超声波测量方法总结

超声波测量方法总结
I、超声波的物理特性：
声波是声源振动发出的可听到的声音，正常人耳能听到的声音频率范围为 16~20000Hz，当声源的振动频率高于20000Hz 时，人耳就听不到了，这种超过人耳听阈的声波叫超声波。

超声波与声波本质上都是由机械振动而产生的机械波，并以确定的速度在介质中传播，具有机械波所具有的各种物理特性，如波长、频率、反射、折射等。

超声波在均匀介质中沿直线传播，遇不同界面时会产生反射，反射的强弱与两种介质的声阻抗（声波传播速度与介质密度的乘积称为声阻抗）差异有关。

不同介质之间因阻抗差异而产生的界面反射是超声波诊断和测试的基础。

目前超声波测量已成功地应用于距离、密度、损伤检测等领域。

人体实质性器官、含液脏器都是超声波传播的良好介质，不同介面间可产生反射。

由于胃肠道内的气体、肺内气体与周围组织的声阻抗差过大，超声波在经过这种界面时会发生全反射，胃肠道内、肺内及后方结构不能显示，这就是常规情况下超声波检查不能用于胃肠道、肺的原因，但经过胃肠道准备，消除内部气体的干扰，超声波检查也可以用于胃肠道。

II、超声波测量原理：
超声波测量一般是利用超声波在被测对象里传播时的反射、折射和衰减等等特性来进行测量的。

超声波的优点是可以穿透电磁波、光波等无法穿透的物体，同时又能在两种物质（声阻抗不同的物质）的交界面上反射，由于物体内部的不均匀性，使得在其中传播的超声波携带了媒质内部的弹性性能和结构特征等相关的信息，从而可以通过超声波的速度、衰减及色散等参量来评价媒质的一些基本物理参数和结构特征。

超声检测以其检测灵敏度高、速度快、成本低等特点在各方面得到了非常广泛的应用，在国内外已经成功的应用于船舶、冶金、机械、石油、化工、食品、电子、航天、建筑、农林、水产及医疗等领域。

III、超声波激发方法：
电磁场、激光脉冲激发等等。

IV、超声波测量方法分类：
从测量超声的角度可以分为两大类：一类是利用超声波在介质中的传播性而发展起来的超声传播测量法；另一类是利用超声作用被检物体的振动特性而发展起来的振动测量法。

在传播测量法中又分为主动式和被动式两种：主动式超声传播测量法是目前应用最广泛的一种方法。

这个过程实质上是一个信号的传输检测过程。

而被动式超声传播测量法是利用固体材料或构件在受外力或内力作用下产生形成或断裂时，以弹性波形式释放出来应变能的现象来进行的测量方法。

V、目前已使用的超声波测量密度的对象和范围：
1. 主要是利用超声波在不同介质中传播速度不同以及相位变化不同这一原理。

时间差法：主要是利用超声波在不同介质中传播速度不同这一原理，通过对超声波在油料中传播的时间差来评判物质的密度。

相位差法：当超声波在物质中传播时，相位会发生改变，这种改变同物质的密度是相关的。

以上两种方法目前见于液体如油料的密度测量，特点是需要超声波穿越物质，即在一面发射超声波，另一面安装接收器。

优点：时间差法电路简单、易于实现。

缺点：时间差法由于对时间的精度只能达到激励信号的 1 个周期，这种方法的分辨率不高和测量范围有一定的限制，因此带来误差的因素较多，使其应用受到了限制。

VI、超声波层析技术：
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，当超声波束自零件表面由探头通至金属内部，遇到缺陷与零件底面时就分别发生反射波来，在萤光屏上形成脉冲波形，根据这些脉冲波形来判断缺陷位置和大小。

超声波在介质中传播时，在不同质界面上具有反射的特性，如遇到缺陷，缺陷的尺寸等于或大于超声波波长时，则超声波在缺陷上反射回来，探伤仪可将反射波显示出来；如缺陷的尺寸甚至小于波长时，声波将绕过射线而不能反射；
超声波的方向性好，频率越高，方向性越好，以很窄的波束向介质中辐射，易于确定缺陷的位置。

超声波的传播能量大，如频率为1MHZ（100赫兹）的超生波所传播的能量，相当于振幅相同而频率为1000HZ（赫兹）的声波的100万倍。

超声波探伤仪与X射线探伤相比较的区别：比X射线探伤具有较高的探伤灵敏度、周期短、成本低、灵活方便、效率高，对人体无害等优点；缺点是对工作表面要求平滑、要求富有经验的检验人员才能辨别缺陷种类、对缺陷没有直观性；超声波探伤适合于厚度较大的零件检验。

超声波与X射线探伤的关系：都属于物理探伤。

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