超声波探伤的通用方法和基础技术
《超声波探伤》课件
能够将声束聚焦成点、线或面，适用于不同检测需求。
直探头
斜探头
双晶探头
聚焦探头
定期清洁仪器表面，保持清洁干燥。
检查连接线是否松动或破损，及时更换损坏的部件。
定期校准仪器，确保检测结果的准确性。
根据使用情况，及时更换消耗品，如探头、电池等。
超声波探伤技术与方法
超声波探伤基于超声波在介质中传播的物理特性，通过发射超声波到被检测物体，接收反射回的声波，并分析声波的传播时间、振幅等信息，从而判断物体的内部结构和缺陷。
超声波探伤不会对被检测物体造成损伤，可以在不破坏物体的情况下进行检测。
超声波探伤可以检测出微小的缺陷和内部结构变化，具有很高的检测精度。
超声波探伤适用于各种材料和形状的物体，如金属、玻璃、陶瓷等。
03
总结词
基础、简单、直观
详细描述
A型超声波探伤技术是最基本的超声波探伤方法，通过显示波形反映回声情况，操作简单直观，广泛应用于金属材料的探伤。
二维成像、结构清晰
总结词
B型超声波探伤技术通过显示物体的二维图像，能够更清晰地反映物体的内部结构和缺陷，对于复杂形状和不规则物体的探伤具有优势。
详细描述
总结词
智能超声波探伤技术是未来发展的另一个重要趋势，通过人工智能和机器学习等技术提高检测效率和准确性。
详细描述
智能超声波探伤技术结合了人工智能、机器学习等先进技术，能够自动识别和分类缺陷，提高检测效率和准确性。这种技术通过大量的数据训练和学习，逐渐优化和改进检测算法，使得检测结果更加准确可靠。智能超声波探伤技术的应用范围广泛，可以为医疗、工业、航空航天等领域提供更加高效、准确的检测手段。
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超声波探伤的通用方法和基础技术——(第一节超声波探伤方法分类及特点)
第三章 超声波探伤的通用方法和基础技术第一节 超声波探伤方法分类及特点超声波探伤的实质是：首先将工件被检部位处于一个超声场中，工件若无不连续分布(如无缺陷等)，则超声场在连续介质中的分布是正常的。
若工件中存在不连续分布(如有缺陷等)，则超声波在异质界面上产生反射、折射和透射，使超声场的正常分布受到干扰。
使用一定的方法测出这种异常分布相对于正常分布的变化，并找出它们之间变化规律，这就是超声波探伤的任务。
超声波探伤有许多方法，如将它们逐一分类，一般可用以下几种：下面仅以实际探伤中较为常用的方法和特点作一简介。
一、脉冲反射法和穿透法超声波在传播过程中遇到缺陷会产生反射、透射及缺陷后侧声影，按以上这些引起声场异常变化的不同原理，可将检测方法分为脉冲反射和穿透法(又称阴影法)，前者以检测缺陷的反射声压(或声能)大小来确定缺陷量值，后者以测定缺陷对超声波的正常传播的遮挡所造成的声影大小来确定缺陷的量值。
图3–1和图3–2所示为这两者的工作原理图。
目前，超声波探伤中常用脉冲反射法，与穿透法相比，脉冲反射法有如下特点： 1. 灵敏度高对于穿透法，只有当超声声压变化大于20%以上时才有可能检测，它相当于声压只降低超声波探伤直接接触法 液浸法 按缺陷显示方式分按超声波传播方式分 按探伤工作原理分按探伤波型分按超声波耦合方式分按探头数量分穿透法脉冲反射法连续波法 脉冲波法A 型显示法B 型显示法单探头法双探头法纵波法横波法 表面波法2dB。
由于探头晶片尺寸有一定大小及缺陷本身的声衍射现象，要获得大于20%声压变化量，缺陷对声传播遮挡面积已相当大了。
对于脉冲反射法，缺陷反射波声压仅是入射声压的1%时，探伤仪就已经能够检出，此时，与缺陷反射声压相对应的反射面积是很小的。
2. 缺陷定位精度高脉冲反射法可利用缺陷反射波的传播时间，通过扫描速度(即时间轴比例)调节，对缺陷进行正确定位。
而穿透法只能以观察接收波形高低来确定缺陷面积，而波形所处位置不能表示缺陷声程，即处于不同部位的相同面积的缺陷，其接收波形高度相等，位置不变，见图3–3所示。
nbt47013-2015的i级标准超声波探伤
《nbt47013-2015的i级标准超声波探伤》1.介绍在工业领域，超声波探伤技术被广泛应用于材料的质量检测和缺陷分析。
而nbt47013-2015的i级标准超声波探伤作为其中的一种标准，具有重要的意义和价值。
本文将通过深度和广度的评估，探讨这一主题，以帮助读者更好地理解和掌握超声波探伤技术。
2.基本原理超声波探伤是利用超声波对材料进行检测的一种无损检测方法。
而nbt47013-2015的i级标准超声波探伤则是在这一基础上制定的一项标准，其基本原理是通过超声波在被检测材料中的传播、反射和折射现象，来检测材料中的缺陷和变化。
这一标准要求操作人员具有一定的专业知识和技能，并且需要按照标准的要求进行操作，以保证检测结果的准确性和可靠性。
3.技术要求根据nbt47013-2015的i级标准超声波探伤的要求，检测人员需要熟悉超声波探伤设备的使用方法，了解被检测材料的性质和结构，同时需要具备一定的信号处理和分析能力。
在进行检测时，需要选择适当的探头和工作模式，调整合适的检测参数，并对检测信号进行准确的采集和分析。
只有严格按照标准要求进行操作，才能得到准确的检测结果。
