超声及超声检测_赵志洲
超声检测实验
《超声检测学》实验指导书（机电学院测控技术及仪器专业使用）彭光俊赵志编武汉理工大学教材中心2003年6月第一部分A型脉冲反射式超声探伤系统工作性能测试实验一水平线性的测定一、实验目的学会使用超声波探伤仪，熟练掌握超声探伤系统水平线性的测试方法。
二、概要水平线性即超声探伤仪对距离不同的反射体所产生的一系列回波的显示距离与反射体距离之间能够按比例方式显示的能力。
A型显示超声探伤仪示波管内的电子束受与时间成线性关系的扫描电压作用，而在水平方向扫描形成时间基线。
由于反射体的回波位置是在有线性刻度的时间基线标尺上读出的，因此，水平扫描线（时间基线）的非线性会引起定位误差。
本测试就是为了检查超声探伤系统的时基线性。
三、实验用品仪器：CTS-22型超声波探伤仪1台探头：2.5P 20-D型直探头，2.5P 13×13 K1.5-D型斜探头各1个电缆：QQ9-2电缆线（带接头）1条试块：CSK-ⅠA型试块1块耦合剂：机油1杯工具：小螺丝刀1把四、实验内容及步骤（一）采用直探头测定水平线性1．将探伤仪的[抑制]置于“0”，其它调整取适当值。
2．将直探头压在CSK-ⅠA型试块的A位置，中间加适当的耦合剂，以保持稳定的声耦合，如图1-1所示。
3．调节[深度范围]、[深度微调]和[脉冲移位]旋钮，使屏幕上显示出图1-1第6次底波。
4．调节[粗调衰减]、[细调衰减]和[增益]旋钮，当底波B1和B6的幅度分别为50%满刻度时，将它们的前沿分别对准刻度0和100（设水平全刻度为100格）。
B1和B6的前沿位置在调整中如果相互影响，则应反复进行调整。
5．再依次分别地将底波动B2、B3、B4、B5调到50%满刻度，并分别读出底波B2、B3、B4、B5的前沿与刻度20、40、60、80的偏差α2、α3、α4、α5（以格数计），如图1-2所示，将数据填入表1-1。
6．取其中最大的偏差值αmax。
则水平线性误差ΔL为：ΔL = | αmax | %注意事项：图1-2中的B1～B6是分别调到同一幅度，而不是同时达到此幅度。
不同超声频率探头对浅表软组织及小器官疾病的诊断价值研讨
2023年11月 第9卷 第11期* 器材应用与技术研究 *不同超声频率探头对浅表软组织及小器官疾病的诊断价值研讨易怀红溧阳市人民医院超声科，江苏常州 213300摘要 目的 分析不同超声频率探头对浅表软组织及小器官疾病的诊断价值。
方法 随机选取2020年4月—2023年4月于溧阳市人民医院就诊的80例浅表软组织及小器官疾病患者作为研究对象，以组织病理学检查作为诊断的“金标准”，所有患者均分别进行高频率探头超声检查和低频率超声检查，对比两种频率探头超声检查结果。
结果 组织病理学检查结果显示，80例均为浅表软组织及小器官疾病患者；高频超声检查结果显示，共有78例浅表软组织及小器官疾病患者；低频超声检查结果显示，共有70例浅表软组织及小器官疾病患者。
组织病理学结果显示，浅表软组织疾病患者9例，男性外生殖器疾病患者21例，乳腺疾病患者32例，甲状腺疾病患者18例。
高频超声对浅表软组织疾病、男性外生殖器疾病的诊断符合率高于低频超声，差异有统计学意义（P <0.05）。
结论 高频超声诊断各类浅表组织及小器官疾病的准确性较高，安全性高。
关键词 浅表软组织；小器官；高频超声；低频超声；诊断价值中图分类号 R 445445..1 文献标志码 Adoi10.11966/j.issn.2095-994X.2023.09.11.15Discussion on the diagnostic value of different ultrasound frequency probes for su⁃perficial soft tissue and small organ diseasesYI HuaihongDepartment of Ultrasound, Liyang People's Hospital, Changzhou, Jiangsu Province, 213300 ChinaAbstract Objective To analyze the diagnostic value of different ultrasound frequency probes for superficial soft tissue and small organ dis⁃eases. Methods 80 patients with superficial soft tissue and small organ diseases who visited Liyang People's Hospital from April 2020 to April 2023 were randomly selected as the research subjects. Histopathological examination was used as the "gold standard" for diagnosis. All