【正文】 法；按耦合方式分類 ， 有接觸法和液浸法；按入射角度分類 ， 有直射聲束法和斜射聲束法 。 第一章 超聲波檢測 第 6章 常用無損檢測方法 （ 1） 脈沖反射法的工作原理 脈沖反射法是利用超聲波探頭脈沖試件內(nèi)傳播的過程中 ，遇有聲阻抗相差較大的兩種介質(zhì)的界面時 ， 將發(fā)生反射的原理進行檢測的方法 。 液浸法中 ， 探頭角度可任意調(diào)整 ， 聲波的發(fā)射 、 接收也比較穩(wěn)定 ， 便于實現(xiàn)檢測自動化 ， 大大提高了檢測速度 。 ③ 檢測儀器的調(diào)整 。 第一章 超聲波檢測 第 6章 常用無損檢測方法 （ 4） 對衰減小或厚度大的試件 ， 選用重復(fù)頻率可調(diào)為較低數(shù)值的超聲波檢測儀 ， 可避免幻象波的干擾 。 第一章 超聲波檢測 第 6章 常用無損檢測方法 （ 2） 晶片尺寸 。 （ 4） 容易清除，不易變質(zhì)， 價格便宜，來源方便。 在固態(tài)鋼中溶解度很小，在鋼水凝固和冷卻過程中，氫會和 CO、 N2等氣體一起析出，形成皮下氣泡中心縮孔、疏松、造成白點和發(fā)紋。 對鍛件中 缺陷長度的定量 常采用連續(xù)移動探頭檢測法，移動探頭，聲束軸線逐漸偏離缺陷，反射波幅逐漸降低，當波幅下降為最高波幅的一半時，聲束軸線所指的位置即為缺陷的邊緣，兩個邊緣之間的距離即為被測缺陷的長度。 缺陷類型往往以體積型缺陷為主，常有多種形狀和性質(zhì)的缺陷混在一起，且以鑄件中心、冒口和澆口附近較多，常見的缺陷有：縮孔、疏松、夾渣、夾砂、氣孔和鑄造裂紋等。用縱波檢測時， 粘合質(zhì)量好的，產(chǎn)生的界面波會很低，而底波幅度會較高； 當粘合不良時，則相反。 探頭頻率通常為 ～ MHz。 第一章 超聲波檢測 第 6章 常用無損檢測方法 （ 六 ） 非金屬材料的檢測 超聲波在非金屬材料 （ 木材 、 混凝土 、 有機玻璃 、 陶瓷 、橡膠 、 塑料 、 砂輪 、 炸藥藥餅等 ） 中的衰減一般比在金屬中的大 ， 多采用低頻率檢測 。 使用超聲波測厚儀時： ? 要特別注。 焊接接頭的超聲檢測結(jié)果分為 Ⅰ 、 Ⅱ 、 Ⅲ 、 Ⅳ 四級 ， 缺陷尺寸和危害程度越小 ， 缺陷等級越低 ， 焊接接頭質(zhì)量越高 。 焊縫超聲檢測的常見缺陷有氣孔 、 夾渣 、 未熔合 、 未焊透和焊接裂紋等 。其 粘合質(zhì)量的檢測主要有接觸式脈沖反射法、 脈沖穿透法和共振法。 鑄件的上述特點，形成了鑄件超聲檢測的特殊性和局限性。 以圓形平底孔試塊為基準，先假設(shè)試塊和鍛件的測試條件基本相當，將缺陷的回聲波壓和與之同聲程的某種標準反射體的回波聲壓來進行當量對比，若二者的反射回聲波壓相等，則認為該人工缺陷與實際缺陷是同當量的。 軸類件徑向和軸向檢測示意圖 第一章 超聲波檢測 第 6章 常用無損檢測方法 鍛件中的常見缺陷 可由超聲波檢測發(fā)現(xiàn)的鍛件中的缺陷主要來源于兩個方面：材料鍛造過程中形成的縮孔、疏松、夾雜及偏析等； 熱處理中產(chǎn)生的白點（內(nèi)缺陷的白點，即熱加工后鋼的縱斷面上有表面光滑的銀白色斑點，形狀是圓或橢圓。 （ 2） 有足夠的潤濕性 、 適當?shù)母街驼扯?。 在靈敏度滿足要求的情況下 ， 選擇寬帶探頭可提高分辨力和信噪比 。 （ 2） 對薄試件檢測和近表面缺陷檢測時 ， 應(yīng)注意發(fā)射脈沖是否可調(diào)為窄脈沖 。 例如 ， 檢測 ① 試件的準備 。 （ 4）直接接觸式脈沖反射法 探頭與試件直接接觸，中間可涂少量的耦合劑。特別適用于單一產(chǎn)品大批量加工過程中的自動化檢測； ③ 檢測時幾乎不存在盲區(qū)。 常用的耦合劑有水 、 甘油 、 變壓器油 、 化學(xué)漿糊等 。 參考試塊：針對特定條件（如特殊厚度與形狀）而設(shè)計的非標準試塊，一般要求該試塊的材質(zhì)和熱處理工藝與被檢對象基本相同。 超聲檢測用試塊通常分為兩種類型 ， 即 標準試塊 (校準試塊 )和對比試塊 (參考試塊 )。 