4.应用范围nbt47013-2015的i级标准超声波探伤适用于各种金属材料的检测，包括焊接接头、铸件、锻件等。
通过超声波探伤技术，可以有效地检测出材料中的各种缺陷，如气孔、裂纹、夹杂等，从而保证材料的质量和安全性。
这一标准的应用范围非常广泛，涉及到航空航天、汽车制造、铁路运输等多个行业领域。
5.个人观点作为超声波探伤技术的标准之一，nbt47013-2015的i级标准具有相当重要的意义。
对于操作人员来说，严格遵守标准的要求，掌握好超声波探伤技术，不仅可以提高检测的准确性和效率，还可以确保材料的质量和安全。
我认为对这一标准的深入理解和应用是非常有必要的。
6.总结通过对nbt47013-2015的i级标准超声波探伤的深度和广度评估，我们可以清晰地了解到这一标准的基本原理、技术要求、应用范围以及个人观点。
超声波探伤的通用方法和基础技术——(第二节超声波探伤的基本方法)
第三章超声波探伤的通用方法和基础技术第二节超声波探伤的基本方法一、超声波探伤的缺陷定位原理脉冲反射法超声波探伤中对缺陷位置的确定，通常以探头所在的探测面作为测量基准。
由于示波管水平刻度线经时间轴比例适当调整后，它就能指示相应的距离，所以时间轴比例的调整(即探测范围调整)是缺陷定位中的重要环节。
1. 直探头纵波探伤直探头纵波探伤时，探测范围的调整可借助标准试块或对比试块进行，也可直接利用工件大平底面。
调节时应同时校正零位，使声程原点与水平刻度零位相互一致，按照需要调整的探测范围选择适当厚度的试块，以便得到两个以上的底面回波。
这是因为发射脉冲前沿位置与声程原点不一定一致，用一次底面反射(一个基准回波)不能正确调整探测范围和校正零位的缘故。
例如，调整钢中200mm的探测范围时，可用IIW试块厚度100mm作探测基准，调节深度粗调与细调，以及水平旋钮，使测距为100mm的一次底波B1和二次底波B2分别位于水平刻度的5格和10格处(见图3–16所示)，此时，时间轴水平刻度每格代表钢中声程20mm。
图3–16 直探头纵波探伤时探测范围调整2. 斜探头横波探伤斜探头横波探伤的定位方法不像直探头纵波探伤那样只用单一的声程定位，而有声程定位、水平定位和深度定位之分。
同时，为使定位计算方便，通常将斜探头入射点作为声程原点，并经零位校正后，声程原点与时间轴零位相一致。
这样，有机玻璃中一段纵波声程移在零位左边，零位右边的时间轴刻度直接表示了工件中反射体的声程、水平距或深度距离，读数方便。
图3–17为用斜探头横波进行焊缝探伤的示例。
图3–17 焊缝中缺陷的定位方法由图可知，所谓声程定位，即示波屏上显示的缺陷波前沿所对应的时间轴刻度，表示了缺陷距入射点的斜声程W ；水平定位则表示缺陷距入射点的水平距离x ；深度定位则表示缺陷距探测面的深度y 。
虽然它们确定缺陷位置的方法有所区别，但实际上经过简单的三角关系计算，可以很方便地进行相互换算。
《超声波探伤》理论要点汇总
第一章 超声波探伤的物理基础
超声场的特征值 声阻抗的物理意义 声阻抗随温度变化的关系 声强与频率、声压的函数关系 界面两侧的声波必须符合的两个条件 由Z1、Z2相对大小的4种情况计算出反射率和透射率，得出4个结论 Z1＝Z3≠Z2时异质薄层厚度对反射率和透射率的影响(半波透声层) 超声波频率f对异质薄层的声压反射率和透射率的影响 Z1≠Z2≠Z3时薄层厚度对反射率和透射率的影响(直探头保护膜)
仪 器
定量要求高----垂直线性好、衰减器精度高
的 大型工件----灵敏度余量大、信噪比高、功率强
选 为发现近表面缺陷和区分相邻缺陷----盲区小、分辨力好 择
现场探伤----重量轻、荧光亮度高、抗干扰能力强
第四章 超声波探伤方法和通用技术
第二节 仪器与探头的选择
探头型式的选择----根据缺陷可能出现的位置及方向
双探头法—原理、计算方法、局限性
端部回波峰值法—原理、计算方法、影响测量精度的因素、局限性
横波端角反射法—原理、衡量方法 、局限性
第八节 超声波倾斜入射到界面时的反射和折射 纵波倾斜入射到钢/空气界面的反射率 横波倾斜入射到钢/空气界面的反射率 纵波倾斜入射水/钢界面时的声压往复透射率(及实际意义) 纵波倾斜有机玻璃/钢界面时的声压往复透射率(及实际意义) 纵波入射时的端角反射率 横波入射时的端角反射率(最高最低时的αS、K值)
第一章 超声波探伤的物理基础
谐振动的特点(3点) 阻尼振动的特点(3点) 受迫振动的特点(4点) 阻尼振动、受迫振动、共振在超声波探伤中的应用 产生机械波必须具备的两个条件 机械波的本质 波长与波源和质点振动的关系 波动频率与振动频率的关系
第一章 超声波探伤的物理基础
超声波探伤所用频率范围 金属检验所用频率范围 超声波用于检测的重要特性(优点) 纵波的受力、形变、质点运动特点、传播介质 横波的受力、形变、质点运动特点、传播介质 表面波的受力、质点运动特点、传播介质、能量传播特点 板波质点运动特点、传播介质 波线与波阵面、波前的空间关系(各向同性介质中) 平面波的形成(3要素) 柱面波的形成(3要素) 球面波的形成(3要素)
超声波探伤通用技术
对环境要求高
超声波探伤需要在相对安静的环境中 进行，以避免噪音干扰对检测结果的 影响。
对某些材料检测效果不佳
