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验6—6超声波探伤验

【验目的】

1．深入了解超声波的产生及在介质中的传播规律。

2．了解超声波探伤仪的工作原理。

3．掌握超声波探伤仪的使用方法。

4．掌握纵波探伤缺陷的识别和定位方法。

【验原理】

在超声波探伤中，很多场合都需要知道材料中声波传播的速度。对于超声波探伤人员来

说，测定声速最简单的方法是用超声波探伤仪来测定，由于现在的超声波探伤仪都是工作在

脉冲波状态下，因此这种方法也可归结为脉冲测量方法。采用这种方法测量时，可用单探头

方式，也可用双探头方式；能用于纵波声速的测量，也能用于横波声速的测量，只是两者在

材料中激发超声波的类型和接收超声波的方式方面有所不同。

脉冲反射法是运用最广泛的一种超声波探伤法。它使用的不是连续波，而是有一定持续

时间按一定频率间隔发射的超声脉冲。探伤结果可以用示波器显示。发生器在一定时间间隔

内发射一个触发脉冲信号，通过专用压电换能器的作用，使得信号以相同的频率作机械振动，

这个高频脉冲信号相应地在示波器荧光屏上形成一个起始脉冲信号。当探头接触到所要探测

的工件面时，超声波以一定的速度在其内部传播，当遇到缺陷或工件底面时，就会引起反射，

反射后的超声波返回到探头。此时，压电换能器又将声脉冲转换成电脉冲并将讯号再次传送

到示波器，形成一个反射脉冲信号。

由于电子束在荧光屏上的移动与超声波在均匀物质中传播过程都是匀速的，所以来自缺

陷或底面的反射脉冲信号距起始脉冲的距离与探头距缺陷或底面的距离是成正比的。脉冲反

射法就是根据缺陷及底面反射信号的有无，反射信号幅度的高低及其反射信号在荧光屏上的

位置来判断有无缺陷、缺陷的大小以及缺陷的深度的。

脉冲反射法可以分为直接接触纵波脉冲反射法和斜角探伤法，这里我们主要介绍直接接

触纵波脉冲反射法。我们知道纵波是指材料中质点振动方向与声波传播方向一致的波型。探

伤时，当探头垂直地或以不大于第一临界角的角度耦合到工件上时，在工件内部都能获得纵

波。直接接触纵波脉冲反射法通常分为一次脉冲反射法、多次脉冲反射法及组合双探头脉冲

反射法。

1.声波、超声波、脉冲波

机械振动在介质中的传播过程称为机械波；机械振动在弹性介质中的传播就称为弹性波

（即声波）它是一种重要的机械波。声波产生的条件是首先要有一个作机械振动的质点作

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大学物理实验231

振源，其次要有传播振动的弹性介质。此外，当振动传播时，振动的质点并不随波而移动，

只是在自己的平衡位置附近振动而已，这与电磁波（交变电场以光速在空间传播）是完全不

相同的。

A

t

T

TPTW

TR

图6-6-1脉冲波示意图

．重复周期；重复频率f；．脉冲持续时间（脉冲宽度）；

TRR=1/TRTP

TW．与工作频率对应的振动周期；工作频率fW=1/TW

如果以频率来表征声波，并以人的可感觉频率为分界线，则可把声波划分为次声波（ff

＜），可闻声波（）及超声波（＞）。在超声波检测中最常使用的频

20Hz20Hz≤f≤20kHzf20kHz

率范围为0.5MHz～10MHz。

振动持续的时间有限（单个或间发）时形成的波动，则称为脉冲波。如图（）所示。

6-6-1

2.一次脉冲反射