前言：
1．什么是超声波：
人耳听不见（人耳可听见16-20000Hz），即频率大于2万赫兹(2×104 Hz)的机械波（超声波）
2．工业超声波探伤频率：1-5M Hz
a．粗晶材料（奥氏体不锈钢，大的锻件，铸件）用1-2 M Hz
b．细晶材料（厚度不大的钢板、锻件，薄的焊缝）用4-5 M Hz，常用5 M Hz
c．其它材料：2-3 M Hz 常用2.5 M Hz
3．金属材料用高频超声波原因：
a．指向性好（即）：
－距离分辨力好，相邻缺陷分辨率高。
b．f大即λ小，检测灵敏度高（可达到）
9.1超声波的发生及其性质：
1、超声波的发生和接收
a.振动——是物质在平衡位置附近的往复（周期性）运动。
b.波动——是振动状态或振动能量的传播，不是物质的迁移。
（2）超声波产生的条件：
b.能传播波的介质——弹性介质
（3）压电效应：
a. 正压电效应: 交变（拉、压）应力——交变电场（接受超声波）
b.逆压电效应: 交变电场——振动（晶片）（发射超声波）
（4）压电晶片：
a.常用的压电晶片：
石英——单晶体、稳定性好、耐高温（550℃）
硫酸锂——单晶体、接收性能好
锆钛酸铅——多晶体、灵敏度高、发射性能好
钛酸钡——多晶体、发射性能好
铌酸锂——单晶体、耐高温（1200℃）
双晶探头常用PZT+硫酸锂，高温探头用铌酸锂和石英。
c.晶片参数：频率常数
2、超声波的种类(仅指波型)：
（1）纵波–––振动方向与波传播方向平行
（2）横波–––振动方向与波传播方向垂直（只能在固体中传播）
（3）表面波–––长轴是横波,短轴是纵波的合成，在表面下2 λ内传播的椭圆振动（只能在固体中传播）
在表面下处，振幅减为1/5，能量减为1/25
在表面下2处，振幅减为1/100，能量减为1/10000
（4）板波：充满板内，各种模式的纵、横波
（5）爬波：表面下纵波
－当纵波λ射角在第一临界角（有机斜楔/钢为27°36）附近时产生
－检测深度与（晶片×频率）的乘积大小有关
（6）探头：
a．直探头（纵波）
①阻尼块：
缩短晶片振动时间，脉冲宽度变窄，提高分辨力
吸收晶片背面的杂波，提高信噪比
②保护膜（按声阻抗Z大力分为硬、软保护膜）
硬保护膜—适用于表面光洁度高的工件
软保护膜—适用于表面粗糙工件
b．斜探头：（直探头+斜楔）
①斜楔（作用有二方面）
波型转换(CL有机玻璃< CL2件)
表面开槽：减少探头杂波
②K值（折射角的正切函数）：t↗→k↗；斜楔磨损时，磨前k↘，磨后k↗。
C．双晶探头（双直，双斜）：发射与接收分开
①是一个粗糙的聚焦探头，
②杂波少、盲区小，可检测近表面缺陷。
③近长区长度小（延迟块的使用）
④检测深度取决于晶片的倾角
d. 聚焦探头(线聚焦、点聚焦)
①灵敏度高（聚焦区声能集中－主要参数有
焦点位置、焦拄长度和焦拄宽度）
②声束窄（焦拄宽度小），横向分辨率高
③定位精度高
Δ聚焦探头的焦距总是小于近场长度
3．声速（波速）
（1）常用的声速参数：
CL钢=5900米/秒 CS钢=3230米/秒
CL有机=2730米/秒 C水=1500米/秒
（2）与声速有关的参数：
a．与材料种类有关，
ρ（密度）晶粒度检测↗→C↗， E（弹性）↗→C↗
b．与波型有关：CL：CS：Ct =1.8 : 1 : 0.9（对于钢材）
c．与温度（t↗→c↘,只有水例外）有关，
与应力(F↗(拉应力)→c↗)有关。
与介质尺寸有关。
4．频率、波长、声速相互关系：
C=fλ
（1）λ——质点完成一次全振动波传播的距离。
或者波线上相邻两振动相位相同质点间的距离。
（2）f——波动过程中，每秒内通过某点波的个数。
（3）C——波在1秒内传播的距离。
豫公网安备41160202000603
站长QQ:729038198
关于我们
投诉建议