对于一些特殊材料，如塑料、复合材 料等，超声波探伤的效果可能会受到 限制。
成本较高
相对于一些其他无损检测技术，超声 波探伤设备的成本较高，可能会增加 检测成本。
有效手段。
金属材料的超声波探伤主要采用脉冲反 对于不同类型的金属材料，需要根据其 射法，通过发射超声波到材料内部，当 声学特性选择合适的超声波频率、波形 遇到缺陷或界面时，产生反射波，通过 和探头，以提高检测的准确性和可靠性。 接收和处理反射波来判断材料的缺陷情
况。
非金属材料的探伤
非金属材料如塑料、橡胶、陶瓷等在工业和 日常生活中也有广泛应用，但由于其声学特 性不同于金属，需要采用特殊的超声波探伤 方法。
适用于检测材料表面和近表面 缺陷，如裂纹、气孔、夹杂物 等。
操作简便、检测速度快、灵敏 度高。
对于深层次缺陷和复杂形状的 物体检测效果不佳。
穿透法
原理
利用超声波在介质中传播时，遇到缺陷或异常产 生的透射波，通过分析透射波的波形、振幅和传 播时间等参数，判断被检测材料是否存在缺陷或 异常。
优点
能够检测到材料内部的缺陷，不受表面状态影响 。
超声波的传播
01
超声波在介质中传播时，会沿着直线方向传播，遇到界面会发 生反射和折射现象。
02
超声波在固体、液体和气体中的传播速度不同，通常固体中的
传播速度最快，液体次之，气体中最慢。
超声波在传播过程中，能量会逐渐衰减，衰减的程度与介质的
03
超声波探伤基础知识
超声波探伤基础知识
超声波探伤是利用超声波在材料中传播和反射的特性来检测材料内部缺陷的一种无损检测技术。
以下是一些超声波探伤的基础知识：
1. 超声波：超声波是频率超过20kHz的机械波，它在材料中
的传播速度跟材料的密度、刚度等物理性质有关。
2. 超声波的传播：超声波在均匀材料中沿直线传播，当遇到界面或缺陷时会发生折射、反射和散射等现象。
3. 超声波的传感器：超声波传感器通常由压电材料制成，其中压电片会产生机械振动，将电能转换为超声波能量。
4. 超声波探头：超声波探头由超声波传感器和库仑耦合剂组成，用于将超声波能量传递到被检测材料中，并接收反射的超声信号。
5. 超声波的传播方式：超声波的常见传播方式包括纵波（沿着传播方向的振动方向与传播方向一致）和横波（沿着传播方向的振动方向与传播方向垂直）。
6. 超声波的缺陷检测：当超声波遇到材料中的缺陷（如裂纹、夹杂、气泡等），它会反射一部分能量回到探头。
通过分析反射信号的幅度、时间和形状等参数，可以判断缺陷的类型、大小和位置。
7. 超声波的图像生成：通过多次探测，将分析得到的超声信号以图像形式展示，可以获得材料内部缺陷的位置和形状信息。
超声波探伤在工业领域广泛应用，可用于检测金属、塑料、陶瓷等材料的缺陷，如焊接质量、母线接头、管道内部等。
它具有无损、快速、准确、可重复性好等优点，成为重要的材料检测技术。
超声波探伤
(2) 倾斜入射异质界面时的反射、折射、波型转换和聚焦
从式(4-3)知，当入射角增大时，折射角和反射角随之增大。 从图4-5可知，当纵波L2折射角为90°时，在第II介质内只传播
横波，这时声波入射角称第一临界角； 当横波S2折射角为90°时，在第I介质和第Ⅱ介质界面上产生 表面波的传播，这时的声波入射角称第二临界角。 在进行焊缝超声波探伤时，第I介质为探头的有机玻璃或环氧 树脂，第Ⅱ介质为钢材，由式(4-3)得：
利用压电效应使探头(压电晶片)发 射或接收超声波，就使发现缺陷成 为可能。因此，探头(压电晶片)是 理想的电声换能器。
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二、超声波的性质
探伤中所用超声波的性质： 有良好的指向性； 能在弹性介质中传播，不能在真空中传播； 界面的透射、反射、折射和波型转换; 具有可穿透物质和在物质中有衰减特性。
实际探伤中，奥氏体钢焊缝晶粒 粗大(达数毫米)，衰减很严重，在 示波屏上形成 “草状回波”，显 著降低探伤时的信噪比(图4-6)。
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超声波的衰减的三个原因：
2) 吸收引起的衰减 超声波传播时，介质质点间产生相对运动，互相
摩擦使部分声能转换为热能，通过热传导引起衰减。 金属介质的吸收衰减与散射衰减相比，几乎略去不计, 但液体介质的吸收衰减则是主要的。 3) 声束扩散引起的衰减
(4) 匹配电感 对于压电陶瓷晶片制成的探头，其电气 阻抗匹配很重要。加入与晶片并联的匹配电感(或电阻) 可使探头与仪器的发射电路匹配，以提高发射效率。 它也可装在仪器内部。
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超声波的产生和接收机理
当高频电压加在晶片两面电极时，由于逆压电效应，晶 片会在厚度方向产生伸缩变形的机械振动。晶片与工件 表面有良好耦合时,机械振动就以超声波形式传播进去, 这就是发射。反之，当晶片受到超声波作用(遇到异质界 面反射回来)而发生伸缩变形时，正压电效应又会使晶片 两表面产生不同极性电荷，形成超声频率的高频电压， 这就是接收。
