超声波无损检测基础原理
超声波无损检测原理及应用
超声波无损检测原理及应用超声波无损检测（Ultrasonic Testing，简称UT）是一种利用超声波的传播和反射来检测材料内部缺陷和性能的方法。
它是一种广泛应用于工业领域的无损检测技术，常用于材料、结构件和零部件的质量控制以及故障诊断等领域。
超声波无损检测的原理是基于声波在材料中传播的特性。
当超声波传播到材料中的一个界面时，一部分能量将被反射回来，形成回波。
这些回波会受到材料中各种内部缺陷或不均匀性的影响，如裂纹、气孔、夹杂物等，从而产生回波的幅度变化。
通过分析回波的特征，可以确定材料的缺陷位置、形态和尺寸，并评估材料的性能。
超声波无损检测的应用范围非常广泛。
其中，最常见的应用是材料缺陷检测。
通过超声波检测，可以检测到各种类型的内部缺陷，如裂纹、气孔、夹杂物等。
这对于确保材料的质量非常重要，尤其是在高强度材料的使用过程中，如航空航天、汽车、船舶等领域。
另外，超声波无损检测还可以应用于材料的表面质量评估，例如检测涂层的附着性能、测量涂层厚度等。
此外，超声波无损检测还可以应用于结构件的评估和故障诊断。
比如对于钢结构、混凝土结构等进行超声波扫描，可以检测到隐藏在结构内部的裂纹、腐蚀等缺陷，从而评估结构的完整性和安全性。
同样地，在机械设备中，超声波无损检测可以用于检测轴承、齿轮等关键部件的健康状态，发现潜在的故障迹象，预防机械故障。
此外，超声波无损检测还在医学领域有着重要的应用。
医学超声波技术是利用超声波在人体组织中的传播和反射来获取人体内部结构和器官的图像信息，用于诊断疾病、指导手术等。
这种应用基于超声波的安全性和无创性，无需辐射，对患者无损伤。
总的来说，超声波无损检测是一种非常重要和广泛应用的无损检测技术。
它在工业、医学、科研等领域都有着重要的作用，可以高效、准确地检测材料的缺陷和性能，并提供重要的信息用于决策和改进。
随着科学技术的不断发展，超声波无损检测方法和设备也在不断改进和创新，为各个领域的应用提供更多可能性。
超声波无损检测基础原理
超声波无损检测基础原理超声波无损检测（Ultrasound Non-Destructive Testing，简称UT）是利用超声波在材料中传播、反射、折射以及散射现象，来检测材料的内部缺陷、异物、尺寸和性能的一种方法。
它具有非接触、无损、高精度、高效率、可定量测量等优点，广泛应用于航空航天、核工业、电力、石化等领域。
超声波无损检测的基本原理是利用超声波在材料中传播时发生的传播、反射、折射和散射现象来评估材料的完整性和性能。
其中，超声波是一种振动频率超过人耳听觉范围的机械波，具有频率高、穿透力强、传播速度快等特点。
超声波在材料中传播是通过介质粒子的弹性振动完成的。
当超声波进入材料后，会遇到材料内部的缺陷、异物等结构的界面，其中的一部分能量将被反射回来，称为反射波；另一部分能量则继续传播并发生折射或散射，称为透射波。
通过测量和分析反射波和透射波的信号，可以确定材料的内部缺陷、异物的位置、形状、大小等参数。
超声波无损检测通常采用传感器（也称为探头）将超声波引入到被检测物体中。
传感器由晶体材料制成，具有压电效应，即在受到外加电压作用下产生机械振动。
当外加电压施加在传感器上时，晶体会振动产生超声波，然后将超声波传播到被检测物体中。
当超声波在被检测物体中传播并遇到缺陷、界面等结构时，会有部分超声波能量被反射回来，在传感器上产生电信号。
这个信号经过放大、滤波、变换等处理后，可以得到被检测物体内部结构的信息。
超声波无损检测的信号处理是关键环节。
一般来说，反射信号的振幅和时间可以提供缺陷的大小和位置信息，而透射信号的强度和传播时间则可以提供材料的均质性和变质情况。
根据反射信号的波形和强度，可以判断缺陷种类（如裂纹、气孔、异物等）和位置。
通过对信号的波形、幅度以及时间的分析，可以获得材料的尺寸、形状、深度等更加详细的参数信息。
总之，超声波无损检测通过利用超声波在材料中传播的物理特性和反响情况，来评估材料的完整性和性能。
超声波无损检测概述
超声波无损检测概述超声波无损检测一、超声波无损检测基本介绍超声检测（UT）是利用其在物质中传播、界面反射、折射(产生波型转换)和衰减等物理性质来发现缺陷的一种无损检测方法，应用较为广泛。
按其工作原理不同分为：共振法、穿透法、脉冲反射法超声检测;按显示缺陷方式不同分为：A型、B型、C型、3D型超声检测；按选用超声波波型不同分为：纵波法、横波法、表面波法超声检测；二、超声波的产生（发射）与接收（1）超声波的物理本质：它是频率大于2万赫兹的机械振动在弹性介质中的转播行为。
即超声频率的机械波。
一般地说，超声波频率越高，其能量越大，探伤灵敏度也越高。
超声检测常用频率在0.5～10 MHZ。
（2）超声波的产生机理——利用了压电材料的压电效应。
压电效应：某些电介质在沿一定方向上受到外力的作用而变形时，其内部产生极化现象，同时在它的两个相对表面上出现正负相反的电荷。
当外力去掉后，它又会恢复到不带电的状态，这种现象称为正压电效应。
当作用力的方向改变时，电荷的极性也随之改变。
相反，当在电介质的极化方向上施加电场，这些电介质也会发生变形，电场去掉后，电介质的变形随之消失，这种现象称为逆压电效应，或称为电致伸缩现象。
