超声脉冲传输测试方法
超声波传播速度的测量
超声波在固体中传播速度的测量在固体中传播的声波是很复杂的，它包括纵波、横波、扭转波、弯曲波、表面波等，而且各种声速都与固体棒的形状有关，金属棒一般为各向异性结晶体，沿任何方向可有三种波传播。
【实验目的】1、学会用时差法测定超声波在固体中的传输速度。
2、学会用逐差法处理实验数据。
3、熟悉数字示波器等仪器的使用。
【实验原理】时差法测量原理：在实际工程中，时差法测量声速得到广泛的应用。
时差法测试声速的基本原理是基于速度V=距离S/时间T，通过在已知的距离内计测声波传播的时间；从而计算出声波的传播速度，在一定的距离之间由控制电路定时发出一个声脉冲波，经过一段距离的传播后到达接收换能器。
接收到的信号经放大，滤波后由高精度计时电路求出声波从发出到接收这个在介质传播中经过的时间，从而计算出在某一介质中的传播速度。
只因为不用目测的方法，而由仪器本身来计测，所以其测量精度相对于前面两种方法要高。
同样在液体中传播时，由于只检测首先到达的声波的时间，而与其它回波无关，这样回波的影响比较小，因此测量的结果较为准确，所以工程中往往采用时差法来测量。
连续波经脉冲调制后由发射换能器发射至被测介质中，声波在介质中传播，经过t时间后，到达L距离处的接收换能器。
由运动定律可知，声波在介质中传播的速度可由以下公式求出：速度V=距离L/时间t。
通过测量二换能器发射接收平面之间距离L和时间t ,就可以计算出当前介质下的声波传播速度。
图5-5 发射波与接收波【仪器与器材】SVX-7声速测试仪信号源、SV-DH-7A型测试架、数字示波器、材料样品（有机玻璃棒、铝棒等）【实验内容与步骤】1、时差法测量超声波在固体中传播速度步骤图5-6 时差法测量超声波在固体中传播速度接线图（1）按图5-6接线，将测试方法设置到脉冲波方式将，接收增益调到适当位置（一般为最大位置），以计时器不跳字为好。
（2）将发射换能器发射端面朝上竖立放置于托盘上，在换能器端面和固体棒的端面上涂上适量的耦合剂，再把固体棒放在发射面上，使其紧密接触并对准，然后将接收换能器接收端面放置于固体棒的上端面上并对准，利用接收换能器的自重与固体棒端面接触。
实验四十超声波波速测量
实验九 超 声 波 波 速 测 量声波是一种在弹性媒质中传播的纵波。
对超声波（频率超过2×104Hz 的声波）传播速度的测量在超声波测距、测量气体温度瞬间变化等方面具有重大意义。
超声波在媒质中的传播速度与媒质的特性及状态因素有关。
因而通过媒质中声速的测定，可以了解媒质的特性或状态变化。
例如，测量氯气（气体）、蔗糖（溶液）的浓度、氯丁橡胶乳液的密度以及输油管中不同油品的分界面等等，这些问题都可以通过测定这些物质中的声速来解决。
可见，声速测定在工业生产上具有一定的实用意义。
同时，通过液体中声速的测量，了解水下声纳技术应用的基本概念。
一 实 验 目 的（1）用共振干涉法和相位比较法测量声速。
（2）了解压电陶瓷换能器的功能。
（3）进一步熟悉示波器的使用。
（4）通过用时差法对多种介质的测量，了解声纳技术的原理及其重要的实用意义。
二 实 验 原 理由波动理论得知，声波的传播速度v 与声波频率f 和波长λ之间的关系为λf v =。
所以只要测出声波的频率和波长，就可以求出声速。
其中声波频率可由产生声波的电信号发生器的振荡频率读出，波长则可用共振法．．．和相位比较法．．．．．进行测量。
时差法可通过测量某一定间隔距离声音传播的时间来测量声波的传播速度。
1．压电陶瓷换能器本实验采用压电陶瓷换能器来实现声压．．和电压．．之间的转换。
它主要由压电陶瓷环片、轻金属铅（做成喇叭形状，增加辐射面积）和重金属（如铁）组成。
压电陶瓷片由多晶体结构的压电材料锆钛酸铅制成。
在压电陶瓷片的两个底面加上正弦交变电压，它就会按正弦规律发生纵向伸缩，从而发出超声波。
