06第六章无损检测方法超声波检测.ppt

实验原理 无损检测----在不损坏试件的前提下，对试件表面及内部进行检查和测试的方法。 无损检测----通常包括磁粉检测、渗透检测、射线检测和超声波检测等。 图6-22 直射声束穿透法 (a) 无缺陷； (b) 有缺陷 2） 脉冲反射法 　　脉冲反射法是由超声波探头发射脉冲波到试件内部，通过观察来自内部缺陷或试件底面的反射波的情况来对试件进行检测的方法。图6-23 显示了接触法单探头直射声束脉冲反射法的基本原理。 图6-23 接触法单探头直射声束脉冲反射法 (a) 无缺陷； (b) 有缺陷 　　3） 液浸法 液浸法是在探头与试件之间填充一定厚度的液体介质作耦合剂，使声波首先经过液体耦合剂，而后再入射到试件中， 探头与试件并不直接接触。液浸法中，探头角度可任意调整， 声波的发射、接收也比较稳定，便于实现检测自动化，大大提高了检测速度。液浸法的缺点是当耦合层较厚时，声能损失较大。另外，自动化检测还需要相应的辅助设备，有时是复杂的机械设备和电子设备，它们对单一产品(或几种产品)往往具有很高的检测能力，但缺乏灵活性。总之，液浸法与直接接触法各有利弊，应根据被检对象的具体情况(几何形状的复杂程度和产品的产量等)， 选用不同的方法。 * 第6章 常用无损检测方法 第6章 常用无损检测方法 6.1 超声检测 6.2 射线检测 6.3 磁粉检测 6.4 渗透检测 6.1 超 声 检 测 6.1.1 超声检测的基础知识 　　1. 描述超声波的基本物理量 　　超声波的产生依赖于做高频机械振动的“声源”和传播机械振动的弹性介质，所以机械振动和波动是超声检测的物理基础。 描述超声波波动特性的基本物理量有： 声速c、频率f、波长λ、周期T 、角频率ω。其中频率和周期是由波源决定的，声速与传声介质的特性和波型有关。 这些量之间的关系如下： （6-1） 　　2. 超声波的特点 　超声波波长很短，这决定了超声波具有一些重要特性，使其能广泛应用于无损检测。 　1）方向性好 超声波具有像光波一样定向束射的特性。 2）穿透能力强 对于大多数介质而言，它具有较强的穿透能力。例如在一些金属材料中，其穿透能力可达数米。 3）能量高 超声检测的工作频率远高于声波的频率，超声波的能量远大于声波的能量。 4）遇有界面时，将产生反射、折射和波型的转换。利用超声波在介质中传播时这些物理现象，经过巧妙的设计，使超声检测工作的灵活性、精确度得以大幅度提高。 　　3. 超声波的分类 　　超声波的分类方法很多，如图6.1所示。主要有：按介质质点的振动方向与波的传播方向之间的关系分类，即按波型分类；按波振面的形状分类，即按波形分；按振动的持续时间分类等。其中，按波型是研究超声波在介质中传播规律的重要理论依据，将着重讨论。 图 6-1 超声波的分类 　　1） 超声波的波型 　　超声波的波型指的是介质质点的振动方向与波的传播方向的关系。按波型可分为纵波、横波、表面波和板波等。  　　 　　（1） 纵波。介质中质点的振动方向与波的传播方向相同的波叫纵波，用L表示(见图6-2)。介质质点在交变拉压应力的作用下，质点之间产生相应的伸缩变形，从而形成了纵波。纵波传播时，介质的质点疏密相间，所以纵波有时又称为压缩波或疏密波。 　（2） 横波。介质中质点的振动方向垂直于波的传播方向的波叫横波，用S或T表示(见图6-3)。横波的形成是由于介质质点受到交变切应力作用时， 产生了切变形变，所以横波又叫做切变波。液体和气体介质不能承受切应力，只有固体介质能够承受切应力，因而横波只能在固体介质中传播，不能在液体和气体介质中传播。  　　 　（3） 表面波（瑞利波）。当超声波在固体介质中传播时， 对于有限介质而言，有一种沿介质表面传播的波即表面波(见图6-4)。瑞利首先对这种波给予了理论上的说明，因此表面波又称为瑞利波， 常用R表示。 　　2) 超声波的波形 　　 平面波即波阵面为平面的波； 柱面波的波阵面为同轴圆柱面； 球面波的波阵面为同心球面。当声源是一个点时，在各向同性介质中的波阵面为以声源为中心的球面。 　　2. 介质的声参量 　　1） 声速 　　声速表示声波在介质中传播的速度，它与超声波的波型有关，但更依赖于传声介质自身的特性。因此，声速又是一个表征介质声学特性的参量。了解受检材料的声速，对于缺陷的定位和定量分析都有重要的意义。 　　 2） 声衰减系数 　　超声波的衰减指的是超声波在材料中传播时，声压或声能随距离的增大逐渐减小的现象。引起衰减的原因主要有三个方面：一是声束的扩散；二是由于材料中的晶粒或其他微小颗粒引起声波的散射；三是介质的吸收。  在超声检测中，谈到超声波在材料中的衰减时，通常关心的是散射衰减