(3)超声波的发射与接收①发射——在压电晶片制成的探头中，对压电晶片施以超声频率的交变电压，由于逆压电效应，晶片中就会产生超声频率的机械振动——产生超声波；若此机械振动与被检测的工件较好地耦合，超声波就会传入工件——这就是超声波的发射。
②接收——若发射出去的超声波遇到界面被反射回来，又会对探头的压电晶片产生机械振动，由于正压电效应，在晶片的上下电极之间就会产生交变的电信号。
将此电信号采集、检波、放大并显示出来，就完成了对超声波信号的接收。
可见，探头是一种声电换能元件，是一种特殊的传感器，在探伤过程中发挥重要的作用3．超声波检测方法的分类（1）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。
岩土工程中超声波无损检测技术研究
岩土工程中超声波无损检测技术研究岩土工程是土木工程等领域的一个重要分支学科，它主要研究地球与岩石的特性及其与人类活动有关的问题，并致力于改良土地、岩石及水文地质环境，以保障工程和人类安全。
在岩土工程中，超声波无损检测技术是一种重要的测量手段，它能够提高岩土工程的质量和安全性。
本文将结合相关文献，在岩土工程中探讨超声波无损检测技术的应用现状和发展趋势。
1. 超声波无损检测技术基础超声波是指射向物体的声波频率高于人类听觉所能感知的最高频率。
在岩土工程中，超声波无损检测技术是通过声波的传播和反射来检测材料属性和缺陷的一种技术。
它主要在岩石、土壤、混凝土等材料中应用。
超声波无损检测技术原理是利用超声波在材质内部传播的速度和方向，从而检测出其中的缺陷和材料性质。
当超声波遇到材料界面、孔隙、裂缝等缺陷时，会有反射和折射。
通过检测反射波和折射波的时间、幅值、频率及相位等特性，可以确定材料的厚度、密度、弹性模量以及缺陷的形状、大小和位置等信息。
2. 超声波无损检测技术在岩土工程中的应用（1）岩石工程中的应用岩石工程中常常需要对岩石进行强度和稳定性等方面的检测。
传统检测方法通常需要采集样品进行试验，但这种方法不能及时反映实际情况。
超声波无损检测技术能够对岩石进行实时检测，可检测岩石内部的缺陷、裂缝和变形，从而提高岩石稳定性和工程安全性。
（2）土壤工程中的应用土壤工程中，超声波无损检测技术也有较广泛的应用。
例如，在机场跑道工程中，超声波无损检测技术可用于检测跑道结构层中的破坏、腐蚀和裂缝问题。
此外，还可用于测量土壤密度、含水量和弹性模量等参数，提高土壤的稳定性和承载能力。
（3）混凝土工程中的应用在混凝土工程中，超声波无损检测技术可用于检测混凝土内部的裂缝、孔洞、空隙和缺陷等问题，从而发现混凝土结构的安全隐患。
此外，超声波无损检测技术还可以测量混凝土的弹性模量、抗压强度和水泥混合物的质量比例等参数，以保障混凝土结构的质量和安全性。
超声波无损检测原理及应用
超声波无损检测原理及应用超声波无损检测（Ultrasonic Testing，简称UT）是一种利用超声波传播特性来检测材料内部缺陷的无损检测技术。
其原理基于声波在材料中的传播和反射。
超声波无损检测具有高灵敏度、高分辨率、快速、非接触、定量等优点，广泛应用于工业领域。
超声波无损检测的原理是利用超声波在材料中传播时发生反射、折射、散射等现象来检测材料内部的缺陷。
超声波在材料中的传播速度和传播路径受到材料的物理性质和几何形状的影响，当超声波遇到材料中的缺陷时，会发生多次反射和散射，从而产生回波信号。
通过接收这些回波信号可以确定材料中缺陷的位置、大小、形态等信息。
1.金属材料检测：超声波无损检测在金属材料中的应用非常广泛，可以检测金属材料中的裂纹、疲劳损伤、气孔、夹杂物等缺陷。
这对于确保金属材料的质量和结构完整性非常重要，尤其是在航空航天、桥梁、汽车、石油化工等领域。
2.建筑材料检测：超声波无损检测可以用于检测混凝土、石材、玻璃等建筑材料中的缺陷，如空洞、裂缝、腐蚀等。
这有助于评估建筑材料的结构强度和使用寿命，以及修复和维护工作的安全性和可行性。
3.聚合物材料检测：超声波无损检测也可以用于检测聚合物材料中的质量和缺陷，比如塑料、橡胶、复合材料等。
这对于保障聚合物制品的质量和性能至关重要，如航空航天器件、电子产品、汽车零部件等。
4.医学诊断：超声波无损检测在医学领域的应用非常广泛，用于检测人体内部的器官和组织，如心脏、肝脏、肾脏等。
超声波无损检测在医学诊断中无辐射、无创伤，对于早期疾病的诊断和评估、手术引导等起着重要作用。
总之，超声波无损检测原理简单而有效，应用范围广泛，对于确保材料和产品的质量和安全至关重要。
它在不同领域的应用有助于提高造价效益，减少事故风险，并推动相关行业的发展。
《无损检测》超声波课件
环境控制
保持检测环境的清洁和干 燥，避免灰尘、潮湿等因 素对设备的影响。
04 超声波检测技术在实际应 用中的案例分析
金属材料的超声波检测
总结词
高效、准确、无损
详细描述
超声波检测技术广泛应用于金属材料的检测，如钢、铝、铜等。通过高频声波 的反射和传播特性，可以快速准确地检测出金属材料内部的缺陷、夹杂物和晶 界结构，为产品质量控制和安全性评估提供有力支持。
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超声波的接收与处理
超声波的接收
通过超声探头将超声波转换为电信号，便于后续的信号处理 。
