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超聲波無損檢測工作總結(編輯修改稿)

2024-11-04 12:40 本頁面
 

【文章內容簡介】 在介質中傳播的速度是表征介質聲學特性的一個重要參數。超聲波的頻率、波長和聲速之間的關系如下: l=c/f其中l(wèi)為超聲波的波長、c為超聲波在介質中的的波速、?為超聲波的頻率??梢姡谕环N介質中超聲波的波長與超聲波的頻率成反比。無損檢測結課論文超聲波在介質中傳播時,隨著傳播距離的增加,其能量逐漸減弱,這種現象叫做超聲的衰減。均質物質對超聲波強度(聲壓)不曾造成減弱,然一般材料或多或少都會使超聲波強度造成衰減,其原因來自于吸收與散射兩種現象。吸收:材料將聲束能量轉換為熱能而散失,使得聲束強度降低。散射:由于材料的非均質性,包括雜質、氣孔、晶界?等阻礙聲束傳送而形成許多聲束分量,致使超聲波強度減弱。作為無損檢測技術中一種非常重要的方法。超聲波用于無損檢測領域是由其特性決定的:超聲波是指頻率大于20KHZ,并且能在連續(xù)介質中傳播的彈性機械波。超聲波的方向性好。超聲波具有像光波一樣的方向性,經過專門的設計可以定向發(fā)射,利用超聲波可在被檢測對象中進行有效的探測。超聲波的穿透能力強。對大多數介質而言,它具有較強的穿透能力。特別在一些金屬材料中,其穿透能力可達數米。超聲波的能量高。超聲檢測的工作頻率遠高于聲波的頻率,具有很高的能量。被檢材料的聲速、聲衰減、聲阻抗等特性攜帶有豐富的能量轉換信息,成為廣泛應用超聲波檢測的基礎。遇有界面時,超聲波將發(fā)生反射、折射和波型的轉換。利用超聲波在介質中傳播時的這些物理現象,經過巧妙的設計,使得超聲檢測工作的靈活性、精確度得以大幅度提高,這也是超聲檢測得以迅速發(fā)展的原因。對人體無害、適應性強、檢測靈敏度高、設備輕巧、使用靈無損檢測結課論文活、檢驗速度快、可及時得到探傷結果,適合在車間、野外和水下等各種環(huán)境下工作,并能對正在運行的裝置和設備進行檢測和診斷。超聲波探傷是利用超聲波在物體中傳播的一些物理特性來發(fā)現物體內部的不連續(xù)性(即通常所說的缺陷)的一種方法。首先通過激勵超聲發(fā)射換能器產生超聲波并使其進入工件,然后再通過超聲接收換能器將工件中經過被檢測材料自身或缺陷所反射、折射、衍射、散射的入射波轉換成接收信號,缺陷作為與構件材料不同的介質將會產生不同的特征信號,接著再對接收到的信號進行分析,從而獲得有關缺陷或材料的特性信息。超聲波探傷法的種類很多,根據聲耦合方式可分為接觸法和液浸法兩大類,按聲波傳播方式可分為反射法和透射法兩種。按超聲波激勵方式可分為脈沖波、連續(xù)波和調頻波等探傷方法。按波形分又可分為縱波、橫波、表面波和板波等。在目前的實際使用中,廣泛使用的是接觸式脈沖反射法。考慮到脈沖超聲探傷儀在實際中應用最為廣泛,在此將對基于虛擬儀器技術的超聲脈沖反射式探傷儀的實現技術進行討論。超聲波以持續(xù)極短的時間發(fā)射脈沖到被檢工件內,利用被檢工件底面或內部缺陷的反射回波探測反射源的位置和大小的方法,稱為脈沖反射法??v波脈沖反射法工作原理如圖21所示,一般只需要一個探頭兼做發(fā)射和接收。超聲探傷主要是判斷工件材料有無缺陷,若有缺陷時,確定缺陷的大小和位置,進而評價其有無使用價值和修復的可能性。無損檢測結課論文圖21脈沖法縱波探傷原理換能器發(fā)射的超聲波在工件內部傳播時,當遇到不同介質時,將發(fā)生反射。反射信號的強度與反射率R的大小有關,而反射率R只與入射介質和反射介質的材料有關。由于反射信號通過的聲程是一定的,換能器獲得的反射信號的強度也是一定的。當工件無缺陷時,只有始發(fā)射脈沖波和底面反射 波,兩者之間沒有其它回波。當工件中有面積小于聲束截面的小缺陷,則會在始 波和底波之間出現缺陷回波。