一般橫波斜探頭的晶片為方形 ， 縱波直探頭的晶片為圓形 ， 而聚焦聲源的圓形晶片為聲透鏡 。 第一章 超聲波檢測 第 6章 常用無損檢測方法 (a)、 (b)、 (c) 數(shù)字式超聲檢測儀； (d) 探傷小車 第一章 超聲波檢測 第 6章 常用無損檢測方法 （ 1） 超聲波探頭的作用 。 B型顯示原理圖 第一章 超聲波檢測 第 6章 常用無損檢測方法 C型顯示顯示的是試件 橫斷面 的一個平面投影圖 ， 探頭在試件表面做二維掃查 ， 屏幕的二維坐標對應(yīng)探頭的掃查位置 。 它的作用是產(chǎn)生電振蕩并加于換能器 ——探頭 ， 激勵探頭發(fā)射超聲波 ， 同時將探頭送回的電信號進行放大處理后以一定方式顯示出來 ， 從而得到被探測工件內(nèi)部有無缺陷及缺陷的位置和大小等信息 。 因此 ， 可以應(yīng)用簡化推導(dǎo)得出的結(jié)果 ， 進行實際檢測中的近似計算 。 ) rc s i n( a?? ? 第一章 超聲波檢測 當 λ D時，可簡化為 )ra d( D?? ?第 6章 常用無損檢測方法 由于超聲能量主要集中于主聲束 ， 對于圓形晶片 ， 可以認為在距聲源一定距離內(nèi) ， 超聲能量未逸出以晶片直徑所約束的范圍 ， 聲束直徑小于晶片直徑 。 圓盤聲源聲場指向性示意圖 第 6章 常用無損檢測方法 超聲場中超聲波的能量主要集中于以聲軸為中心的某一角度范圍內(nèi) ， 這一范圍稱為 主聲束 。 第 6章 常用無損檢測方法 在聲場中，稱 xN的區(qū)域為聲源的 近場區(qū) ，最后一個聲壓最大值至聲源的距離 N稱為 近場長度 。 因此 ， 對圓盤聲源聲場中聲壓分布的描述非常復(fù)雜 。 因此它相當于一個活塞聲源 ， 通常將直探頭所產(chǎn)生的超聲場作為圓形活塞聲源來處理 。 聲束發(fā)散，將使按原擴散角擴散的聲束更加發(fā)散，指向性變差，聲能損失增加，中心軸線上聲壓降低。 反射面為圓柱面時，反射線或其延長線匯聚于一條焦線上，稱為 焦軸 。 第 6章 常用無損檢測方法 端角反射 當工件的兩個相鄰表面構(gòu)成直角，超聲波束傾斜射向任一表面，且其反射波束指向另一表面時，即構(gòu)成端角反射的情況。 此時 ， 介質(zhì)中只存在反射橫波 。 的縱波入射角為第二臨界角 ，用符號 α Ⅱ 表示 。 第一章 超聲波檢測 斯涅耳定律 S2SL2LS1sL1LL1L s i ns i ns i ns i ns i nccccc????? ????折射角相對于入射角的大小和折射波聲速與入射波聲速的比率有關(guān)。其中入射光和折射光位于同一個平面上，并且與界面法線的夾角滿足如下關(guān)系： n1sinθ1 = n2sinθ2 其中， n1和 n2分別是兩個介質(zhì)的折射率， θ1和 θ2分別是入射光（或折射光）與界面法線的夾角，叫做入射角和折射角。 入射聲波與入射點法線之間的夾角稱為 入射角 。 第一章 超聲波檢測 第 6章 常用無損檢測方法 薄層界面 在進行超聲檢測時 ， 經(jīng)常遇到很薄的耦合層和缺陷薄層 ，這些都可以歸納為超聲波在薄層界面的反射和透射問題 。 第一章 超聲波檢測 第 6章 常用無損檢測方法 反射波聲壓 Pr與入射波聲壓 P0的比值稱為 聲壓反射率 r， 透射波聲壓 Pt和 P0的比值稱為 聲壓透射率 t。 （ 3）吸收衰減：超聲波在介質(zhì)中傳播時，由于介質(zhì)質(zhì)點間的內(nèi)摩擦、熱傳導(dǎo)、引起的聲波能量減弱的現(xiàn)象，叫做超聲波的吸收衰減。 幾種不同波形的聲速 第一章 超聲波檢測 第 6章 常用無損檢測方法 （ 1） 液體中的聲速： （ 2） 無限固體介質(zhì)中的縱波聲速： （ 3） 無 限 固體介質(zhì)中的橫波聲速： 幾種不同介質(zhì)中的聲速 第一章 超聲波檢測 ?KcL ?)21)(1()1(???????? EcL)1(2 ??? ???EGcSK ——液 體的體積彈性模量， MPa； E—— 固 體的楊氏彈性模量， MPa ； G—— 固 體的剪切彈性模量， MPa 。 