信号处理技术
对接收到的电信号进行放大、滤波、检波等处理，提取出有 用的信息。
超声波检测的信号处理技术
信号预处理
对原始信号进行去噪、增益调 整等处理，以提高信号质量。
信号特征提取
提取出反映被测物体特性的信 号特征，如幅度、频率、相位 等。
超声波检测技术的挑战与机遇
技术创新
不断推动超声波检测技术的理论研究和应用创新， 提高检测精度和可靠性，拓展应用领域。
人才培养
加强超声波检测技术的人才培养和队伍建设，提 高技术人员的专业素质和技术水平。
市场拓展
加强市场推广和宣传，提高超声波检测技术的社 会认知度和市场占有率，促进产业发展。
THANKS FOR WATCHING
件等。
表面波探头
适用于检测材料表面和 近表面的细微缺陷，如
玻璃、陶瓷等。
兰姆波探头
适用于检测复合材料、 胶接结构等特殊材料的
缺陷。
超声波检测仪器的性能指标
频率
超声波的频率决定了检测的分辨率和 穿透能力，应根据不同的检测需求选 择合适的频率。
动态范围
超声波脉冲法的原理是
超声波脉冲法的原理是超声波脉冲法是一种利用超声波传播特性进行材料检测和表征的无损检测技术。
其原理基于超声波在不同物质中的传播速度和反射特性的差异。
超声波脉冲法的工作原理是通过超声波的发射和接收来获取物质的声学特性。
首先，通过一个超声波发射器发出一个脉冲超声波。
这个发射的时间和位置可以通过超声波探头进行控制。
然后，超声波在材料中的传播速度会根据材料的密度和弹性模量等物理特性而发生变化。
当超声波遇到材料的边界或缺陷时，一部分超声波会反射回探头，经过探头的接收器接收。
通过测量超声波传播的时间和幅度，可以确定材料中的物理性质、结构、缺陷等。
当超声波遇到材料的边界或缺陷时，会发生部分反射和折射。
这些反射和折射的信号会通过接收器接收并记录，形成超声波传播的时间和振幅图像，称为A扫图。
通过分析A扫图，可以获得材料内部的结构信息。
此外，对于材料的缺陷检测，超声波脉冲法可以通过信号的强度和时间来识别缺陷的存在。
当超声波遇到材料的缺陷时，会发生一部分能量的散射和吸收，使得接收到的信号振幅变小。
同时，由于超声波传播速度的差异，缺陷处产生的反射信号会在A扫图上表现出不同的位置。
基于超声波脉冲法的原理，可以利用不同的探头和检测方法进行多种材料的无损检测。
例如，对于均匀材料的表征，可以使用纵波和横波的传播时间来计算材料的弹性模量和密度；对于材料的缺陷检测，可以通过分析反射信号的振幅和时间来确定缺陷的大小和位置。
总而言之，超声波脉冲法的原理是基于超声波在材料中的传播速度和反射特性的差异，通过发射和接收超声波来获取材料的声学特性和检测材料中的缺陷。
它是一种非常有效的无损检测技术，在材料科学、工程结构和医学等领域具有广泛的应用。
公共基础知识超声波检测技术基础知识概述
《超声波检测技术基础知识概述》一、基本概念超声波检测技术是一种利用超声波在材料中传播的特性来检测材料内部缺陷、测量材料厚度、确定材料性质等的无损检测方法。
超声波是指频率高于 20kHz 的机械波，其在不同材料中的传播速度、衰减程度和反射特性各不相同，这些特性为超声波检测提供了基础。
超声波检测主要涉及到超声波的发射、传播和接收。
通常使用超声波探头作为发射和接收超声波的装置。
探头中的压电晶体在电信号的激励下产生超声波，并将接收到的超声波信号转换为电信号，以供后续分析处理。
二、核心理论1. 超声波的传播特性- 超声波在均匀介质中沿直线传播，其传播速度取决于介质的弹性模量和密度。
不同材料中的传播速度差异较大，例如在钢中的传播速度约为 5900m/s，在水中的传播速度约为 1480m/s。
- 超声波在传播过程中会发生衰减，衰减的原因主要包括散射、吸收和扩散等。
散射是由于材料中的不均匀性引起的，吸收是由于材料对超声波能量的吸收，扩散则是由于超声波在传播过程中的扩散效应。
- 当超声波遇到不同介质的界面时，会发生反射、折射和透射等现象。
反射波的强度取决于界面两侧介质的声阻抗差异，声阻抗差异越大，反射波越强。
2. 超声波检测原理- 脉冲反射法：通过发射短脉冲超声波，当超声波遇到缺陷或界面时，会产生反射波。
根据反射波的到达时间、幅度和波形等信息，可以确定缺陷的位置、大小和性质。
- 穿透法：将超声波发射探头和接收探头分别放置在被检测材料的两侧，通过检测透射超声波的强度和波形变化，来判断材料内部是否存在缺陷。
- 共振法：利用超声波在被检测材料中产生共振的原理，通过测量共振频率和共振幅度等参数，来确定材料的厚度、弹性模量等性质。
三、发展历程超声波检测技术的发展可以追溯到 19 世纪末期。
当时，人们开始研究超声波的特性和应用。
20 世纪初期，超声波检测技术开始应用于工业领域，主要用于检测金属材料的内部缺陷。
在第二次世界大战期间，超声波检测技术得到了快速发展，被广泛应用于军事工业中，如检测飞机、舰艇等装备的零部件。
超声波检测技术在材料分析中的应用
超声波检测技术在材料分析中的应用超声波检测技术是一种利用超声波对物体进行非破坏性检测的方法。
它可以检测出材料的内部缺陷、结构和性质等信息，被广泛应用于材料分析、结构健康监测、医疗诊断和无损检测等领域。
本文将重点介绍超声波检测技术在材料分析中的应用。
一、超声波检测技术的基础原理超声波是指频率高于人耳听觉范围的声波。
