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1、超声波探伤知识第一页，本课件共有24页无损检测 （NDTNDT）无损检测（Non-destructive TestingNon-destructive Testing，简称NDTNDT）是一门综合性的应用科学技术，它是在不改是一门综合性的应用科学技术，它是在不改变或不影响被检对象使用性能的前提下，借变或不影响被检对象使用性能的前提下，借助于物理手段，对材料或构件进行宏观与微助于物理手段，对材料或构件进行宏观与微观缺陷检测，几何特性度量，化学成分、组观缺陷检测，几何特性度量，化学成分、组织结构和力学性能变化的评定，并进而就材织结构和力学性能变化的评定，并进而就材料或构件使用性能做出评价的一门学科
2、料或构件使用性能做出评价的一门学科。第二页，本课件共有24页射线探伤（RT）基本原理：射线在穿过物质的过程中，会受到物质的散射和吸收作用，依物体材料、缺陷和穿透距离的不同，射线强度将产生不同程度的衰减，这样，当把强度均匀的射线照射到物体的一侧，使透过的射线在物体另一侧的胶片上感光，把胶片显影后，得到与材料内部结构和缺陷相对应的黑度不同的图像，即射线底片。通过对图像的观察分析，最终确定物体缺陷的种类、大小和分布情况。射线探伤适用于体积型缺陷探测。如气孔、夹碴、缩孔、疏松等，对片型缺陷检测较难。第三页，本课件共有24页磁粉探伤（MT）原理磁粉探伤是指把钢铁等铁磁性材料磁化后，利用缺陷部位所发生的磁
3、极吸附磁粉的特性，显示缺陷位置的方法。特点磁粉探伤仅适用于铁磁材料的表面或近表面缺陷磁粉探伤仅适用于铁磁材料的表面或近表面缺陷的检测的检测，其探伤灵敏度高低受试件表面光洁度、缺陷形状和取向、磁化方法和范围等影响。磁粉探伤能确定缺陷的位置、大小和形状，但对缺陷深度确定较难。第四页，本课件共有24页渗透探伤（PTPT）渗透探伤指将溶有荧光染料（荧光探伤）或着色染料（着色探伤）的渗透剂施加在试件表面，渗透剂由于毛细作用能渗入到各型开口于表面的细小缺陷中，此时清除附着在表面的多余渗透剂，经干燥和施加显像剂后，在黑光或白光下观察，缺陷处可分别相应地发出黄绿色的荧光或呈现红色，从而能够用肉眼检查出试件表面
4、的开口缺陷。特点渗透探伤适用于检测金属和非金属材料表面开口的裂纹、渗透探伤适用于检测金属和非金属材料表面开口的裂纹、折叠、疏松、针孔等缺陷。它能确定缺陷的位置、大小和折叠、疏松、针孔等缺陷。它能确定缺陷的位置、大小和形状，但难于确定其深度，不适用于探测多孔性材料及材形状，但难于确定其深度，不适用于探测多孔性材料及材料内部缺陷料内部缺陷。第五页，本课件共有24页涡流探伤（ET）涡流探伤将通有交流电的激励线圈靠近某一导电试件，由于电磁感应作用，进入试件的交变磁场可在试件中感生出方向与激励磁场相垂直的、呈旋涡状流动的电流（涡流），此涡流会转而产生一与激励磁场方向相反的磁场使原磁场有部分减少，从而引起
5、线圈阻抗的变化，通过对线圈阻抗变化的测量，就可得知试件中产生的涡流状况，从而获悉与试件有关的一些参量。特点涡流探伤主要适用于金属和石墨等导电材料的表面和近表涡流探伤主要适用于金属和石墨等导电材料的表面和近表面缺陷，通常能够确定缺陷的位置和相对尺寸，不适用于面缺陷，通常能够确定缺陷的位置和相对尺寸，不适用于非导电材料的缺陷检测非导电材料的缺陷检测。第六页，本课件共有24页几种常规探伤方法比较以上介绍了几种常用探伤方法的基本原理，实际应用当中，射线探伤和超声波探伤适合于内部缺陷探测，而磁粉、渗透、涡流探伤则适合于表面缺陷探测它们各有其优越性，因此必须结合缺陷具体情况合理配合使用，才会收到更好的效果