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超声波探伤的通用方法和基础技术1) 直探头纵波探伤时，工件上下表面不平行会产生：a. 底面回波降低或消失b. 底面回波不降低c. 底面回波变宽d. 底面回波变窄(2) 液浸探伤时需要调整探头和被检工件表面之间的距离，使声波在水中的传播时间：a. 等于声波在工件中的传播时间b. 大于声波在工件中的传播时间c. 小于声波在工件中的传播时间d. 以上都不对(3) 直探头直接接触法探伤时，底面回波降低的原因可能是：a. 耦合不良b. 存在与声束不垂直的缺陷c. 存在与始脉冲不能分开的近表面缺陷d. 以上都是(4) 应用有人工反射体的参考试块主要目的是：a. 作为探测时的校准基准，并为评价工件中缺陷严重程度提供依据b. 为探伤人员提供一种确定缺陷实际尺寸的工具c. 为检出小于某一规定的参考反射的所有缺陷提供保证d. 提供一个能精确模拟某一临界尺寸自然缺陷的参考反射体(5) 下面哪种参考反射体与入射声束角度无关：a. 平底孔b. 平底槽c. 平行于探测而且垂直于声束的横通孔d. V型缺口(6) 直探头纵波探伤时发现缺陷波较低，且底面回波降低较大，该缺陷的取向可能是：a. 平行于零件表面b. 与声束平行桩基检测，超声检测，桥梁检测，磁粉检测，射线检测等更多免桩基检测，超声检测，桥梁检测，磁粉检测，射线检测等更多免c. 与表面呈较小角度 d. 以表面呈较大角度(7) 与声束不垂直的光滑平面状缺陷反射波的显示有：a. 回波振幅与底面反射振幅高度相差不大b. 底面反射完全消失c. 振幅高于底面反射振幅d. 以上都可能(8) 测定材质衰减时所得结果除材料本身衰减外，还包括：a. 声束扩散损失b. 耦合损耗c. 工件几何形状影响d. 以上都是(9) 金属制作中的粗大晶粒通常会引起：a. 底面反射波降低或消失b. 信噪比降低c. 穿透能力降低d. 以上都是(10) 与表面光滑工件相比，表面粗糙工件直接接触探伤时，应使用：a. 频率较低的探头和粘度小的耦合剂b. 频率较高的探头和粘度大的耦合剂c. 频率低的探头和粘度大的耦合剂d. 以上都可以(11) 采用较高的探测频率有利于提高：a. 对小缺陷的检测能力b. 对缺陷的定位精度c. 相邻缺陷的分辨能力d. 以上都对(12) 圆晶片辐射的纵波，其中心轴线上辐射声压：a. 与探头直径和声程成正比b. 与探头直径和声程成反比桩基检测，超声检测，桥梁检测，磁粉检测，射线检测等更多免c. 与探头直径平方成正比 d. 与探头直径成正比，与声程成反比(13) 在确定缺陷当量时，通常在获得缺陷的最高回波时加以测定，这是因为： a. 只有当声束投射到整个缺陷反射面上才能得到反射回波最大值b. 声束沿中心轴线投射到缺陷中心c. 声束垂直投射到工件内缺陷的反射面上d. 人为地将缺陷信号的最高回波规定为测定基准(14) 考虑灵敏度补偿的理由是a. 被检工件厚度太大b. 工件底面与探测面不平行c. 耦合剂有较大声能损耗d. 工件与试块材质、表面光洁度有差异(15) 探测粗糙表面的工件时，为提高声能传递，应选用a. 粘度大的耦合剂b. 粘度小的耦合剂c. 声阻抗和粘度大的耦合剂d. 以上都不是(16) 下列哪种说法是正确的a. 直探头探伤时，在近声场界限距离内，距离近的缺陷有时比距离远的检出灵敏度低b. 超声波探伤必须在近声场界限距离外进行c. 波长越短、近场长越长；晶片直径越大，近场长也大d. a 和c(17) 用单探头探测两个表面光滑平整，但与入射声束取向不良的缺陷(两缺陷的取向相同，且无工件界面的影响)，它们的当量：桩基检测，超声检测，桥梁检测，磁粉检测，射线检测等更多免 a. 面积大的当量也一定大 b. 面积大的当量不一定比面积小的为大c. 面积大的当量反而比面积小的要小d. 它们的当量相等(18) 超声波容易探测到的缺陷尺寸一般不小于：a. 波长的一半b. 一个波长c. 四分之一波长d. 若干个波长(19) 与探测面垂直的内部平滑缺陷，最有效的探测方法是：a. 单斜探头法b. 单直探头法c. 双斜探头前后串列法d. 分割式双直探头法(20) 至探测面距离均为100mm 的底面，用同样规格直探头以相同灵敏度探测时，下列哪种底面回波最高：a. 与探测面平行的大平底面b. R200的凹圆柱底面c. R200的凹球底面d. R200的凸圆柱底面免费下载地址/down/show-340.html。
超声波探伤方法和通用探伤技术
超声波探伤方法和通用探伤技术超声波探伤方法虽然很多，各种方法的操作也不尽相同，但它们在探测条件、耦合与补偿、仪器的调节，缺陷的定位、定量、定性等方面却存在一些通用的技术同题，掌握这些通用技术对于发现缺陷并正确评价是很重要的。
第一节超声波探伤方法概述一、按原理分类超声波探伤方法按原理分类，可分为脉冲反射法、穿透法和共振法。
1.脉冲反射法超声波探头发射脉冲波到被检试件内，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。
脉冲反射法包括缺陷回波法、底波高度法和多次底波法。
(1)缺陷回法：根据仪器示波屏上显示的缺陷波形进行判断的方法，称为缺陷回波法，该方法是反射法的基本方法。
