超声波检测专业知识PPT.ppt

超声检测通用技术 超声检测的定义和作用 指使超声波与试件相互作用，就反射、透射和散射的波进行研究，对试件进行宏观缺陷检测、几何特性测量、组织结构和力学性能变化的检测和表征，并进而对其特定应用性进行评价的技术。 在特种设备行业，通常指宏观缺陷检测和材料厚度测量。 作用：质量控制、节约原材料、改进工艺、提高劳动生产率 2. 超声检测的物理基础 一、波动 机械波与电磁波的区别 机械波是机械振动在弹性介质中引起的波动过程。例如水波、声波、超声波等。 电磁波则是电磁振荡所产生的变化电场和变化磁场在物体中或空间(如真空)的传播过程，如无线电波、红外线、可见光、紫外线、伦琴射线等。 振动与波动 物体（或物体的一部分）在某一中心位置两侧所做的往复运动，就叫做机械振动 2.1.1 振动的一般概念 振动产生的必要条件： 物体一离开平衡位置就会受到回复力的作用；阻力要足够小。 振动的过程 物体（或质点）在受到一定力的作用下，将离开平衡位置，产生一个位移；该力消失后，在回复力作用下，它将向平衡位置运动，并且还要越过平衡位置移动到相反方向的最大位移位置，然后再向平衡位置运动。这样一个完整运动过程称为一个“循环”或叫一次“全振动”。 振动的分类 周期性振动：每经过一定时间后，振动体总是回复到原来的状态（或位置）的振动 非周期性振动：不具有上述周期性规律的振动 振动的表征参数 周期、频率（振动的快慢），振幅（振动的强弱） 振幅A——振动物体离开平衡位置的最大距离，叫做振动的振幅，用A表示。 周期T——当物体作往复运动时完成一次全振动所需要的时间，称为振动周期，用T表示。常用单位为秒（s）。对于非周期性振动，往复运动已不再是周期性的，但周期这个物理量仍然可以反映这种运动的往复情况。 频率f——振动物体在单位时间内完成全振动的次数，称为振动频率，用f表示。常用单位为赫兹（Hz）,1赫兹表示1秒钟内完成1次全振动，即1Hz=1次/秒。此外还有千赫（kHz），兆赫（MHz）。 周期和频率的关系：二者互为倒数，T=1/f 2.1.2谐振动 2.1.3 阻尼振动 谐振动是理想条件下的振动，即不考虑摩擦和其它阻力的影响。 任何实际物体的振动，总要受到阻力的作用。由于克服阻力做功，振动物体的能量不断减少。同时，由于在振动传播过程中，伴随着能量的传播，也使振动物体的能量不断地减少。 不符合机械能守恒定律 振幅或能量随时间不断减少的振动称为阻尼振动。 超声探头 晶片后粘贴阻尼块 受迫振动 受迫振动：物体受到周期性变化的外力作用时产生的振动。如缝纫机上缝针的振动，汽缸中活塞的振动和扬声器中纸膜的振动等。 受迫振动刚开始时情况很复杂，经过一段时间后达到稳定状态，变为周期性的谐振动。其振动频率与策动力频率相同，振幅保持不变。 受迫振动的振幅与策动力的频率有关。 共振：当策动力频率P与受迫振动物体固有频率相同时，振幅最大。 应用：探头：使高频电脉冲的频率等于压电晶片的固有频率，从而产生共振，这时压电晶片的电声能量转换效率最高。 受迫振动物体受到策动力作用，不符合机械能守恒。 超声探头中的压电晶片在发射超声波时： 在高频电脉冲激励下产生受迫振动； 在起振后受到晶片背面吸收块的阻尼作用，因此又是阻尼振动 机械波的产生与传播 2.1.4 机械波的产生与传播 振动的传播过程，称为波动。波动分为机械波和电磁波两大类。 机械波的产生与传播过程 如图2.3所示的固体弹性模型。质点间以弹性力联系在一起的介质称为弹性介质。（固体、液体、气体） 当外力F作用于质点A时，A就会离开平衡位置，这时A周围的质点将对A产生弹性力使A回到平衡位置。当A回到平衡位置时，具有一定的速度，由于惯性A不会停在平衡位置，而会继续向前运动，并沿相反方向离开平衡位置，这时A又会受到反向弹性力，使A又回到平衡位置，这样质点A在平衡位置来回往复运动，产生振动。与此同时，A周围的质点也会受到大小相等方向相反的弹性力的作用，使它们离开平衡位置，并在各自的平衡位置附近振动。这样弹性介质中一个质点的振动就会引起邻近质点的振动，邻近质点的振动又会引起较远质点的振动，于是振动就以一定的速度由近及远地传播开来，从而就形成了机械波。 液体和气体不能用上述弹性力的模型来描述，其弹性波是在受到压力时体积的收缩和膨胀产生的。 机械波的产生与传播 产生机械波的两个基本条件 （1）要有作机械振动的波源。 （2）要有能传播机械振动的弹性介质 机械振动与机械波的关系 互相关联，振动是产生机械波的根源，机械波是振动状态的传播。波动中介质各质点并不随波前