超声工业检测的技术.doc

超声工业检测技术发展综述 摘要：系统介绍了超声检测技术的发展概况。较全面地展示了传统超声检测技术的应用领域．综述了非接触检测技术和超声导波技术等超声检测新技术的必威体育精装版研究成果。最后，讨论了超声检测技术的发展方向。 关键词：超声检测；无损检测；技术应用；发展趋势 1、超声检测技术的地位和作用 无损检测(NDT)是现代工业领域中保证产品质量与性能、稳定生产工艺的重要手段。其技术水平能反映该部门、该行业、该地区甚至该国家的工业技术水平。无损检测技术所能带来的经济效益十分明显，统计资料显示，经过无损检测后的产品增值情况为，机械产品为5％，国防、宇航和原子能产品为12％～18％，火箭为20％。例如，德国奔驰公司汽车几千个零件经过无损检测后，整车运行公里数提高了一倍，大大增强了产品在国际市场的竞争能力；日本汽车在30％零件采用无损检测后，质量迅速超过美国。因此，世界上的发达国家越来越重视无损检测技术的应用。日本在其制定的21世纪优先发展的四大技术之一的设备延寿技术中,把无损检测技术放在十分重要的位置。而超声检测技术(UT)一直都是无损检测研究的热点,国外无损检测的文献资料中,有关超声检测内容的比例约占45%,超声检测技术也是五大常规无损检测技术中使用得最多的一种。与其它常规无损检测技术相比，它具有检测对象范围广，检测深度大；缺陷定位准确，灵敏度高；成本低，使用方便；速度快，对人体无害以及便于现场使用等特点。因此，UT是国内外应用最广泛、使用频率最高，且发展较快的一种无损检技术，这体现在改进产品质量、产品设计、加工制造、成品检测以及设备服役的各个阶段和保证机器零件的可靠性和安全性上。 2、超声检测的发展历程 利用超声技术来进行无损检测始于20世纪20年代，苏联科学家在1929年提出了用超声波来检测金属内部缺陷的建议，并在战后研制成第一种穿透式检测仪器对材料进行检测。但是这种方法检测灵敏度低应用范围小，因此很快就被淘汰了。直到20世纪四五十年代，脉冲反射法和仪器的出现，给了超声检测技术新的生命，超声检测技术才迅速发展起来。40年代，美国的firestone公司先发制人，率先介绍了脉冲回波式超声检测仪，利用该技术，超声波可以从物体的同一侧发射并接收，且它能够检测小缺陷，较为准确的定位缺陷位置及缺陷尺寸。随后，美国和英国就开始讲这一仪器用于锻钢和厚钢板的检测。60年代，超声检测仪在灵敏度、分辨率和放大器线性等主要性能上取得了突破性进展，焊缝检测问题得到了很好的解决。脉冲回波技术至今仍是通用性最好，使用最为广泛的一种超声检测技术。在此基础上，超声检测发展成为一个有效而可靠的无损检测手段，并得到了广泛的工业应用。直到70年代以后，由于IC(集成电路)技术迅速发展，使实用的超声检测技术得以迅速发展，80年代末和90年代初，计算机和信号处理技术的迅速发展，促进了超声检测技术的研究和应用深度、广度的大力发展，数字式超声检测仪开始出现，并将在日后逐步取代传统的模拟式超声检测仪器。 近20年来，超声检测技术取得了巨大进步，确立了重要的地位，其技术日趋成熟，几乎渗透到所有工业及医疗部门，如作为基础工业的钢铁工业、机器制造业、建筑业、石油化工业、铁路运输业、造船业、航空航天工业．高速发展中的新技术产业如集成电路工业、核电工业及医学诊断等重要部门。在某些场合．如大型油罐的在役测试，超声技术已成为唯一可行的检测手段。目前．超声检测相关理论和方法及应用的基础研究正在逐步深入，本文第六节将介绍当今超声检测技术的研究方向和发展趋势。 我国超声检测技术的研究、应用和仪器研制队伍正在不断扩大，技术水平不断提高，表明我国超声检测技术发展已经走出低谷，向新的高峰攀登。预计随着新一代全数字化超声仪器和功能强大的信号处理软件的问世．尤其是人们对超声检测技术理论的更深层次的研究与认识．超声检测技术将经历一个更高层次的发展阶段并获得更广泛的应用。 3、超声检测基本原理 众所周知,20～20000Hz为声波的频率范围,频率高于20000的机械波称为超声波。超声检测所用的频率一般在0.5~10MHz之间，对钢等金属材料的检验，常用的频率为1~5MHz。工业用超声波方向性好,能量高，能在界面上产生反射、折射、衍射和波形转换，穿透能力强，在大多数介质中传播时，能量损失小，传播距离大，在一些金属材料中穿透能力可达数米，这是其它检测方法无法比拟的。 超声波检测主要是基于超声波在工件中的传播特性，由于不同的介质声阻抗不同,超声波遇到杂质或媒质分界面就有显著的反射。超声波在介质中的传播特性,如波速、衰减、吸收等都与介质的各种宏观的非声学的物理量有着密切的关系,如声速与介质的弹性模量、密度、温度等有关;声强的衰减与材料的空隙率、粘滞性等有关。通过各种对超声传播特性中特征信息量的提取,可实现非声量检测,如浓度、