图4.l是缺陷回波探伤法的基本原理；当试件完好时，超声波可顺利传播到达底面，探伤图形中只有表示发射脉冲T及底面回波B两个信号，如图4.1(a)所示。
若试件中存中缺陷，在探伤图形中，底面回波前有表示缺陷的回波F如图4.1(b)所示。
(2)底波高度法：当试件的材质和厚度不变时，底面回波高度应是基本不变的。
如果试件内存在缺陷，底面回波高度会下降甚至消失，如图4.2所示。
这种依据底面回波的高度变化判断试件缺陷情况的探伤方法，称为底波高度法。
底波高度法的特点在于同样投影大小的缺陷可以得到同样的指示，而且不出现盲区，但是要求被探试件的探测面与底面平行，耦合条件一致。
由于该方法检出缺陷定位定量不便，灵敏度较低，因此，实用中很少作为一种独立的探伤方法，而经常作为一种辅助手段，配合缺陷回波法发现某些倾斜的和小而密集的缺陷。
(3)多次底波法：当透入试件的超声波能量较大，而试件厚度较小时，超声波可在探测面与底面之间往复传播多次，示波屏上出现多次底波B1、B2、B3……。
如果试件存在缺陷，则由于缺陷的反射以及散射而增加了声能的损耗，底面回波次数减少，同时也打乱了各次底面回波高度依次衰减的规律，并显示出缺陷回波，如图4.3所示。
这种依据底面回波次数。
而判断试件有无缺陷的方法，即为多次底波法。
超声波探伤的物理基础
超声波探伤的物理基础第一节基本知识超声波是一种机械波，机械振动与波动是超声波探伤的物理基础。
物体沿着直线或曲线在某一平衡位置附近作往复周期性的运动，称为机械振动。
振动的传播过程，称为波动。
波动分为机械波和电磁波两大类。
机械波是机械振动在弹性介质中的传播过程。
超声波就是一种机械波。
机械波主要参数有波长、频率和波速。
波长l：同一波线上相邻两振动相位相同的质点间的距离称为波长，波源或介质中任意一质点完成一次全振动，波正好前进一个波长的距离，常用单位为米(m)；频率f：波动过程中，任一给定点在1秒钟内所通过的完整波的个数称为频率，常用单位为赫兹(Hz)；波速C：波动中，波在单位时间内所传播的距离称为波速，常用单位为米/秒（m/s）。
由上述定义可得：C=l f ，即波长与波速成正比，与频率成反比；当频率一定时，波速愈大，波长就愈长；当波速一定时，频率愈低，波长就愈长。
次声波、声波和超声波都是在弹性介质中传播的机械波，在同一介质中的传播速度相同。
它们的区别在主要在于频率不同。
频率在20~20000Hz之间的能引起人们听觉的机械波称为声波，频率低于20Hz的机械波称为次声波，频率高于20000Hz的机械波称为超声波。
次声波、超声波不可闻。
超声探伤所用的频率一般在0.5~10MHz之间，对钢等金属材料的检验，常用的频率为1~5MHz。
超声波波长很短，由此决定了超声波具有一些重要特性，使其能广泛用于无损探伤。
1. 方向性好：超声波是频率很高、波长很短的机械波，在无损探伤中使用的波长为毫米级；超声波象光波一样具有良好的方向性，可以定向发射，易于在被检材料中发现缺陷。
2. 能量高：由于能量（声强）与频率平方成正比，因此超声波的能量远大于一般声波的能量。
3. 能在界面上产生反射、折射和波型转换：超声波具有几何声学的上一些特点，如在介质中直线传播，遇界面产生反射、折射和波型转换等。
4. 穿透能力强：超声波在大多数介质中传播时，传播能量损失小，传播距离大，穿透能力强，在一些金属材料中其穿透能力可达数米。
无损检测学习--第四章
第四章超声波探伤法和通用探伤技术第一节超声波探伤方法概述一、按原理分类1．脉冲反射法定义：超声波探头发射脉冲波到被检试件内，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。
⑴缺陷回波法：根据仪器示波屏上显示的缺陷波形进行判断的方法，称为缺陷回波法。
缺陷回波法底波高度法⑵底波高度法：依据底面回波的高度变化判断试件缺陷情况的探伤方法，称为底波高度法。
⑶多次底波法：依据底面回波次数，而判断试件有无缺陷的方法，即为多次底波法。
2．穿透法定义：依据脉冲波或连续波穿透试件之后的能量变化来判断缺陷情况的一种方法，称为穿透法。
3．共振法定义：依据试件的共振特性来判断缺陷情况和工件厚度变化情况的方法称为共振法。
二、按波形分类根据探伤采用的波形，可分为纵波法、横波法、表面波法、板波法、爬波法。
纵波法：使直探头发射纵波，进行探伤的方法，称为纵波法。
垂直法横波法横波法：将纵波通过楔块、水、等介质倾斜入射至试件探测面，利用波型转换得到横波进行探伤的方法，称为横波法。
表面波法：使用表面波进行探伤的方法，称为表面波法。
板波法：使用板波进行探伤的方法，称为板波法。
三、按探头数目分类单探头法：使用一个探头兼作发射和接收超声波的探伤方法。
双探头法：使用两个探头（一个发射，一个接收）进行探伤的方法。
多探头法：使用两个以上的探头成对的组合在一起进行探伤的方法。
四、按探头接触方式分类直接接触法：探头与试件探测面之间，涂有很薄的偶合剂层的探伤方法。
液浸法：将探头和工件浸于液体中以液体作偶合剂进行探伤的方法。