它具有穿透力强、方向性好、反射能力强、传播速度快等特点。
当超声波穿过材料时，受到材料内部的缺陷、结构和性质的影响，从而产生回波信号。
通过对回波信号的分析，可以得到材料内部的信息。
超声波检测技术主要包括发射、接收和分析三个步骤。
首先用发射器向被检测材料发射超声波脉冲，超声波穿过材料并被内部缺陷或界面反射，然后被接收器接收，并转换为电信号。
最后对接收到的信号进行分析和处理，得到材料的内部信息。
二、超声波检测技术在材料分析中的应用1. 检测材料的缺陷和结构超声波检测技术可以检测材料的内部缺陷和结构，如裂纹、气泡、夹杂等，还可以探测材料的界面和厚度等。
通过测量回波信号的幅度、时间和形状等参数，分析材料的缺陷和结构特征，进而确定材料的性能和质量。
2. 分析材料的力学性能和疲劳特性超声波检测技术可以用来测量材料的弹性模量、剪切模量和泊松比等力学性能指标，也可以分析材料的疲劳特性。
对于金属和非金属材料的疲劳裂纹，可以采用超声波检测技术来实现实时监测和预警。
3. 确定材料的非均匀性和高温腐蚀等超声波检测技术可以确定材料的非均匀性和高温腐蚀等问题。
在钢铁、航空航天、核电等行业中，超声波检测技术被广泛应用于对材料的非均匀性进行评估，同时对于高温环境下的材料腐蚀和失效现象也可以进行检测和分析。
三、超声波检测技术的发展方向超声波检测技术目前已经成为了材料分析和无损检测领域中的重要技术手段。
未来，随着超声波技术的不断发展和进步，其应用范围将得到进一步拓展和加强。
同时，超声波检测技术将和其他技术手段进行结合，形成更加全面和准确的检测方案。
超声波无损检测概述
超声波无损检测概述超声波无损检测（Ultrasonic Testing，UT）是一种常用的无损检测方法，广泛应用于材料、结构和设备的评价和质量控制。
它利用超声波的传播特性，通过对材料内部缺陷的检测和测量来评估材料的完整性和性能。
超声波无损检测是一种非破坏性检测方法，不会对被检测材料造成损伤。
它基于超声波在材料中的传播和反射规律进行检测，通过分析声波在材料中的传播速度和幅度的变化，可以探测出材料中的各种缺陷，例如裂纹、夹杂、气泡等。
超声波无损检测的基本原理是利用声波在介质中传播的速度和振动形态来检测材料内部的缺陷。
在超声波检测中，一台超声波探头产生高频的声波短脉冲，并将其发送到被检测材料。
声波的传播速度受材料的密度、弹性模量、导热性等因素影响，当声波遇到材料的界面或内部缺陷时，部分声波能量会反射回来，并由探头接收。
探头接收到的反射波信号经过放大和处理后，可以得到材料中的缺陷信息。
根据声波的传播速度和反射振幅的变化，可以计算出缺陷的深度、大小和位置等参数。
同时，通过对声波的幅度和频率的分析，还可以评估材料的强度、硬度、粘度等性能指标。
超声波无损检测有许多优点。
首先，它是一种无损的检测方法，不会对被测材料造成任何损伤。
其次，超声波可以穿透较厚的材料，对内部缺陷的检测能力强。
此外，超声波的传播速度和振幅变化可以提供丰富的缺陷信息，能够准确评估材料的完整性和性能。
超声波无损检测广泛应用于各个行业和领域。
在制造业中，它常用于对焊缝、铸件、锻件等工件进行质量评估和缺陷检测。
在航空航天领域，它被广泛用于飞机结构、发动机零部件等重要部位的检测。
在能源行业，超声波无损检测可以用于对核电厂设备、水电站管道等进行安全评估。
在建筑行业，它可以用于对混凝土结构、钢桥梁等进行评估和检查。
总之，超声波无损检测是一种高效、可靠的无损检测方法。
它利用超声波在材料中的传播和反射规律，通过分析声波的传播速度和振幅变化，能够检测出材料中的缺陷并评估其完整性和性能。
超声无损检测的工作原理
超声无损检测的工作原理
超声无损检测是利用超声波在材料中传播时受到材料内部缺陷的反射、散射和透射等现象，来检测材料内部缺陷的检测技术。
具体工作原理如下：
1. 发射超声波：将超声波发射器发送出来的超声波通过探头传入被检测物体内部。
2. 受反射：当超声波遇到对象边界或缺陷时，将会发生反射波，这时探头会接收到这个反射波信号。
超声波可以检测到物体内部的各种缺陷，如气孔、夹杂、裂纹等。
3. 接收信号：反射波信号通过探头传回电子仪器中，并将其转化成电信号。
4. 信号处理：通过信号处理器对接收到的信号进行调整和优化，使其更适合于人工或自动分析；
5. 分析结果：通过分析软件进行数据分析和处理，最后得出针对缺陷的定量定性分析结果。
通过上述过程，可以探测出被检测物体内部的缺陷，并获得相应的信号和数据，
从而进行分析评估。
超声波检测技术
CTS-8006
具有6个独立的发射－接收通道, 性能稳定可靠、抗 干扰能力强。仪器配合不同的机械传动装置，可实现 对钢管、钢板、机械零件等的自动化超声探伤。
2. 超声波探头
1)超声波探头功用
• 超声波探头：一种机械能和电能互相转换的换能
器。大多数探头是利用压电效应制作的。
• 超声波探头功能: 发生和接收超声波。
探头 缺陷
Ｔ Ｆ Ｂ
零件
显示器
超声波检测
1.超声波的定义
• 超声波是一种质点振动频率高于20kHz的机械波， 因其频率超过人耳所能听到的声频段（16Hz— 20kHz）而得名超声波。
• 由于能听到的声波频率不高，波长太大，所以用