6、 第七页，本课件共有24页波的一般常识人们把声源振动在介质（如空气等）中的传播过程，称为波动，简称波。波是物质的一种运动形式，可分为电磁波和机械波两类。电磁波是交变电磁场在空间的传播过程，如无线电波、红外线等机械波是指机械振动在弹性介质中的传播过程，如水波、超声波等。第八页，本课件共有24页超声波的产生 产生机械波需要两个必要条件：第一要有作机械振动的振源；第一要有作机械振动的振源；第二要有能传递机械振动的弹性介质第二要有能传递机械振动的弹性介质。产生超声波需要两个必要条件：第一第一:要有超声波的振源（即超声波源）；要有超声波的振源（即超声波源）；第二第二:要有能传递超声波的弹性介质要有能传递
7、超声波的弹性介质。第九页，本课件共有24页超声波产生原理原则上凡是能将其它形式能量转换成超声振动方式能量的方法都可以产生超声波，如机械方法、热效应法、磁伸缩法和电磁声法。在超声波探伤中应用最广的是利用某些压电材料（石英、锆钛酸铅等）的压电效应，来实现超声波的发生和接收。必须注意的是，超声波在传播过程中，实际上只是振动能量的传播，并没有产生物质的迁移，介质质点本身仅限于平衡位置附近振动。第十页，本课件共有24页压压电电晶晶体体（例例如如石石英英晶晶体体、钛钛酸酸钡钡及及锆锆钛钛酸酸铅铅等等压压电电陶陶瓷瓷）在在外外力力作作用用下下发发生生变变形形时时，就就会会引引起起它它内内部部正正负负电电荷荷
8、中中心心相相对对转转移移而而产产生生电电的的极极化化，从从而而导导致致其其两两个个相相对对表表面面(极极化化面面)上上出出现现符符号号相相反反的的束束缚缚电电荷荷（正正压压电电效效应应）。反反之之，当当向向压压电电晶晶体体施施加加电电场场时时，压压电电晶晶体体将将会会发发生生形形变变，亦亦即即弹弹性性变变形形（逆压电效应或电致伸缩逆压电效应或电致伸缩）。压电陶瓷柱点火器超声波如何产生、接收超声波如何产生、接收第十一页，本课件共有24页超声波如何产生、接收从能量角度分析超声波的产生和接收产生超声波(逆压电效应逆压电效应)电能 机械能接收超声波(正压电效应正压电效应)机械能 电能第十二页，本课件共
9、有24页利利用用压压电电晶晶体体制制成成超超声声波波换换能能器器（探探头头），对对其其输输入入高高频频电电脉脉冲冲，则则探探头头将将以以相相同同频频率率产产生生超超声声波波发发射射到到被被检检物物体体中中去去，在在接接收收超超声声波波时时，探探头头则则产产生生相相同同频频率率的的高高频频电电信信号号用用于于检检测显示测显示。超声波如何产生、接收超声波如何产生、接收仪器发射电路限幅接收放大电路压电晶片第十三页，本课件共有24页超声波的分类超声波的类型超声波的分类方法很多，下面介绍几种常见的分类方法：按质点的振动方向分根据波动传播时介质质点的振动方向与波的传播方向不同，可将超声波分为纵波（压缩波）
10、、横波（剪切波）、纵波（压缩波）、横波（剪切波）、表面波（瑞利波）、兰姆波、爬波等表面波（瑞利波）、兰姆波、爬波等第十四页，本课件共有24页 纵波（Longitudional Longitudional WaveWave，简称L L波，又称作压缩波、疏密波）：是传声介质的质点振动方向与超声波的传播方向相同。纵纵波波在在固固、液液、气气三三种种介介质质中中均均能能传传播播，传传播播时时质质点点受受交交变变拉拉、压压应应力力的的作作用用，使使质质点点之之间间产产生生相相应应的的伸伸、缩缩变变形形，构构成成疏疏密密相相间间的的质质点点排排列列。故故亦亦称称为为压压缩缩波波、疏疏密波密波。液液体体和和
11、气气体体能能够够承承受受压压应应力力而而产产生生容容积积压压变变，因因而而这这种介质能够传播纵波种介质能够传播纵波。超声波的波型第十五页，本课件共有24页（2 2）横波（Shear Shear WaveWave，简称S S波，又称作Transverse Transverse wavewave，简称T T波，也称为切变波或剪切波）：传声介质的质点振动方向与超声波的传播方向垂直。质点受到的是交变剪切应力的作用，故亦称切变波。质点受到的是交变剪切应力的作用，故亦称切变波。液体和气体不能够承受剪切应力，故无横波传播液体和气体不能够承受剪切应力，故无横波传播。超声波的波型超声波的波型第十六页，本课件共有