第 6章 常用無損檢測方法 （ 1） 縱波 、 橫波和表面波的聲速 。 第 6章 常用無損檢測方法 聲速表示聲波在介質(zhì)中傳播的速度 ， 它與超聲波的波型有關(guān) ， 但更依賴于傳聲介質(zhì)自身的特性 。 聲阻抗 Z 超聲波在介質(zhì)中傳播時，任一點的聲壓 p與該點速度振幅 V之比叫聲阻抗 Z，單位： g/()； kg/()。 第一章 超聲波檢測 由于科技的進步 ,認 識到人類對聲音的響應(yīng)是按對數(shù)規(guī)律變化的 ,于是有了一個單位就是貝爾 (bel，美國發(fā)明家 ,電話發(fā)明人 ) 。 由上式可知：超聲場中某一點的聲壓幅值 P與速度振幅成正比，也就與頻率成正比。 平面波即波陣面為平面的波 ， 而柱面波的波陣面為同軸圓柱面 ， 球面波的波陣面為同心球面 。對脈沖波進行頻譜分析，可知它并非單一頻率，而是包括多種頻率成分。 如采用表面波探傷只能發(fā)現(xiàn)工件的表面缺陷 。 介質(zhì)中質(zhì)點的振動方向垂直于波的傳播方向的波叫橫波 ， 用 S或 T表示 。 按波型可分為縱波 、 橫波 、 表面波和板波等 。 對人體無害 。較高的頻率主要用于細晶材料和高靈敏度檢測，較低的頻率用于衰減較大和粗晶材料（ 1MHz以下）。 工業(yè)超聲檢測常用的工作頻率為 。利用超聲波在介質(zhì)中傳播時這些物理現(xiàn)象，經(jīng)過巧妙的設(shè)計，使超聲檢測工作的靈活性、精確度得以大幅度提高。 第一章 超聲波檢測 第 6章 常用無損檢測方法 ???????????????????????????????????????脈沖波連續(xù)波按振動持續(xù)的時間分類球面波柱面波平面波按波的形狀分類型型板波表面波橫波縱波系分類波的傳播方向之間的關(guān)按質(zhì)點的振動方向與聲AS 第一章 超聲波檢測 超聲波的分類 第 6章 常用無損檢測方法 超聲波的波型 超聲波的波型指的是介質(zhì)質(zhì)點的振動方向與波的傳播方向的關(guān)系 。 第一章 超聲波檢測 第 6章 常用無損檢測方法 縱波（ Longitudinal wave） 第一章 超聲波檢測 第 6章 常用無損檢測方法 橫波 。 瑞利首先對這種波給予了理論上的說明 ， 因此表面波又稱為瑞利波 （ Rayleigh wave） ， 常用 R表示 。脈沖波是質(zhì)點振動時間很短的波， 超聲檢測中最常用的是脈沖波 。 第一章 超聲波檢測 平面波 柱面波 球面波 第 6章 常用無損檢測方法 波線、 (a) 平面波； (b) 柱面波； (c) 球面波 第一章 超聲波檢測 第 6章 常用無損檢測方法 根據(jù)波陣面的形狀 (波形 )， 可將超聲波分為 平面波 、 柱面波和球面波 等 。 超聲場中某一點在某一瞬時所具有的壓強p1與沒有超聲波存在時同一點的靜態(tài)壓強 P0之差稱為該點的聲壓 ，用 p表示 ,單位為帕， Pa，即 )Pa(01 ppp ?? 第一章 超聲波檢測 第 6章 常用無損檢測方法 對于平面余弦波， 可以證明： ??????ApxtApm c]2)2(c o s [c????式中： 為介質(zhì)的密度； c為介質(zhì)中的聲速； 為介質(zhì)質(zhì)點的振幅； 為介質(zhì)質(zhì)點振動的圓頻率； 為質(zhì)點振動速度的幅值； t為時間； x為質(zhì)點距聲源的距離， 為聲壓的極大值。聲強級的單位為貝爾 BeL，即 IL=lg(I/ I0) 貝爾（ BeL） 在實際應(yīng)用過程中，貝爾這個單位太大，常用分貝（ dB）作為聲強級的單位。 第一章 超聲波檢測 1 15 N dB8 6d N P??第 6章 常用無損檢測方法 聲波在介質(zhì)中的傳播是由其聲學(xué)參量 （ 聲速 、 聲阻抗 、 聲衰減系數(shù)等 ） 決定的 ， 因此需要研究介質(zhì)的聲參量 。脈沖反射式超聲診斷儀顯示的人體組織斷面聲像，實質(zhì)上是人體組織中聲阻抗差別的空間分布圖。 第一章 超聲波檢測 相速