于机械零件检测时可能在缺陷周围发生绕射而不 能检测出损伤。 • 而超声波频率极高，波长短，不会发生绕射漏检 问题。所以，都用超声波去检测工件缺陷。
2.超声波的特点
• 方向性好
• 穿透能力强
• 能量高
• 反射、折射和波型的转换
3.超声波的分类
1）按质点的振动方向分类 （1）纵波
（2）横波
（3）表面波
（4）板波
(a) 对称型
(b) 非对称型
波的类型 纵波
质点振动特点
传播介质
应 用
质点振动方向平 固、液、气体介 行于波传播方向 质
质点振动方向垂 直于波传播方向 质点作椭圆运动， 椭圆长轴垂直波 传播方向，短轴 平行于波传播方 向 上下表面：椭圆 运动, 中心：纵 向振动
方法早已被人们采用。如，用手拍西瓜，听是否
熟了；敲瓷碗，听是否裂了。声音反映物体内部
某些性质。
• 真正促使人类研究利用超声波进行探测的事件是
泰坦尼克号沉没事件。瑞查得森用在空气和水下
超声波无损检测概述
超声波无损检测概述J I A N G S U U N I V E R SI T Y超声波无损检测概述关键词：超声波检测，无损检测，超声波检测的原理，应用1.引言超声检测是无损检测技术中研究和应用最活跃的方法之一。
通过研究超声波在被检材料中传播时的变化情况来探测材料性能和结构变化。
超声波用于无损检测主要具备以下优点[1]：（1）检测范围广，能够进行金属、非金属和复合材料检测。
（2）波长短、方向性好、穿透能力强、缺陷定位准确、检测深度大。
（3）对人体和周围环境不构成危害。
（4）施加给工件的超声作用应力远低于弹性极限，对工件不会造成损害。
2.超声波无损检测的国内外研究情况和发展趋势2.1 国外研究情况国外对于超声波检测技术的研究始于上世纪二三十年代。
1929 年苏联科学家Sokolov 利用连续超声波的穿透法研制成功了世界上第一台超声波检测装置。
二战期间超声检测装置有了进一步发展，英国和美国分别于1944 年和1946 年成功制造出A 型脉冲发射式超声波探伤仪。
20 世纪50 年代，A 型脉冲反式超声波探伤仪已被广泛用于发达国家的机械、钢铁制造以及造船等工业[2]。
20 世纪60 年代以后，随着电子技术和电子元器件的进步，超声波检测装置也有了较大的改进。
1964 年德国Krautkramer 公司研制成功的小型超声检测设备成为了近代超声探伤技术的标志[3]。
20 世纪80 年代，计算机技术和大规模集成电路得到了快速发展，各公司开始了数字式超声检测装置的研制，特别是Krautkramer 公司生产的便携式数字化超声波探伤仪—USDI 型，代表着超声检测装置向数字化的发展趋势[4]。
目前国外的许多知名公司（如美国的METEC 公司、德国的K—K 公司、西班牙的TECHATOM 公司等）生产的超声检测系统在信号采集、分析和成像处理方面处于世界领先水平[1]。
2.2 国内研究情况20 世纪50 年代，我国开始从国外引进模拟超声检测设备并应用于工业生产中。
超声波无损检测的原理及应用分析
超声波无损检测的原理及应用分析超声波无损检测是一种非常重要的检测技术，它应用广泛，可以在各种场合下进行使用，例如在工业、医疗等领域。
它的主要原理是利用波的反射和传播特性来探测材料的内部缺陷。
以下就超声波无损检测的原理及其应用进行分析。
一、超声波无损检测的原理超声波无损检测技术是将超声波在材料中传递时受到的反射或多次反射及自然传播而产生的声波信号进行分析与处理的一种技术。
它是将高频声波传导到测试对象内部，然后通过检测器记录回波信号的方式来检测材料中的缺陷、裂纹、气泡等问题。
超声波通过材料中传播时的反射和衍射现象，对材料的内部缺陷情况进行探测。
具体来说，超声波通过发射器产生，并从发射器进入被测物体，然后在材料中传播，将发出声波的位置作为基准，声波一旦碰到表面或材料内部存在的缺陷时，就会发生反射并传回发射器。
当发射器和接收器之间存在缺陷时，声波会通过材料中的缺陷而进行反射，反射的声波会被接收器记录下来并进行处理。
接收器可以将检测到的声波转换成图像，这样就可以清晰地看到材料内部缺陷的具体位置和形态，从而判断材料的质量是否达到标准。
二、超声波无损检测的应用超声波无损检测技术广泛应用于各种不同的产业，这些行业包括航空、汽车、钢铁、电力、化工等。
下面我们来详细探讨一下它的应用。
1. 钢铁行业在钢铁行业，超声波检测技术可以用来探测钢铁材料表面和内部的缺陷，例如铸造缺陷、气孔、裂纹等等。
通过超声波检测，可以及早发现缺陷并进行修复和调整，提高钢铁制品的质量和性能。
2. 航空行业在航空行业，超声波检测技术可以用来检测飞机零件和发动机部件，以确保它们的健康状况。
通过对飞机残骸或发动机部件的超声波检测，可以检测出任何的裂纹和缺陷，并且可以通过修复和措施来避免严重事故的发生。
3. 医疗领域在医疗领域，超声波检测技术可以用来检测体内各种病变，例如肿瘤、结节、肝炎、肾病等等。
通过对超声波信号的分析和处理，可以确定病变的类型、位置和程度，从而为医生提供更准确的诊断。
五大无损检测的原理及应用
五大无损检测的原理及应用五大无损检测的原理及应用如下：1. 超声波检测（Ultrasonic T esting, UT）原理：超声波通过材料中的传播而发生不同程度的反射、折射、衍射等现象，通过对反射回波和传播时间的测量，可以判断材料内部是否存在缺陷。