12、24页（3 3）表表面面波波（Surface Surface WaveWave）：是指超声波沿介质表面传递，而传声介质的质点沿椭圆形轨迹振动的瑞利波（Rayleigh Rayleigh WaveWave，简称R R波），瑞瑞利利波波在在介介质质上上的的有有效效透透入入深深度度只只有有一一个个波波长长的的范范围围，因因此此只只能能用用于于检检查查介介质质表表面面的的缺缺陷陷，不不能能像像纵纵波波与与横横波波那那样样深深入入介介质质内内部部传传播播，从而可以检查介质内部的缺陷。从而可以检查介质内部的缺陷。超声波的波型超声波的波型第十七页，本课件共有24页超声波探伤原理超声波探伤是依据定向辐射超声波
13、束在缺陷界面上产生反射或定向辐射超声波束在缺陷界面上产生反射或使透过声能下降等原理，通过测量回波信息使透过声能下降等原理，通过测量回波信息和透过声波强度变化来指示伤损的一种方法和透过声波强度变化来指示伤损的一种方法。（也就是反射法和穿透法探伤原理）（也就是反射法和穿透法探伤原理）第十八页，本课件共有24页声波的分类人们把能引起听觉的机械振动称为声波，频率大致在20Hz20Hz20kHz20kHz（即20000Hz，1kHz1000Hz）。频率低于20Hz20Hz的机械波称为次声波频率高于20kHz20kHz的机械波称为超声波（用于探伤的超声波频率范围为0.225MHz，其中最常用的频段为0.5
14、10MHz）。超声波探伤可检查金属材料、部分非金属材料的表面和内部缺陷。第十九页，本课件共有24页超声波探伤的优点 1指向性好。超声波波长很短，像光波一样，可以定向发射，因而能方便、准确地对缺陷定位。2穿透能力强。超声波能量高，在大多数介质中传播时能量损失小，在一些金属材料中传播时，其穿透能力可达数米，其它无损探伤手段无法比拟。3检测灵敏度高。一个存在于钢中的空气分层厚度为10-6 mm，反射率可超过21%，当分层厚度在10-5 mm以上时，反射率可超过94%，其灵敏度居所有无损探伤方法之首。第二十页，本课件共有24页超声波探伤的优点4可检出各种取向的缺陷。通过应用多种波型以及各种探头作不同方
15、向的探测，能探出工件内部和表面各种取向（与表面平行或倾斜）的缺陷。5检测速度快，费用低.仅耗损少量电能和耦合剂。第二十一页，本课件共有24页超声波探伤的局限性1探测结果受人的因素影响。对试件中缺陷的发现与评价，主要取决于探伤人员对仪器的调节和判断。2探测表面要求制备。不良的探测面影响伤损检测灵敏度。3检测结果受工件形状、晶粒和组织不均匀性的限制。4定量精度差。探测出缺陷的当量或延伸度与实际缺陷大小均有一定的误差。第二十二页，本课件共有24页超声波探伤方法脉冲反射法超声波以持续极短的时间发射脉冲到被检工件内，当遇到缺陷和底面就会产生反射，根据反射波的情况来检测试件缺陷的方法称为脉冲反射法。脉冲反射法可分为垂直探伤法和斜角探伤法两种1垂直探伤法垂直探伤时，探头垂直地或以小于第一临界角的入射角度耦合到被测件上，在被测件内部只产生纵波。垂直探伤法在板材、锻件、铸件、复合材料等探伤中广泛应用。它又分一次脉冲反射法和多次脉冲反射法。（1）一次脉冲反射法。当被测件无缺陷时，示波屏上只有始波（T）和底波（B），当被测件中有小缺陷时，示波屏上除始波和底波外，还有缺陷波（F），当被测件中的缺陷大于声束直径时，示波屏幕上只有始波和缺陷波，底波消失。第二十三页，本课件共有24页感感谢谢大大家家观观看看第二十四页，本课件共有24页