，质点的振动以一定的速度由近到远的传播，形成机械波。 电磁波 产生机械波必须具备的两个条件 要有作机械振动的波源。 要有能传播机械振动的弹性介质。 机械波的本质 振动是产生波动的根源，波动是振动状态的传播。 波动是振动状态的传播，也是振动能量的传播。 波动中的质点并不随波前进，只是以交变的速度在各自的平衡位置附近作往复运动。 能量的传播是由各质点位移连续变化来逐渐传递出去的。 机械波的 特征参数 波长：同一波线上相邻两个振动相位相同的质点间的距离，称为波长。 符号：λ 单位：mm(m) 频率：波动过程中，任一给定点在1秒钟内所通过的完整波的个数，称为波动频率。 符号：f 单位：Hz 波速：波动中，波在单位时间内所传播的距离称为波速。 符号：C 单位：m/s 或 km/s 机械波特征参数间的函数关系：C = λf 或 λ= C/f ★ 波源或介质中任意一质点完成一次全振动，波正好前进一个波长的距离。 ★ 波动频率在数值上同振动频率。 三、次声波、声波、超声波 划分 次声波：f ＜ 20 Hz 声 波：f = 20 ～ 20000 Hz 超声波：f ＞ 20000 Hz 超声波的应用 用于探伤的频率：f = 0.5 ～10 MHz 用于钢等金属的检验：f = 1 ～ 5 MHz 超声波用于检测的优越性 方向性好(频率高，波长短) 能量高(与频率的平方成正比) 穿透能力强(传播能量损失小，传播距离大) 在界面上产生反射、折射和波型转换 波型(按质点的振动方向分类)： ★ 介质质点受到交变的拉压应力作用时，质点间产生伸缩形变，从而形成纵波，又称压缩波或疏密波。 ★ 介质质点受到交变的剪切应力作用时，产生切变形变，从而形成横波，又称切变波。 ★ 表面波在介质表面传播时，介质表面质点作椭圆运行，椭圆长轴垂直于波的传播方向，短轴平行于波的 传播方向。故表面波可视为纵波与横波的合成。 ★ 表面波只能在固体表面传播。表面波的能量随着传播深度增加而迅速减弱。 ★ 纵波能在固体、液体和气体中传播，其它波只能在固体内传播。 纵波 L：介质中质点的振动方向与波