超聲波檢測基本知識(已修改)
2025-05-12 12:03 本頁面
【正文】 特種設備無損檢測相關知識 2022年 3月 長春 第九章 超聲波檢測基礎知識 第九章、超聲檢測 一、超聲波的性質(zhì) 聲波 次聲波 超聲波 聲波、次聲波、超聲波都是機械波，有聲速、頻率、波長、聲壓、聲強等參數(shù)，在界面也會發(fā)生反射 、折射 。 我們能夠聽到聲音是因為聲波傳 到了我們的耳內(nèi)，聲波的頻 率在 20HZ～ 20220HZ，頻率低于或超過上述范圍時人們無 法聽到聲音，頻率低于 20HZ的聲波稱為次聲波，頻率超過 20220HZ的聲波稱為超聲波。 工業(yè)探傷上常用的超聲波范圍是： ～ 20MHz 。其中金屬 探傷最常用的頻率是： 1～ 5MHz；探水泥構建用的頻率 是： ,如 100KHz,200KHz。 探測玻璃陶瓷中 μm級 小缺陷用的頻率是 100MHz～ 200MHz,甚至更高。 一、超聲波的性質(zhì) 超聲波的特點 （ 1） 有良好的指向性： （ 2）能量高 由于能量（聲強）與頻率的平方成正比，故超聲波的 能量遠大于聲波的能量 I1/I2=1MHz2/1KHz2=100萬倍。 一、超聲波的性質(zhì) （ 3）能像光線一樣呈直線傳播，并在界面上產(chǎn)生反射、折射和波型轉(zhuǎn)換，在傳播過程中還有干涉、疊加、繞射現(xiàn)象，故可以充分利用這些幾何、物理特征進行探傷。 （ 4）在金屬材料中的傳播速度很快， 穿透能力強、衰減小，如對某些金屬的穿透能力可達數(shù)米，其他檢測手段無法相比。 一、超聲波的性質(zhì) 超聲波的波型與聲速 （ 1） 縱波 （ L） 質(zhì)點的振動方向與波的傳播方向 相平行 ?？v波在固、液、氣三種介 質(zhì)中均能傳播。 （ 2）橫波（ S） 質(zhì)點的振動方向與傳播方向相垂直 ， 質(zhì)點受到的是交變剪切應力的作用， 故亦稱切變波。液體和氣體不能夠承 受剪切應力，故無橫波傳播。 （ 3）表面波，在固體表面?zhèn)鞑ァ? 材料 縱波聲速 米每秒 橫波聲速米每秒 鋼 5900 3230 水 1400 有機玻璃 2720 1460 鋁 6260 3080 銅 4700 2260 一、超聲波的性質(zhì) 超聲波的反射 折射 波型轉(zhuǎn)換 （ 1）入射縱波反射 折射波型轉(zhuǎn)換 縱波傾斜入射到不同介質(zhì)的表面時 會產(chǎn)生反射縱波反射橫折射縱波折 射橫波，反射、折射角度符合一般 的反射折射定律。 介質(zhì) 1 介質(zhì) 2 α β L β S α S’ α L’ Sinα C 1L C1S C 2L C2S = SinβS Sin βL = = SinαS’ 一、超聲波的性質(zhì) (2)第一臨界角 當在第二介質(zhì)中的折射縱波角 等于 90度時，稱這時的縱波入 射角為第一臨界角 α I。 這時在第二介質(zhì)中已沒有縱波， 只有橫波。焊縫探傷用的橫波就 是，經(jīng)過界面波型轉(zhuǎn)換得到的。 （ 3）第二臨界角 當縱波入射角繼續(xù)增大時，在第 二介質(zhì)中的橫波折射角也增大， 當 βS達 90度時，第二介質(zhì)中沒有 超聲波，超聲波都在表面，為表 面波。 介質(zhì) 1 介質(zhì) 2 α 介質(zhì) 1 介質(zhì) 2 α β L β
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