缺陷回波在時間軸上的位置可以確定缺陷在工件中的位置,缺陷回波幅度的大小取決于缺陷在聲束入射方向上的投影面積的大小,當有缺陷回波出現時,底波高度下降。當工件中缺陷大于聲束截面時,全部聲能被缺陷所反射,只有始波和缺陷回波,不會出現底波。缺陷的定位由于超聲波在介質的波速是一定的,X=TfTbL若知道工件長L的大小,則可以根據發(fā)射波到反射波與發(fā)射波到底波的時間的比值,來確定缺陷距探頭的距離。若不知道L的大小,則可以根據聲束和聲波在介質中傳播至缺陷無損檢測結課論文所需時間和波速來定位缺陷。X=C2TfTf式中C為材料中的聲速,缺陷的定量為聲波遇到缺陷時的來回傳播時間。假如缺陷尺寸小于波長一半時,由于超聲波的衍射作用而將不會產生明顯的反射回波,從而無法探測缺陷,因此缺陷尺寸的l最小檢測極限為2。工件或材料中的實際缺陷是多種多樣的,其形狀和性質也各不相同,而超聲波的波長又比較大,要確定其真實大小是非常困難的,甚至不可能的,所以只能采用相對比較的方法,即用未知量(缺陷)與已知量(規(guī)定的人工缺陷)的回波振幅相比較的方法,來確定缺陷的當量大小,這就是超聲探傷中的缺陷定量的基本原理。假設已經規(guī)定A處為已知量,以此處為參考, 缺陷定量示意圖則缺陷率為 :P=AFAT無損檢測結課論文其中 AF—缺陷波幅值 AT— 始波幅值超聲波訊號顯示之表示方法常見有A掃描、B掃描及C掃描三種,示意如圖426所示。A掃描表示法此種訊號顯示之表示方法是超聲波檢測最普遍的方法,通常應用于脈波反射式超聲波檢測。探頭在檢測物上一點,所記錄的是此點下方一條線的訊息,如圖426(a)所示。顯示屏幕上之水平軸表示訊號出現的時間或聲波回波之路徑長度,利用此長度及聲束方向即可推算出回波反射體之位置。垂直軸表示訊號高度(振幅),在沒有人工缺陷規(guī)塊的校準比對下,不能斷然地以訊 號高度判定缺陷大小。B掃描表示法如圖426(b)所示,探頭在檢測物上沿直線移動,所記錄的是此線下方一截面的訊息。水平顯示表示掃描移動方向的位置,而垂直顯示表示檢測物內之通過時間,即缺陷深度,因此B掃描可顯示受測物某一截面上缺陷分布的大致情形。C掃描表示法如圖426(c)所示,探頭在檢測物表面上來回掃描整個表面,所記錄的是此面下方一個整體的訊,此方法之顯示與射線照相結果相似,可看出缺陷的分布情形及形狀,但無法得知其深度。無損檢測結課論文訊號記錄之符號為分辨檢測物幾何形狀及缺陷造成之回波訊號顯示,超聲波訊號以符號加以記錄,如表48所示。配合檢測實例圖形說明,如圖427所示。超聲波探傷常用器材及設備校準規(guī)塊超聲波檢測為建立缺陷大小評估的比對根據,并了解儀器特性是否達到使用條件標準,必須視檢測需要制作各種不同形狀、大小及人工缺陷的校準規(guī)塊。校準規(guī)塊依其檢測目的區(qū)分為儀器校準用之標準規(guī)塊(StandardTestBlock39。及檢測材料用之比較規(guī)塊(ReferenceBlock)兩種。探頭(Probe)探頭亦稱換能器(Transducer),主要由壓晶體管(PiezoelectricCrystal)構成,當通以交流電時,壓晶體管會發(fā)生高頻振動而產生超聲波,藉以發(fā)射進人檢測物內,當反射回波撞擊探頭時,壓晶體管會使其轉換成交流脈波訊號,因此探頭兼?zhèn)渎暡òl(fā)射與接收之雙重作用。超聲波探頭依其使用場合不同,無損檢測結課論文區(qū)分為接觸式探頭(ContactProbe)及浸液式探頭(ImmersionPrObe)兩種。若依使用目的不同,則區(qū)分為直束探頭(Straight Beam Probe)、斜束探頭(Angle Beam Probe)、可變角度探頭(Changeable Angle Probe)、雙晶探頭(Twin
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