第二节 仪器与探头的选择 一、探伤仪的选择(1) 对于定位要求高的情况，应选择水平线性误差小的仪器(2) 对于定量要求高的情况，应选择垂直线性好、衰减器精度高的仪器 (3) 对于大型零件的探伤，应选择灵敏度余量高信噪比高功率大的仪器 (4) 为了有效的发现近表面缺陷和区分相邻缺陷，应选择盲区小、分辨率好的仪器(5) 对于室外现场探伤，应选择重量轻、荧光屏亮度好、抗干扰能力强的携带式仪器二、探头的选择 1．探头型式的选择 2．探头频率的选择频率(f )高则：①分辨率大：能发现比较小的尺寸缺陷②近场区(N)大：缺陷定量较复杂③半扩散角(0θ)小：声束指向性好、能量集中、有利于发现缺陷，并对缺陷定位3．探头晶片尺寸的选择由 ⎪⎩⎪⎨⎧==λλθ4/22.120D N D Sin可知：晶片尺寸大，探头未扩散区扫查范围大，远距离扫查范围相对变小，发现远距离缺陷能力强。
超声波探伤通用技术
底波高度法
多次底波法
穿透法
纵波法 横波法
探头并列法
按波形分类 纵波法 横波法 表面波法 板波法 爬波法
按探头数目分类 单探头 双探头 多探头
按探头接触方式分类 直接接触法 液浸法
第二节 仪器与探头的选择
仪器选择 探测要求 现场条件
仪器时基比例 入射点、K值 定位方法不当
影响缺陷定量的因素 1. 仪器及探头 频率的影响 衰减器精度和垂直线性 探头形式和晶片尺寸 K值
影响缺陷定量的因素 2. 耦合与衰减 耦合剂声阻抗和耦合层厚度 工件介质衰减 3. 工件几何形状和尺寸 凹面与凸面工件 工件底面与探测面的平行度及底面光洁度 侧壁干扰 工件尺寸小时3N内缺陷
超声波探伤通用技术
探伤技术分类： 原理分脉冲反射法、穿透法、共振法 显式分A、B、C型显示 波型分纵波法、横波法、表面波法 探头分单斜法、双探头法、多探头法 耦合分接触法、液浸法 射角分直射声束法、斜射声束法
第一节 超声波探伤方法
按原理分类 脉冲反射法 穿透法 共振法
缺陷回波法
探头选择 根据工件结构形状、加工工艺和技术要求进行选择
探头型式 频率 晶片尺寸 K值
第三节 耦合与补偿
耦合剂 流动性、粘度、附着力适当，易清洗； 声阻抗高，透声性好； 价格便宜; 对工件无腐蚀，对人无害，不污染环境； 性能稳定，不易变质，能长期保存。
常用耦合剂有 机油、水、水玻璃、甘油、浆糊等
扫描速度调节
扫描速度调节 1. 声程调节法 2. 水平调节法 3. 深度调节法
探伤灵敏度调节 1. 试块调整法
2. 工件底波调整法（x≥3N时）
脉冲反射法超声波探伤通用技术
第6章脉冲反射法超声检测通用技术（共6大部分）6.1 检测面的选择和准备检测面的选择应考虑以下几个方面：1 检测面应是平面或规则面的工件表面；2 检测面的粗糙度应≤6.3µm，表面应清除杂物，松动氧化皮，毛刺，油污等。
3 被检测缺陷的位置、取向；4 入射声束应尽可能垂直于缺陷反射面；5 被检工件的材质、坡口形式、焊接工艺等；6 根据探头的晶片尺寸、K值等确定检测面宽度；7 工件侧面反射波的影响；8 变型波的影响等。
6.2 仪器与探头的选择一、探伤仪选择1.仪器和各项指标要符合检测对象标准规定的要求（比如一些规程要求可记录的探伤仪）。
2.其次可考虑检测目的，如对定位要求高时，应选择水平线性误差小的仪器，选择数字式探伤仪更好。
对定量要求高时，应选择垂直线性误差小，衰减器精度高的仪器，对大型工件或粗晶材料工件探伤，可选择功率大，灵敏度余量高，信噪比高，低频性能好的仪器。
对近表面缺陷检测要求高时，可选择盲区小，近区分辨好的仪器。
主要考虑：灵敏度、分辨力、定量要求，定位要求和便携、稳定等方面。
JB/T4730.3-2005对探伤仪的规定：（看标准3.2.2.1） 二、探头选择1. 型式选择：原则为根据检测对象和检测目的决定： 如：焊缝——斜探头钢板、铸件——直探头钢管、水浸板材——聚焦探头（线、点聚集） 近表面缺陷——双晶直探头 表面缺陷——表面波探头2. 探头频率选择超声波检测灵敏度一般是指检测最小缺陷的能力，从统计规律发现当缺陷大小为2时，可稳定地发现缺陷波，对钢工件用2.5~5MH Z ，λ为：纵波2.36~1.18，横波1.29~0.65，则纵波可稳定检测缺陷最小值为：0.6~1.2mm 之间，横波可稳定检测缺陷最小值为：0.3~0.6之间。
这对压力容器检测要求已能满足。
故对晶粒较细的铸件、轧制件、焊接件等常采用2.5~5MH Z 。
对晶粒较粗大的铸件、奥氏体钢等因会出现许多林状反射，（由材料中声阻抗有差异的微小界面作为反射面产生的反射），也和材料噪声干扰缺陷检测，故采用较低的0.5~2.5MHZ的频率比较合适，主要是提高信噪比，减少晶粒反射。
超声波探伤基础知识
超声波探伤设备
钢轨母材探伤设备
超声波探伤设备
钢轨焊缝探伤设备
03 超声波探伤优缺点
超声波探伤优缺点
优点
1 2
探测范围大 检测灵敏度高
指向性好 缺陷定位准确
3
检测速度快 费用低廉
超声波探伤优缺点
缺点
1．难于对缺陷作精 确定性和定量，对探 伤者技术要求高。 2．探测表面要求制 备，形状复杂的工件 和粗晶材料的探测具 有一定的困难。
谢谢！
授课人：黄坚
超声波探声波探伤设备 03 超声波探伤优缺点
01 什么是超声波探伤
B型显示
A型显示
什么是超声波探伤
超声波探伤是利用超声
能透入金属材料的深处，并
由一截面进入另一截面时，
在界面边缘发生反射的特点