应用：超声波检测广泛应用于金属材料的缺陷检测，如焊接接头、铸件、锻件等。
在航空航天、船舶制造、石油化工等领域中有着重要的应用。
2. 磁粉检测（Magnetic Particle Testing, MT）原理：在被检测材料的表面施加直流或交流磁场，通过涂覆磁粉或喷射磁粉，当磁粉聚集在材料表面附近的缺陷处时，形成可见的磁粉堆积痕迹。
应用：磁粉检测用于检测表面和近表面的裂纹、裂纹痕迹以及其他磁性材料的缺陷。
广泛应用于航空、电力、汽车、船舶等行业。
3. 渗透检测（Dye Penetrant Testing, PT）原理：将高表面张力的渗透液涂覆在被检材料表面，经过适当的渗透时间后，渗透液会通过缺陷的毛细作用进入缺陷内部，再通过涂上显色剂和溶剂，显示缺陷的位置和形状。
应用：渗透检测适用于检测金属和非金属表面的细小裂纹、孔洞以及其他缺陷。
常用于航空、汽车、造船和金属制造等领域。
4. X射线检测（X-ray Testing, RT）原理：通过X射线的穿透、吸收和散射，检测材料内部的缺陷。
传统的X射线检测主要基于矢量模型，现代技术越来越多地使用CT（计算机断层扫描）技术。
应用：X射线检测广泛应用于检测金属和非金属材料的内部缺陷，如焊接缺陷、夹杂物、孔洞等。
在航空航天、核能、汽车、电子等行业中得到重要应用。
5. 热波无损检测（Thermal/Infrared T esting, IR）原理：基于材料或构件的热学性质差异，检测材料内部的缺陷或异物。
通过测量材料散热或吸热的温度变化，获得缺陷位置及性质的信息。
应用：热波无损检测适用于检测钢铁、塑料、陶瓷和复合材料等材料的内部和表面缺陷。
超声波无损检测原理及应用
20
超声检测技术
•
斜角探伤法是将纵波通过楔块、水等介质倾斜的入
射至工件的探测面，利用波型转换得到横波进行检测
的方法
•
该法是利用横波进行探伤，故又称横波法
•
横波法主要用于管材、焊缝等的检测
对于其他的工件的检测，则经常作为一
种有效的辅助手段。
21
超声波无损检测原理及应用
7
超声波无损检测原理及应用
1
超声检测的基本原理
2
超声检测设备
3
超声检测技术
4
超声检测的应用
5
超声检测的新近进展
8
超声检测设备
• 1.超声波检测仪
按
超
声
波
的
连
续
性
分
1
2
3
1.脉冲波检测仪
周期性的发射不连
续且频率固定的超
声波
根据超声波的传播
时间及幅度
2.连续波检测仪
周期性的发射连续
且频率不变的超声
波
患，操作安全
4
超声检测基本原理
• 3.超声波的产生和接收
声波是一种机械波，超声波是一种频率
很高的声波。使用具有压电或磁致伸缩
效应的材料便可产生超声波。当在压电
材料两面的电极上加上电压，他就会按
照电压的正负和大小，在厚度方向产生
伸、缩的特点。利用这一性质，若加上
超声波的接收是同超声波的发射完全
高频电压，就会产生高频伸缩现象。如
• 4.耦合剂
作用：排除探头与工件表面的空气，使超声波能有效的传入工件，以便检测
减小探头与工件表面的摩擦，延长探头的使用寿命。
超声波无损检测实验报告
超声波无损检测实验报告一、实验目的本次超声波无损检测实验的主要目的是通过使用超声波检测技术，对给定的试件进行检测，以确定其内部是否存在缺陷，并对缺陷的位置、大小和形状进行评估。
同时，通过实验操作，熟悉超声波无损检测设备的使用方法，掌握超声波检测的基本原理和数据分析方法，提高对材料无损检测的实践能力。
二、实验原理超声波无损检测是利用超声波在材料中的传播特性来检测材料内部缺陷的一种方法。
当超声波在均匀介质中传播时，其传播速度、波长和频率等参数保持不变。
然而，当超声波遇到缺陷时，会发生反射、折射、散射等现象，导致超声波的传播路径和能量发生变化。
通过接收和分析这些变化，可以判断材料内部是否存在缺陷以及缺陷的相关信息。
超声波在材料中的传播速度与材料的弹性模量、密度等物理参数有关。
对于特定的材料，可以通过测量超声波的传播时间和传播距离来计算其传播速度。
同时，根据反射波的到达时间和幅度，可以确定缺陷的位置和大小。
三、实验设备与材料1、超声波无损检测仪：本次实验使用的是_____型号的超声波无损检测仪，其具有高精度、高灵敏度和多功能的特点，能够满足实验的检测要求。
2、探头：选用了_____频率的直探头和斜探头，分别用于检测不同类型的缺陷。
3、试件：准备了若干个含有不同类型和大小缺陷的金属试件，如钢板、钢管等。
4、耦合剂：使用了_____耦合剂，以保证超声波能够有效地传入试件内部。
四、实验步骤1、仪器准备开启超声波无损检测仪，进行预热和校准。
设置检测参数，如探头频率、增益、扫描范围等。
2、试件表面处理用砂纸打磨试件表面，去除氧化层和污垢，保证探头与试件之间良好的耦合。
3、涂抹耦合剂在试件检测表面均匀涂抹耦合剂，减少超声波的能量损失。
4、探头安装将直探头或斜探头安装在检测仪的探头上，并确保探头与试件表面垂直或成一定角度。
5、检测操作手持探头在试件表面缓慢移动，观察检测仪屏幕上的波形变化。
对可疑区域进行重点检测，记录反射波的位置、幅度和形状等信息。
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第1章绪论1.1超声检测的定义和作用指使超声波与试件相互作用，就反射、透射和散射的波进行研究，对试件进行宏观缺陷检测、几何特性测量、组织结构和力学性能变化的检测和表征，并进而对其特定应用性进行评价的技术。
