《超聲檢測(cè)原理》ppt課件(文件)
【正文】 E介質(zhì)的正彈性模量 ， ρ 介質(zhì)的密度 ，K常數(shù)與波型有關(guān) 。 當(dāng)棒的直徑d≤ (波長(zhǎng) )時(shí) ， 棒波的速度與泊松比無關(guān) ，可表示為 總之 ， 介質(zhì)彈性能越好 (E和 G越大 )、 密度 ρ 越小 ， 則聲波在介質(zhì)中的傳播速度越高 。 vcp ?? 超聲檢測(cè)中 ， 可以到觀察熒光屏上出現(xiàn)的反射波高度 ， 該高度與聲壓 p 成正比 。 超聲波的頻率很高 ， 其強(qiáng)度遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于一般聲音 ， 這就是超聲波能夠用于檢測(cè)的前提 。 探頭中心軸線上的聲壓分布如用平面波理論分析可得下式 式中 a輻射圓盤半徑 ? ??????? ??? xxapp 220 s i n2 ??檢測(cè)時(shí)測(cè)得的信號(hào)高度與聲壓成正比 ， 中心軸上的聲壓分布如圖所示 。 由于近場(chǎng)區(qū)中聲壓的起伏很大 ， 在近聲場(chǎng)中進(jìn)行正確檢測(cè)比較困難 。 遠(yuǎn)場(chǎng)區(qū)的聲壓分布 可由下式計(jì)算 可見 ， 中心軸線上的聲壓與晶片面積和起始聲壓成正比 ， 而與波長(zhǎng)和聲程成反比 。 提高頻率和加大晶片尺寸 ， 均可改善超聲的指向性 。 由于脈沖波是持續(xù)時(shí)間很短的波動(dòng) ， 所以它們可能不產(chǎn)生干涉或只產(chǎn)生不完全干涉 。 介質(zhì) I 介質(zhì) II 界面 超聲波從一種介質(zhì)傳播到另一種介質(zhì) ， 相對(duì)于異質(zhì)界面而言 ， 當(dāng)垂直入射時(shí)只有反射和透射 ， 波的類型 (縱波或橫波 )不發(fā)生變化 。 對(duì)相同介質(zhì) CLCS，所以 α L1大于 α S1， β L2大于 β S2 即縱波的反射角和折射角分別大于橫波的反射角和折射角。 RT ?? 122121)(4ZZZZT?? 兩種介質(zhì)的特性阻抗相差很大時(shí) (如固體和氣體界面 )，超聲在界面上幾乎全反射，聲波既不能從固體進(jìn)入氣體，也不能從氣體進(jìn)入固體。 探頭耦合劑工件氣孔探頭耦合劑工件夾雜物當(dāng)探頭與鋼試件之間存在空氣時(shí) ， 超聲波基本上不能透入鋼中 ， 采用機(jī)油為耦合劑時(shí) ， 約有16%的發(fā)射聲壓進(jìn)入鋼中 ， 已足夠了 。 超聲波檢測(cè)用的聚焦透鏡往往采用平凹面的型式 ， 如圖所示 聚焦探頭通常用有機(jī)玻璃或環(huán)氧樹脂作聲聚焦透鏡 ， 透鏡與晶片接觸的面仍為平面 ， 而聲透視面為凹曲面 。 如果障礙物的尺寸與超聲波的波長(zhǎng)近似 ， 其聲阻抗與周圍介質(zhì)不同 ， 則超聲波將發(fā)生不規(guī)則反射 、 折射和透射 。 散射現(xiàn)象主要取決于材料內(nèi)部組織 、 超聲波波長(zhǎng)和散射體的形狀 。 吸收是由于介質(zhì)的粘滯性造成的質(zhì)點(diǎn)之間的摩擦引起的 ， 它使一部分能量轉(zhuǎn)變?yōu)闊崮?。 而一般金屬材料對(duì)超聲波吸收較小 ， 與散射衰減比幾乎可以忽略 。 目前已研制出各種新型超聲換能器 、 新型超聲探傷儀以及計(jì)算機(jī)信號(hào)處理等技術(shù)來減少和消除散射的影響 。 總之 ， 在材料研究中有著廣闊的前景 。 在同樣大小的頻率情況下 ， 球墨鑄鐵的衰減值大大低于灰鑄鐵件 ， 如圖所示 。 另外 ， 奧氏體鋼焊縫的衰減值大大高于母材 。 如能測(cè)到材料內(nèi)部不同位置 (x1和 x2)超聲的聲壓 p1和 p2， 則衰減系數(shù) α 0為 α 0單位為奈培 (Np)， 若用分貝 (dB)表示 ， 則 21120 ln1ppxx ???00 6 8 ??? ?? 在超聲檢測(cè)中 ， 聲衰減影響回波高度 ， 在缺陷定量中必須加以修正 。 消除散射則比較困難 ， 此時(shí)不但使傳播能量減弱 ， 而且產(chǎn)生許多所謂的林狀反射波 ， 它也隨著發(fā)射電壓和增益的增強(qiáng)而增大 。 超聲波在液體和氣體中的衰減主要是吸收 。 超聲散射時(shí)產(chǎn)生的不規(guī)則反射波和折射波現(xiàn)象 ， 在熒光屏上表演為林狀回波 (或草狀回波 )干擾信號(hào) ， 使信噪比下降 ， 降低檢測(cè)靈敏度 。 其它兩種造成超聲波衰減的因素是由于聲束傳播時(shí)擴(kuò)散和由于介質(zhì)的吸收 。 ? ?21ccHf ???215 超聲波傳播中的衰減 超聲波傳播過程中遇到障礙物 ， 就可能產(chǎn)生若干現(xiàn)象 ， 這些現(xiàn)象與障礙物的大小有關(guān) 。 當(dāng)平面波入射到曲界面時(shí) ， 超聲的透射情況如圖 曲界面對(duì)相鄰介質(zhì)中的透射波所起作用 ， 就如光學(xué)上聚焦透鏡和發(fā)散透鏡一樣 ， 要考慮界面的彎曲方向和兩種介質(zhì)的聲速比 。 探頭耦合劑工件 例如鋼的特性阻抗為 106()/m，空
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