来检查零件缺陷的一种方法。
02 超声波探伤设备
超声波探伤的教学实验设计
超声波探伤的教学实验设计超声波探伤是一种非常重要的检测技术，广泛应用于工业领域中对材料和构件进行质量检测。
超声波探伤教学实验是工科学生学习和理解超声波探伤原理和技术的重要环节。
本文将针对超声波探伤的教学实验设计进行详细介绍，帮助教师和学生更好地进行相关实验教学。
一、实验目的1. 学生能够理解超声波探伤的基本原理和技术；2. 学生能够掌握超声波探伤仪器的使用方法；3. 学生能够进行基本的超声波探伤实验，并解读实验结果。
二、实验原理超声波探伤是利用超声波在材料中传播和反射的特性，通过探头和超声波探伤仪器对被测材料进行检测，进而获取材料内部结构和缺陷信息的一种技术。
主要依靠超声波的发射和接收，通过计算声波在材料中传播的时间来确定材料的缺陷位置和尺寸。
三、实验器材1. 超声波探伤仪；2. 被测材料样品；3. 超声波探头；4. 计时器；5. 实验台；6. 计算机。
四、实验步骤1. 手持式超声波探伤仪的使用方法介绍a. 打开超声波探伤仪器，连接超声波探头；b. 调节超声波探头的频率和波速，检查探头是否工作正常；c. 调节探头和被测材料的距离和角度。
2. 被测材料的准备a. 准备不同类型和形状的被测材料样品，包括金属、复合材料等；b. 确保样品表面光洁、平整，无明显的损伤或腐蚀。
3. 实验过程a. 将超声波探头和被测材料表面保持一定的接触，开启超声波探伤仪，开始进行检测；b. 控制超声波探头的位置和角度，对被测材料进行全面扫描；c. 记录超声波探头发射声波到接收反射声波的时间，计算声波传播的速度，根据声波的传播时间和距离计算被测材料内部结构和缺陷的位置和大小。
4. 实验数据记录和分析a. 将实验数据记录在实验记录表中，包括声波传播时间、材料类型、缺陷位置和大小等信息；b. 利用计算机软件进行数据分析，绘制声波传播的路径和相关图表；c. 根据实验数据，分析被测材料的内部结构和缺陷情况，提出相应的结论。
五、实验注意事项1. 实验时需注意安全，避免超声波探头和被测材料之间的直接接触；2. 实验过程中需谨慎操作超声波探伤仪器和探头，以免损坏设备；3. 实验结束后需对实验器材进行清洁和维护，保存好实验数据和记录。
超声波探伤基础知识
超声波探伤基础知识超声波探伤是一种非破坏性检测技术，广泛应用于各个领域，如工业制造、医学诊断等。
本文将介绍超声波探伤的基础知识，包括原理、设备和应用。
一、原理超声波探伤是利用超声波在材料中传播的特性来检测材料内部的缺陷或异物。
超声波是一种机械波，具有高频率和短波长的特点，能够穿透材料并在材料内部的缺陷处发生反射、散射或透射。
通过检测超声波的传播时间、幅度和频谱等参数，可以判断材料内部的缺陷类型、位置和大小。
二、设备超声波探伤设备主要由发射器、接收器、传感器和显示器组成。
发射器负责产生超声波信号，接收器负责接收反射、散射或透射的超声波信号，传感器将超声波信号转化为电信号，显示器用于显示检测结果。
根据具体应用需求，超声波探伤设备可以选择不同的传感器和工作模式。
三、应用超声波探伤广泛应用于工业制造领域。
在金属材料的生产过程中，超声波探伤可以检测材料的内部缺陷，如裂纹、夹杂等，以保证产品的质量。
在焊接、铸造等工艺中，超声波探伤可以检测焊缝的质量，排除潜在的缺陷。
超声波探伤也广泛应用于航空航天、汽车制造、电力设备等领域。
在航空航天领域，超声波探伤可以检测飞机零部件的缺陷，如发动机叶片的裂纹，以确保飞机的安全飞行。
在汽车制造领域，超声波探伤可以检测汽车零部件的缺陷，如车轮的裂纹，以提高汽车的安全性。
在电力设备领域，超声波探伤可以检测电力设备的绝缘状况，以保证电力设备的正常运行。
总结：超声波探伤是一种非破坏性检测技术，通过利用超声波在材料中传播的特性来检测材料内部的缺陷或异物。
超声波探伤设备主要由发射器、接收器、传感器和显示器组成，可以根据具体应用需求选择不同的传感器和工作模式。
超声波探伤广泛应用于工业制造、航空航天、汽车制造和电力设备等领域，用于检测材料的内部缺陷，保证产品的质量和安全性。
无损检测超声波探伤第6章 通用技术
（1）试块法 X<3N或者反射面与入射面不平行及不能获得底波时，根据工件探伤灵敏度要 求。将探头对准标准试块上人工缺陷，使波高达到某基准波高（如50%高），再根据工件厚 度、要求、调节衰减器达到要求的灵敏度。 这方法要注意下到几点： ①试块和工件材质不同，衰减不同的补偿； ②试块和工件表面粗糙度不同的补偿； ③试块反射体声程和工件检测灵敏度要求声程不同引起补偿（扩散、材质）； ④试块反射体和工件检测灵敏度要求的反射体种类不同引起补偿。
6.3.4 耦合剂选择原则：
煤油
0.825 1295 0.106
①透声性能好，声阻抗大，性能稳定；
②有足够的润湿性、适当的附着力和黏 度；
酒精 水20℃ 甘油100%
0.79 0.997 1.27
1440 1480 1880
0.114 0.148 0.238
③对工件无腐蚀，对人体无害，对环境 甘油33% 1.084 1670 0.18