作用：质量控制、节约原材料、改进工艺、提高劳动生产率1.2超声检测的发展简史和现状利用声响来检测物体的好坏利用超声波来探查水中物体1910‘利用超声波来对固体内部进行无损检测1929年，前苏联Sokolov 穿透法1940年，美国的Firestone 脉冲反射法20世纪60年代电子技术大发展20世纪70年代，TOFD20世纪80年代以来，数字、自动超声、超声成像我国始于20世纪50年代初范围专业队伍理论及基础研究标准超声仪器差距1.3超声检测的基础知识次声波、声波和超声波声波：频率在20～20000Hz之间次声波、超声波对钢等金属材料的检测，常用的频率为0.5～10MHz超声波特点：方向性好能量高能在界面上产生反射、折射、衍射和波型转换穿透能力强超声检测工作原理主要是基于超声波在试件中的传播特性声源产生超声波，采用一定的方式使超声波进入试件；超声波在试件中传播并与试件材料以及其中的缺陷相互作用，使其传播方向或特征被改变；改变后的超声波通过检测设备被接收，并可对其进行处理和分析；根据接收的超声波的特征，评估试件本身及其内部是否存在缺陷及缺陷的特性。
超声检测工作原理脉冲反射法：声源产生的脉冲波进入到试件中——超声波在试件中以一定方向和速度向前传播——遇到两侧声阻抗有差异的界面时部分声波被反射——检测设备接收和显示——分析声波幅度和位置等信息，评估缺陷是否存在或存在缺陷的大小、位置等。
通常用来发现和对缺陷进行评估的基本信息为：1、是否存在来自缺陷的超声波信号及其幅度；2、入射声波与接收声波之间的传播时间；3、超声波通过材料以后能量的衰减。
超声检测的分类原理：脉冲反射、衍射时差法、穿透、共振法显示方式：A 、超声成像（B C D P）波型：纵波、横波、表面波、板波耦合方式：直接接触法、液浸法、EMA按探头个数：单、双、多按人工干预的程度分类：手工检测、自动检测超声检测的优点适用于金属、非金属和复合材料等多种制件的无损检测；穿透能力强，可对较大厚度范围内的试件内部缺陷进行检测。
如对金属材料，可检测厚度为1～2mm的薄壁管材和板材，也可检测几米长的钢锻件；缺陷定位较准确；对面积型缺陷的检出率较高；灵敏度高，可检测试件内部尺寸很小的缺陷；检测成本低、速度快，设备轻便，对人体及环境无害，现场使用较方便。
超声检测的局限性对试件中的缺陷进行精确的定性、定量仍须作深入研究；对具有复杂形状或不规则外形的试件进行超声检测有困难；缺陷的位置、取向和形状对检测结果有一定影响；材质、晶粒度等对检测有较大影响；以常用的手工A型脉冲反射法检测时结果显示不直观，且检测结果无直接见证记录。
超声检测的适用范围非常广从检测对象的材料来说，可用于金属、非金属和复合材料；从检测对象的制造工艺来说，可用于锻件、铸件、焊接件、胶结件等；从检测对象的形状来说，可用于板材、棒材、管材等；从检测对象的尺寸来说，厚度可小至1mm，也可大至几米；从缺陷部位来说，既可以是表面缺陷，也可以是内部缺陷。
2.1机械振动与机械波机械振动物体（或物体的一部分）在某一中心位置两侧所做的往复运动，就叫做机械振动。
振动的基本概念振动产生的必要条件：物体一离开平衡位置就会受到回复力的作用；阻力要足够小。
振动的过程物体（或质点）在受到一定力的作用下，将离开平衡位置，产生一个位移；该力消失后，在回复力作用下，它将向平衡位置运动，并且还要越过平衡位置移动到相反方向的最大位移位置，然后再向平衡位置运动。
这样一个完整运动过程称为一个“循环”或叫一次“全振动”。
振动的分类周期性振动：每经过一定时间后，振动体总是回复到原来的状态（或位置）的振动非周期性振动：不具有上述周期性规律的振动振动的表征参数周期、频率（振动的快慢），振幅（振动的强弱）振幅A ——振动物体离开平衡位置的最大距离，叫做振动的振幅，用A 表示。
周期T ——当物体作往复运动时完成一次全振动所需要的时间，称为振动周期，用T 表示。
常用单位为秒（s ）。
对于非周期性振动，往复运动已不再是周期性的，但周期这个物理量仍然可以反映这种运动的往复情况。
频率f ——振动物体在单位时间内完成全振动的次数，称为振动频率，用f 表示。
常用单位为赫兹（Hz ）,1赫兹表示1秒钟内完成1次全振动，即1Hz=1次/秒。
此外还有千赫（kHz ），兆赫（MHz ）。
1、谐振动回复力振子在振动过程中，所受重力与支持力平衡，振子在离开平衡位置 O 点后，只受到弹簧的弹力作用，这个力的方向跟振子离开平衡位置的位移方向相反，总是指向平衡位置，所以称为回复力。
胡克定律在弹簧发生弹性形变时，弹簧振子的回复力F 与振子偏离平衡位置的位移x 大小成正比，且方向总是相反，即： 谐振动举例：谐振动的运动方程：质点M 的水平位移y 和时间t 的关系式：式2－3 F kx=-谐振动：位移随时间的变化符合余弦（或正弦）规律的振动。
谐振动的特点：1、回复力与位移成正比而方向相反，总是指向平衡位置。
2、是一种理想化的运动，振动过程中无阻力，所以振动系统机械能守恒。
3、谐振动的振幅、频率和周期保持不变，其频率为振动系统的固有频率，是最简单、最基本的一种振动，任何复杂的振动都可视为多个谐振动的合成2、阻尼振动谐振动是理想条件下的振动，即不考虑摩擦和其它阻力的影响。