pa⁃tients underwent high-frequency probe ultrasound examination and low-frequency probe ultrasound examination, and the results of the two frequency probe ultrasound examinations were compared. Results The histopathological examination results showed that all 80 cases were pa⁃tients with superficial soft tissue and small organ diseases. The results of high-frequency ultrasound examination showed a total of 78 patients with superficial soft tissue and small organ diseases. The results of low-frequency ultrasound examination showed a total of 70 patients with superficial soft tissue and small organ diseases. The histopathological examination results showed that there were 9 patients with superficial soft tissue diseases, 21 patients with male external genital diseases, 32 patients with breast diseases, and 18 patients with thyroid diseases. The diagnostic accuracy of high-frequency ultrasound for superficial soft tissue diseases and male external genital diseases was higher than that of low-frequency ultrasound, and the differences were statistically significant (P <0.05). Conclusion High frequency ultrasound has high accuracy and safety in diagnosing various superficial tissue and small organ diseases.Key words Superficial soft tissue; Small organs; High frequency ultrasound; Low frequency ultrasound; Diagnostic value收稿日期：2023-09-09；修回日期：2023-09-29作者简介：易怀红（1979-），女，本科，副主任医师，研究方向为超声相关研究。
基于透射信号的钢桥面板贯穿型裂纹超声检测方法研究
板中的传播机制ꎬ分析了不同裂纹参数与接收信号强度的变化规律ꎬ并通过顶板贯穿裂
纹检测试验ꎬ进一步验证该检测方法的可行性ꎮ 结果 裂纹检测参数建议激励晶片边长
为 ４ ｍｍ、激励频率为 ５ ＭＨｚ、Ｋ 值为 ０ ８ꎻ裂纹宽度小于 ０ １ ｍｍ 时可忽略裂纹宽度对
确定:
θ０ ＝ ａｒｃｓｉｎ
λ
λ
≈５７ .
ａ
ａ
(１)
式中:λ 为声波波长ꎻａ 为晶片边长ꎮ
远场区内ꎬ主声束中声压沿声轴对称分
布ꎬ且声压会随偏离声轴逐渐降低( 见图 ２) ꎮ
图 ２ 声束声压分布
Ｆｉｇ ２ Ｓｏｕｎｄ ｐｒｅｓｓｕｒｅ ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎｓ ｏｆ ｓｏｕｎｄ ｂｅａｍ
以声轴的声压为参照ꎬ不同指向角声束
ｄｏｉ:１０. １１７１７ / ｊ. ｉｓｓｎ:２０９５ － １９２２. ２０２４. ０１. １１
基于透射信号的钢桥面板贯穿型裂纹
超声检测方法研究
夏俊元ꎬ吉伯海ꎬ袁周致远ꎬ高 天
( 河海大学土木与交通学院ꎬ江苏 南京 ２１００９８)
摘 要 目的 提出一种基于超声波透射信号的钢桥面板贯穿型裂纹检测方法ꎬ提高在
检出信号的影响ꎬ裂纹宽度大于 ０ １ ｍｍ 时可将尖端反射信号作为判断依据ꎻ透射信号
与裂纹深度呈负相关ꎬ恢复至最大值时的入射坐标与裂纹深度呈线性关系ꎬ作为裂纹深
度的计算依据ꎬ检测误差在 １ ｍｍ 以内ꎮ 结论 基于穿透信号的超声波检测方法ꎬ以恢复
至最大值时的入射坐标为主要指标ꎬ可以实现钢桥顶板贯穿裂纹的有效检测ꎮ
１ 顶板贯穿型裂纹检测方法
第 ４０ 卷
λ
.