此外应考虑检测目的和检测效果，如从发现最小缺陷能力方面，可 提高频率，但对大工件因声程大频率增加衰减急剧增加。对粗晶材料如降 低频率，且减小晶片尺寸时，则声束指向性变坏，不利于检测远场缺陷， 所以应综合考虑。
3.带宽的选择
国产探头参数不标出带宽，带宽影响仪器和探头的综合指标。
4.晶片尺寸选择
原则：①晶片尺寸要满足标准要求，如满足JB/T4730-2005要求，即晶片 面积≤500mm2，直径≤25mm。
α＝（Bn－Bm－6）/2X
6.4.2 扫查
扫查就是移动探头使声束覆盖需检测的所有体积的过程。因此扫 查的方式、探头的移动速度、移动方式、扫查间距等作出相应规定， 都是为了最大限度保证不漏检，保证检测结果的准确。为了提高更可 靠的保证，在扫查时可以将灵敏度再提高6分贝做为扫查灵敏度。
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超声波探伤的通用方法和基础技术
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1) 直探头纵波探伤时，工件上下表面不平行会产生：
a. 底面回波降低或消失
b. 底面回波不降低
c. 底面回波变宽
d. 底面回波变窄
(2) 液浸探伤时需要调整探头和被检工件表面之间的距离，使声波在水中的传播时间：
a. 等于声波在工件中的传播时间
b. 大于声波在工件中的传播时间
c. 小于声波在工件中的传播时间
d. 以上都不对
(3) 直探头直接接触法探伤时，底面回波降低的原因可能是：
a. 耦合不良
b. 存在与声束不垂直的缺陷
c. 存在与始脉冲不能分开的近表面缺陷
d. 以上都是
(4) 应用有人工反射体的参考试块主要目的是：
a. 作为探测时的校准基准，并为评价工件中缺陷严重程度提供依据
b. 为探伤人员提供一种确定缺陷实际尺寸的工具
c. 为检出小于某一规定的参考反射的所有缺陷提供保证
d. 提供一个能精确模拟某一临界尺寸自然缺陷的参考反射体
(5) 下面哪种参考反射体与入射声束角度无关：
a. 平底孔
b. 平底槽
c. 平行于探测而且垂直于声束的横通孔
d. V型缺口
(6) 直探头纵波探伤时发现缺陷波较低，且底面回波降低较大，该缺陷的取向可能是：
a. 平行于零件表面
b. 与声束平行
c. 与表面呈较小角度
d. 以表面呈较大角度
(7) 与声束不垂直的光滑平面状缺陷反射波的显示有：
a. 回波振幅与底面反射振幅高度相差不大
b. 底面反射完全消失
c. 振幅高于底面反射振幅
d. 以上都可能
(8) 测定材质衰减时所得结果除材料本身衰减外，还包括：
a. 声束扩散损失
b. 耦合损耗
c. 工件几何形状影响
d. 以上都是
(9) 金属制作中的粗大晶粒通常会引起：
a. 底面反射波降低或消失
b. 信噪比降低
c. 穿透能力降低
d. 以上都是
(10) 与表面光滑工件相比，表面粗糙工件直接接触探伤时，应使用：
a. 频率较低的探头和粘度小的耦合剂
b. 频率较高的探头和粘度大的耦合剂
c. 频率低的探头和粘度大的耦合剂
d. 以上都可以
(11) 采用较高的探测频率有利于提高：
a. 对小缺陷的检测能力
b. 对缺陷的定位精度
c. 相邻缺陷的分辨能力
d. 以上都对
(12) 圆晶片辐射的纵波，其中心轴线上辐射声压：
a. 与探头直径和声程成正比
b. 与探头直径和声程成反比
c. 与探头直径平方成正比
d. 与探头直径成正比，与声程成反比
(13) 在确定缺陷当量时，通常在获得缺陷的最高回波时加以测定，这是因为：
a. 只有当声束投射到整个缺陷反射面上才能得到反射回波最大值
b. 声束沿中心轴线投射到缺陷中心
c. 声束垂直投射到工件内缺陷的反射面上
d. 人为地将缺陷信号的最高回波规定为测定基准
(14) 考虑灵敏度补偿的理由是
a. 被检工件厚度太大
b. 工件底面与探测面不平行
c. 耦合剂有较大声能损耗
d. 工件与试块材质、表面光洁度有差异
(15) 探测粗糙表面的工件时，为提高声能传递，应选用
a. 粘度大的耦合剂
b. 粘度小的耦合剂
c. 声阻抗和粘度大的耦合剂
d. 以上都不是
(16) 下列哪种说法是正确的
a. 直探头探伤时，在近声场界限距离内，距离近的缺陷有时比距离远的检出灵敏度低
b. 超声波探伤必须在近声场界限距离外进行
c. 波长越短、近场长越长；晶片直径越大，近场长也大
d. a和c
(17) 用单探头探测两个表面光滑平整，但与入射声束取向不良的缺陷(两缺陷的取向相同，且无工件界面的影响)，它们的当量：
a. 面积大的当量也一定大
b. 面积大的当量不一定比面积小的为大
c. 面积大的当量反而比面积小的要小
d. 它们的当量相等
(18) 超声波容易探测到的缺陷尺寸一般不小于：
a. 波长的一半
b. 一个波长
c. 四分之一波长
d. 若干个波长
(19) 与探测面垂直的内部平滑缺陷，最有效的探测方法是：
a. 单斜探头法
b. 单直探头法
c. 双斜探头前后串列法
d. 分割式双直探头法
(20) 至探测面距离均为100mm的底面，用同样规格直探头以相同灵敏度探测时，下列哪种底面回波最高：
a. 与探测面平行的大平底面
b. R200的凹圆柱底面
c. R200的凹球底面
d. R200的凸圆柱底面。