任何实际物体的振动，总要受到阻力的作用。
由于克服阻力做功，振动物体的能量不断减少。
同时，由于在振动传播过程中，伴随着能量的传播，也使振动物体的能量不断地减少。
不符合机械能守恒定律振幅或能量随时间不断减少的振动称为阻尼振动。
超声探头晶片后粘贴阻尼块3、受迫振动受迫振动：物体受到周期性变化的外力作用时产生的振动。
如缝纫机上缝针的振动，汽缸中活塞的振动和扬声器中纸膜的振动等。
受迫振动刚开始时情况很复杂，经过一段时间后达到稳定状态，变为周期性的谐振动。
其振动频率与策动力频率相同，振幅保持不变。
受迫振动的振幅与策动力的频率有关。
共振：当策动力频率P与受迫振动物体固有频率相同时，振幅最大。
探头：使高频电脉冲的频率等于压电晶片的固有频率，从而产生共振，这时压电晶片的电声能量转换效率最高。
受迫振动物体受到策动力作用，不符合机械能守恒。
超声探头中的压电晶片在发射超声波时：在高频电脉冲激励下产生受迫振动；在起振后受到晶片背面吸收块的阻尼作用，因此又是阻尼振动2.1.2 机械波机械波的产生振动的传播过程，称为波动。
波动分为机械波和电磁波两大类。
机械波的产生与传播过程如图1.3所示的固体弹性模型。
质点间以弹性力联系在一起的介质称为弹性介质。
（固体、液体、气体）当外力F作用于质点A时，A就会离开平衡位置，这时A周围的质点将对A产生弹性力使A回到平衡位置。
当A回到平衡位置时，具有一定的速度，由于惯性A不会停在平衡位置，而会继续向前运动，并沿相反方向离开平衡位置，这时A又会受到反向弹性力，使A又回到平衡位置，这样质点A在平衡位置来回往复运动，产生振动。
与此同时，A周围的质点也会受到大小相等方向相反的弹性力的作用，使它们离开平衡位置，并在各自的平衡位置附近振动。
这样弹性介质中一个质点的振动就会引起邻近质点的振动，邻近质点的振动又会引起较远质点的振动，于是振动就以一定的速度由近及远地传播开来，从而就形成了机械波。
液体和气体不能用上述弹性力的模型来描述，其弹性波是在受到压力时体积的收缩和膨胀产生的。
产生机械波的两个基本条件（1）要有作机械振动的波源。
（2）要有能传播机械振动的弹性介质机械振动与机械波的关系互相关联，振动是产生机械波的根源，机械波是振动状态的传播。
波动中介质各质点并不随波前进，而是按照与波源相同的振动频率在各自的平衡位置上振动，并将能量传递给周围的质点。
因此，机械波的传播不是物质的传播，而是振动状态和能量的传播。
机械波的主要物理量（1）周期T和频率f：为波动经过的介质质点产生机械振动的周期和频率，机械波的周期和频率只与振源有关，与传播介质无关。
波动频率也可定义为波动过程中，任一给定点在1秒钟内所通过的完整波的个数，与该点振动频率数值相同，单位为赫兹（Hz）。
（2）波长：波经历一个完整周期所传播的距离，称为波长，用表示。
同一波线上相邻两振动相位相同的质点间的距离即为波长。
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。
波长的常用单位为米（m）或毫米（mm）。
（3）波速C：波动中，波在单位时间内所传播的距离称为波速，用C表示。
常用单位为米/秒（m/s）或千米/秒（km/s）。
波速、波长和频率的关系式：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。
波动方程当振源作谐振动时，所产生的波是最简单最基本的波。
假设某一机械波在理想无吸收的均匀介质中沿x 轴正向传播，如图1.4所示。
波速为C，在波线上取O点为计算距离x的原点，设O点的振动方程为：图2.6 波动方程推导图当振动从O点传播到B点时，B点开始振动，由于振动从O点传播到B点需要时间x/c秒，因此B点的振动滞后于O点x/c秒。
即B点在t时刻的位移等于O点在（tx/c）时刻的位移：波动方程，描述了波动过程中波线上任意一点在任意时刻的位移情况。
2.2 波的类型2.2.1 按波型分类根据波动传播时介质质点的振动方向相对于波的传播方向的不同，可将波动分为多种波型，在超声检测中主要应用的波型有纵波、横波、表面波和板波等。
1、纵波L✶介质中质点的振动方向与波的传播方向互相平行的波，称为纵波，用L表示。
✶纵波中介质质点受到交变拉压应力作用并产生伸缩形变，故纵波亦称为压缩波。
而且，由于纵波中的质点疏密相间，故又称为疏密波。
✶凡能承受拉伸或压缩应力的介质都能传播纵波。
固体介质能承受拉伸或压缩应力，因此固体介质可以传播纵波。
液体和气体虽然不能承受拉伸应力，但能承受压应力产生容积变化，因此液体和气体介质也可以传播纵波。
2、横波S（T）✶介质中质点的振动方向与波的传播方向互相垂直的波，称为横波，用S或T表示。
✶横波中介质质点受到交变的剪切应力作用并产生切变形变，故横波又称为切变波。
✶只有固体介质才能承受剪切应力，液体和气体介质不能承受剪切应力，故横波只能在固体介质中传播，不能在液体和气体介质中传播。
✶机械波课件\g2wlkj-10\横波和纵波的传播.swf2.2.1 按波型分类3.表面波R✶当介质表面受到交变应力作用时，产生沿介质表面传播的波，称为表面波，常用R表示，如图1.7所示。
表面波是瑞利1887年首先提出来的，因此表面波又称瑞利波。