机械故障诊断—Ch09 超声及声发射诊断技术【23页】.pptx

Ch9超声及声发射诊断技术;Ch9超声及声发射诊断技术;一超声波

人耳可听的声波频率范围是80～20000Hz，而频率大于20000Hz的不可听声波就称为超声波。

用于无损探伤的超声波，其频率为0.5～10MHz，其中采用最多的是1～5MHz的超声波。;二超声波的特点

超声波波长很短，具有方向性好、能量高、穿透力强等特点。

1超声波方向性好

超声波是频率很高、波长很短的机械波，在无损探伤中使用的波长为毫米数量级，超声波象光波一样具有良好的方向性，可以定向发射，在被检材料中发现缺陷。

2超声波能量高

超声波频率远高于声波，而能量与频率平方成正比。因此，超声波的能量远大于声波的能量。;二超声波的特点

3能在界面上产生反射、折射和波型转换

4超声波穿透力强

超声波在大多数介质中传播时，传播能量损失小、传播距离大、穿透力强。在一些金属材料中其穿透力可达数米。这是其它探伤手段所无法比拟的。;三超声波的类型

根据超声波传播时介质质点的振动方向，与波的传播方向是否相同，可将超声波分为纵波、横波、表面波和板波。

1纵波

介质质点的振动方向和波的传播方向一致的波称为纵波。

当介质质点受到交变应力作用时，质点之间产生伸缩形变，形成纵波。这时介质质点疏密相间，故纵波又称为压缩波或疏密波。

凡能承受拉伸或压缩应力的介质都能传播纵波。固体可以传播纵波，液体和气体虽不能承受拉伸应力，但能承受压应力产生容积变化，因此也可以传播纵波。;三超声波的类型

2横波

介质质点的振动方向和波的传播方向互相垂直的波称为横波。

当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。故横波又称为切变波。

只有固体才能承受剪切应力，液体和气体不能承受剪切应力，因此横波只能在固体介质中传播。;三超声波的类型

3表面波

当介质表面受到交变应力作用时，产生沿介质表面传播的波，称为表面波。

表面波在介质表面传播时，介质表面质点作椭圆运动，椭圆长轴垂直于波的传播方向，短轴平行于波的传播方??。椭圆运动可视为纵向振动与横向振动的合成，即纵波与横波的合成。

因此表面波也只能在固体介质中传播，而且表面波的能量随传播深度增加而迅速减弱。当传播深度超过两倍波长时，质点的振幅就很小了。因此，一般认为：表面波探伤只能发现距工件表面两倍波长深度内的缺陷。;三超声波的类型

4板波

当板件的厚度与超声波的波长相当时，在弹性板件中传播的超声波称为板波。

板波可以用来探测薄板件中分层、裂纹等缺陷，也可探测复合材料粘合质层质量面的缺陷。;四超声波探伤方法

1脉冲反射法

超声波以持续极短的时间发射脉冲到被检试件内，根据反射波来检测试件缺陷的方法，称为脉冲反射法。

按照判断缺陷情况的回波性质，脉冲反射法还可分为缺陷回波法、底面回波高度法、底面多次回波法三种。;1°缺陷回波法

根据仪器示波屏上显示的缺陷探伤图形进行判断的探伤，称为缺陷回波法。该方法是反射法的基本方法。缺陷回波法又称为一次回波法。;2°底面回波高度法

当试件的材质和厚度不变时，底面回波高度应是基本不变的。如果试件内存在缺陷，底面回波高度会下降甚至消失，如图所示。;3°底面多次回波法

当透入试件的超声波能量较大，而试件厚度较小时，在试件完好无缺陷的情况下，超声波可在探测面与底面之间往复传播多次，示波屏上出现多次底波B1、B2、B3等。如果试件存在缺陷，则由于缺陷的反射以及散射而增加了声能的损耗，底面回波次数减少；同时也打乱了各次底面回波高度依次按指数衰减的规律，并显示出缺陷回波，如图所示。这种依据底面回波次数，而判断试件有无缺陷的方法，即为底面多次回波法。;四超声波探伤方法

2穿透法

穿透法是依据脉冲波或连续波穿透试件之后的能量变化来判断缺陷情况的一种方法，穿透法常采用两个探头，一个作发射用，一个作接收用，分别放置在试件的两侧进行探测。;四超声波探伤方法

3共振法

声波（频率可调的连续波）在被检工件内传播，当试件的厚度为超声波的半波长或半波长的整数倍时，由于入射波和反射波的相位相同，则引起共振，因而仪器可显示出共振频率点，用相邻的两个共振频率之差，可以算出试件厚度。当试件内存在缺陷时，将改变试件的共振频率。

依据试件的共振特性，来判断缺陷情况的方法称为共振法。共振法常用于试件测厚