超聲檢測(cè)原理ppt課件-資料下載頁(yè)
2025-05-03 18:28本頁(yè)面
【正文】 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 。 聚焦聲透鏡 ， 是超聲檢測(cè)中提高檢測(cè)靈敏度的有效途徑 。 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(shù)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 。 當(dāng)與聲透鏡凹曲面接觸的第二介質(zhì)的聲速 c2小于透鏡中聲速 c1時(shí) 、 透射聲波具有聚焦作用 ， 透鏡的凹面曲率半徑為 ? ? fccr 121 ??在環(huán)氧透鏡水浸聚焦的情況下 ， r可近似為 fr ?當(dāng)聚焦聲束射入工件時(shí) ， 工件中的焦點(diǎn)深度如圖所示 ， 并可根據(jù)下列公式進(jìn)行計(jì)算 式中 δ 、 f及 H圖中已標(biāo)明 ， c c2分別為水中和工件中的聲速 。 ? ?21ccHf ???215 超聲波傳播中的衰減 超聲波傳播過(guò)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) 。 如果障礙物的尺寸比超聲波的波長(zhǎng)小得多 ， 則它們對(duì)超聲波的傳播幾乎沒(méi)有影響 。 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 。 這些現(xiàn)象都是波的散射 ， 是造成超聲波在介質(zhì)傳播時(shí) 、 隨著傳播距離的增加其能量逐漸減弱的主要因素 ， 稱為衰減 。 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 。 在多晶體金屬材料中 ， 散射是造成超聲波衰減的主要原因 。 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 。 當(dāng)組織為粗晶 (如鑄態(tài)組織 、 奧氏體焊縫等 )或組織中有大量第二相時(shí) ， 特別是當(dāng)它們的尺寸與超聲波波長(zhǎng)相當(dāng)時(shí) ， 散射現(xiàn)象特別嚴(yán)重 。 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 。 工件表面粗糙度也對(duì)衰減產(chǎn)生影響 ， 采用的超聲波頻率愈高時(shí)散射愈嚴(yán)重 。 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?。 吸收與介質(zhì)粘滯系數(shù) 、 導(dǎo)熱系數(shù)及頻率的某次方成正比 ， 與聲速三次方和密度成反比 。 超聲波在液體和氣體中的衰減主要是吸收 。 有機(jī)玻璃等高分子材料的聲速和密度較小 ，粘滯系數(shù)較大 ， 吸收也很強(qiáng)烈 。 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 。 為消除吸收造成的能量減弱 ， 可增強(qiáng)發(fā)射電壓和增益以及適當(dāng)降低頻率 。 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 。 較好的辦法是降低頻率 ， 但這就限制了小缺陷的檢出 。 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(lái)減少和消除散射的影響 。 超聲波衰減 ， 可用衰減系數(shù)表示 。 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 。 另一方面 ， 測(cè)量超聲波在介質(zhì)中傳播時(shí)的衰減變化規(guī)律 ， 可以判斷材料和工件中是否有異常組織 、 組織有無(wú)變化 、 晶粒大小 、 熱處理和應(yīng)變情況 、 內(nèi)應(yīng)力的大小和位錯(cuò)密度等 。 總之 ， 在材料研究中有著廣闊的前景 。 以鎳鉻鋼為例 ， 采用 2MHz縱波檢測(cè)時(shí) ， 其不同工件材料的衰減值為 鍛件 9～ 10 103dB/mm 軋件 18 103dB/mm 鑄件 40～ 80 103dB/mm 檢測(cè)焊縫時(shí) ， 頻率對(duì)衰減的影響如圖所示 ， 可見(jiàn) ， 隨著頻率增大衰減迅速變大 。 另外 ， 奧氏體鋼焊縫的衰減值大大高于母材 。 檢測(cè)鑄件時(shí) ， 所用頻率愈高衰減愈大 。 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 。 檢測(cè)塑料時(shí) ， 頻率對(duì)衰減的影響也是隨頻率增加而衰減值迅速增大 ， 如圖所示
教學(xué)課件相關(guān)推薦
鄂ICP備17016276號(hào)-1