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文章编号:1003-0794(2004)07-0138-02
超声及超声检测
赵志洲
(黑龙江科技学院,黑龙江哈尔滨150027)
摘要:首先介绍了超声波及超声波的特点,由于超声波具有波长短、频率高、容易反射和接收的这些特点,超声波可用于检测领域。
超声检测的应用非常广,已成功地应用于医疗、化工等领
域。
介绍了超声的几个典型的应用及应用前景。
关键词:超声;检测;探伤;测温中图号:TP39
文献标识码:A
1 引言
超声波是频率在20kHz 以上的机械波,由于它具有波长短、频率高、容易反射和接收等特点,可用于检测领域。
超声检测具有检测可靠、测定迅速、操作简便、对人体无害等特点,已成功地用于船舶、冶金、机械、石油、化工、食品、航天、电子、地址勘探和医疗等领域。
2 超声的特点
(1)容易形成细声束 声波发生衍射现象时,波长较短,发散角较小。
超声波的波长较小,所以发散角小,容易形成细声束,便于在空间寻找目标,也便于聚焦获得巨大的声强。
(2)容易反射接收 超声波与障碍物相遇时,衍射作用小,反射波束扩散也小,便于接收以探测目标。
(3)传播媒质不受限制 超声波能以各种各样的传播模(横波、纵波、表面波)在气体、液体、固体或他们的混合物中传播,可在光不能通过的金属中、生物体中传播,所以,是探测物质内部的有效手段。
(4)超声波的波长短 由于超声波与电磁波相比速度慢,对于相同的频率波长短,容易提高测量的分辨率。
(5)在固体、液体中衰减很小 超声波在空气中衰减较快,而在固体和液体中衰减很小。
因此,在海洋中常用超声波来侦察潜艇、海底暗礁和寻找鱼群等。
3 超声检测
3.1 超声检测原理
超声检测原理是利用某种待测物的非声量(如浓度、密度、强度、弹性、硬度、粘度、温度、流量、液面、厚度、缺陷等)与某些描述媒质声学特性的超声量(如声速、衰减、声阻抗等)之间的直接或间接关系。
在探索到这些关系的规律之后就可通过超声量的测定来测出待测的非声量。
而不同的应用原理有所不同,下面介绍几种简单应用。
3.2 超声检测的应用
(1)超声波探伤
超声波探伤是无损检测的主要方法之一。
它利
用材料自身或内部缺陷的声学性质对超声波传播的影响,非破坏性地探测材料性质及内部的和表面缺陷(如裂纹、气泡、夹渣等)的大小、形成和分布情况。
超声波探伤具有灵敏度高、穿透力强、检测速度快和设备简单、成本低等一系列特点。
超声波探伤具有反射和透射2种方法。
其中反射方法精确度较高。
图1是脉冲回波探伤仪原理图。
脉冲发射器通过探头将超声波短脉冲送入试件,当回波从试件的缺陷或边界返回时,通过信号处理系统,在示波器上加以显示,并将其幅度和传播时间显示出来。
如果已知试件中的声速,则根据示波器上的读数所获得的脉冲间的传输时间即可获得缺陷的深度。
图1 脉冲回波探伤仪原理图
F ig .1 The principle figure pulse wave flaw detector
(2)超声波测温
超声波测温是一种新的测温技术,它可用于超低温测量和高温高压气体的测量。
由于它是非接触测量,故可用于火箭排气、汽缸燃烧气体、熔融液、核反应堆石墨芯等处的测温。
超声波测温多是以气、液、固三态媒质中温度与声速的关系为基础。
其中气体的声速与绝对温度的关系为
v =20.067T
即理想气体的声速与绝对温度的平方根成正比。
所以,通过测量气体在媒质中的声速计算出媒质的温度,达到测温目的。
为了不同的测温目的,需采用各种声速测量方法的超声波测温计。
最常用的声速测量方法是脉冲传播时间法、同鸣法、相位比较法和共振法等。
图2是脉冲传播时间法示意图。
主
#138# 煤 矿 机 械 2004年第7期
控器每发一个脉冲信号,发射电路就使超声换能器发射一次超声脉冲,在媒质中传播一定时间后遇到反射板被反射回来又被换能器接收。
经放大整形后输到控制电路得到一个控制方波,方波前沿相应于脉冲发射,后沿相应于回波到达。
时钟脉冲发生器所产生的时标脉冲在控制方波为正时可进入计数器计数已测时间t ,如果时标脉冲的周期为0.1L s,则计数的分辨率为0.1L s 。
根据超声波在媒质中通过的路程2l ,就可算出声速v =2l P t。
图2 脉冲传播时间法示意图
Fig .2 The diagram of pulse spreading tim e measure
(3)岩体超声检测
