超聲檢測(cè)原理ppt課件(完整版)
【正文】 按下式計(jì)算 式中 D圓形壓電晶片的直徑 a方形晶片邊長(zhǎng) ? ?? ?Da r c / i n ?? ?? ?? ?aa r c /s i n ?? ?換能器 聲場(chǎng) 傳播方向 θ 角 也就是說 ， 半擴(kuò)散角 θ 取決于晶片尺寸和波長(zhǎng) 。 這種現(xiàn)象 ， 是由于聲源上各單一點(diǎn)源輻射到軸線上同一點(diǎn)的聲波的相位差引起的波的干涉效應(yīng)造成的 。 聲強(qiáng)度與質(zhì)點(diǎn)位移振幅和質(zhì)點(diǎn)振動(dòng)頻率的平方成正比 ， 與質(zhì)點(diǎn)振動(dòng)速度振幅的平方成正比 ， 與聲壓振幅的平方成正比 。 在固體中還有橫波 ， 橫波的速度約為縱波速度的一半 ， 表面波速度約為橫波速度的 某些物質(zhì)的密度 、 聲速和特性阻抗見表 當(dāng)棒的直徑與波長(zhǎng)相當(dāng)時(shí)稱為細(xì)棒 ， 細(xì)棒中聲波以膨脹形式傳播 ， 稱為 棒波 。 任意形狀的波在傳播過程中遇到一個(gè)障礙 AB時(shí) ， AB上有一個(gè)寬度大小與波長(zhǎng)相當(dāng)?shù)莫M縫 ，穿過狹縫的波是以狹縫為中心的球形波 ， 與原來的波陣面無關(guān) 。 所以雖然看來脈沖波每個(gè)質(zhì)點(diǎn)的振動(dòng)沒有表示出同樣高度 ， 但它的確是由若干正弦波所組成 。表面波傳播深度約 l～ 2個(gè)波長(zhǎng)，振幅隨深度的增加而迅速減小，當(dāng)深度達(dá)到兩個(gè)波長(zhǎng)時(shí)，振幅降至最大振幅的 (4) 板波 板狀介質(zhì)受到交替變化的表面張力作用，而且板厚與波長(zhǎng)相當(dāng)，質(zhì)點(diǎn)的縱向和橫向振動(dòng)軌跡也是橢圓，聲場(chǎng)遍布整個(gè)板厚。 (1) 縱波 當(dāng)介質(zhì)受到交替變化的正弦拉 壓應(yīng)力作用時(shí)，質(zhì)點(diǎn)產(chǎn)生疏密相間的縱向振動(dòng)，質(zhì)點(diǎn)振動(dòng)方向與波的傳播方向一致 縱波常用 L 表示，它在介質(zhì)中傳播時(shí)，僅使介質(zhì)各部分改變體積而不產(chǎn)生轉(zhuǎn)動(dòng)。 超聲加工處理時(shí)非常重視一些描述聲場(chǎng)強(qiáng)弱的物理量 (如聲壓、聲強(qiáng)、聲功率等 )的測(cè)定。 超聲波特性 (1)在液體和固體介質(zhì)中長(zhǎng)距離傳輸 (雖然在氣體中衰減很快 )； (2)超聲波能量在傳輸時(shí)有明確的方向性； (3)超聲波在一定介質(zhì)中傳輸時(shí)速度不變； (4)超聲波傳輸通過不同材料界面時(shí) ， 可能會(huì)改變其振動(dòng)模式 。 超聲檢測(cè)就是利用超聲波來對(duì)材料和工件進(jìn)行檢驗(yàn)和測(cè)量。 而超聲檢測(cè)則著重描述介質(zhì)中超聲傳播特性的物理量 (如聲速、聲衰減、聲阻抗等 )的測(cè)定。任何彈性介質(zhì) (固體、液體和氣體 )中都能傳播縱波。這種波稱為板波，也稱蘭姆波。 為合成某一脈沖 ， 脈沖寬度愈窄 ， 需要數(shù)量愈多的正弦子波 ， 子波具有與中心頻率不同的頻率 。 這說明可以把狹縫看作新的波源 。 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 。 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 。 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 。 提高頻率和加大晶片尺寸 ， 均可改善超聲的指向性 。 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 。 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。 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 。 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 。 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 。 總之 ， 在材料研究中有著廣闊的前景 。 另外 ， 奧氏體鋼焊縫的衰減值大大高于母材 。 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 。 ? ?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)
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