岩体超声无损检测是近年来发展的一项新的检测技术,它是以岩体的力学特性为基础,研究超声波在岩体内传播规律,借以了解岩体的弹性力学状态及其结构特征。
超声波在岩体内传播时,随着岩体破碎程度增加、结构松软、应力降低、超声波波速相应地降低、振幅减小、波形变化、频谱中主频向低频端移动。
由于该技术能进行大面积的无损检测,因而得到人们的重视而被广泛采用。
图3是岩体超声波测试系统。
向岩石试件发射脉冲,通过岩体后的超声波检测信号,携带了大量反映岩体特性的各种信息,而超声波频谱测试技术是利用全波形,借助于快速傅立叶变换(FFT),将时域波形变为频域谱,在频域上研究被测岩体的特性,即频谱分析。
如果向岩石试件发射一窄脉冲,由于它在试件中传播的时间比其他(反射)波时间要短,因此有利于提高纵向分辨率及将直达波与后续波分开,避免界面反射影响提高信噪比。
而且窄脉冲含有丰富的频率成分,比由方波调制的正弦波优越。
因此采用窄脉冲发射、宽频带接收。
减少透射波失
真。
图3 岩体超声谱测试系统
Fig .3 The testing system of rock ultrasonics
11脉冲发生器 21瞬态变换器 31示波器 41发射换能器 51接收换能器 61试件 71接口 81微机 91打印机 101绘图仪
通过大量岩石试样的频谱特性研究可知,频谱的形状反映了岩石节理、裂隙等岩石的完整程度,主频、带宽的大小反映了岩石结构、矿物成分、风化程度等。
初步结果是主频较高、带宽较大、相位随频率变化较大的岩体较坚硬、致密。
岩体在加压破坏过程中,随着压力增加,主频振幅均变小,频谱形状也发生变化,这一变化与裂隙产生、形成直至破坏的岩石变化过程相对应。
岩体超声频谱特性与岩体力学特性相关,因此,超声频谱测试技术为工程岩体特性检测、岩石分类、解决工程岩体问题等提供了新的手段。
此外,超声检测还可用来测物位、测厚、测距、测流量和用来探测鱼群的位置等方面。
目前,激光超声无损检测系统逐渐发展起来,由于其具有不需耦合剂、非接触以及能对曲面和复杂形状的几何形体进行检测等优点,在某些领域得到广泛的应用,所以随着激光和传感器技术的发展,超声在检测领域的应用前景会越来越广阔。
参考文献:
[1]吴兴惠,王采君.传感器与信号处理[M ].北京:电子工业出版社,1998.
[2]陈泽民.近代物理与高新技术基础[M ].北京:清华大学出版社,2001.
[3]史通源,李树河.物理学与高新技术[M ].重庆:重庆大学出版社,1995.
[4]金永君,李晓萍.物理与工程[M ].徐州:中国矿业大学出版社,2001.
作者简介:赵志洲(1965-),黑龙江大庆人,石油大学(华东)博士生,现为黑龙江科技学院数力系副教授,从事岩石声场的研究及大学物理教学工作,已发表论文近30篇.
收稿日期:2004-04-12
Ultrasonic wave and ultrasonic examine
ZHAO Zhi _zhou
(Heilongjiang Institute of Science and T echnology,Harbin 150027,China)
Abstract :Above all,This paper introduced the ultrasonic and ultrasonic characteristic.Because ultrasonic wave has the charac teristics that the wavelength is short,frequency is high,easy to reflec t and receive ultrasonic wave can be used in the measuring field.The application that the supersound measures is very wide,have already applied successfully to the fields,such as medical treatment,chemical industry,etc..In the end recommend ultrasonic a fe w typical application and the prospect only finally in this text.
Key words :ultrasonic wave;examine;detect fla ws;measure temperature
#139# 2004年第7期 超声及超声检测)))赵志洲。