同样压电陶瓷可以在声压的作用下把声波信号转化为电信号。
压电陶瓷换能器在声—电转化过程中信号频率保持不变。
如图1所示，S 1作为声波发射器，它把电信号转化为声波信号向空间发射。
S 2是信号接收器，它把接收到的声波信号转化为电信号供观察。
其中S 1是固定的，而S 2可以左右移动。
三种测试方法测试声速
三种测试方法测试声速一、实验目的掌握测量声速的几种方法实际测量声速二、实验仪器SV-DH系列声速测试仪为观察、研究声波在不同介质中传播现象，测量这些介质中声波传播速度的专用仪器。
它们都由声速专用测试架及专用信号源二部分组成。
仪器可用于大学基础物理实验。
SV-DH系列声速测试仪不但覆盖了基础物理声速实验中常用的二种测试方法，而且，在上述常规测量方法基础上还可以用工程中实际使用的声速测量方法时差法进行测量。
在时差法工作状态下，使用示波器，可以非常明显、直观地观察声波在传播过程中经过多次反射、叠加而产生的混响波形。
型号与组成SV-DH系列声速测试仪是由声速测试仪（测试架）和声速测试仪信号源二个部分组成。
下列声速测试仪都可增加固体声速测量装置，用于固体声速的测量。
对于声速测试架，有以下型号：SV-DH-3型声速测定仪（支架式、千分尺读数）；SV-DH-3A型声速测定仪（支架式、数显容栅尺读数）；SV-DH-5型声速测定仪（液槽式、千分尺读数）；SV-DH-5A型声速测定仪（液槽式、数显容栅尺读数）；SV-DH-7型声速测定仪（液槽可脱卸、千分尺读数）。
SV-DH-7A型声速测定仪（液槽可脱卸、数显容栅尺读数）。
对于信号源，有以下型号：SVX-3型声速测定信号源（频率范围20kHz～45kHz，带时差法测量脉冲信号源）；SVX-5型声速测定信号源（频率范围20kHz～45kHz，带时差法测量脉冲信号源）；SVX-7型通用信号源（频率范围50Hz～50KHz、带时差法测量脉冲信号源）；图1列出SVX-5、SVX-7声速测试仪信号源面板，图2为声速测试仪外形示意图。
图调节旋钮的作用：信号频率：用于调节输出信号的频率；发射强度：用于调节输出信号电功率（输出电压）；接收增益：用于调节仪器内部的接收增益。
图2 声速测试架外形示意图主要技术参数1. SV-DH声速测试仪1.1 环境适应性：工作温度10～35℃；相对湿度25～75%。
专题实验-超声波测试原理及应用
1
tan 1 ( LB1
LA1 H
L )
（1.7
实验内容及要求 1． 测量直探头的延迟 利用 CSK-IB 试块 60 毫米的厚度进行测量。多次测量，求平均值。 2． 测量脉冲超声波频率和波长 利用 CSK-IB 试块 40 毫米厚度的 1 次回波进行测量；测量脉冲波 4 个振动周期的时间 t，
(3.10) (3.11)
实验内容及要求 1． 测量直探头的扩散角 利用 CSK-IB 试块横孔 A 和 B 进行测量，画出声束图形。 2． 探测 CSK-IB 试块中缺陷 C 的深度 利用直探头，采用绝对测量方法测量；多次测量，求平均值。 3． 探测 CSK-IB 试块中缺陷 D 的深度和距试块右边沿的距离 先测量斜探头的延迟、入射点、折射角和声速，在探测缺陷。
量（或已知）探头在该材质中的折
射角和声速。通常我们利用与被测
材料同材质的试块中两个不同深度
的横孔对斜探头的延迟、入射点、
折射角和声速进行测量。
参看图 3.5，A、B 为试块中的
两个横孔，让斜探头先后对正 A 和
B，测量得到它们的回波时间 tA、tB，
探头前沿到横孔的水平距离分别为
xA、xB，已知它们的深度为 HA、
实验三、超声波探测
实验方案 1． 声束扩散角的测量 如图 3.3 所示，利用直探头分别找到 B1 通孔对应的回波，移动探头使回波幅度最大，
并记录该点的位置 x0 及对应回波的幅度；然后向左边移动探头使回波幅度减小到最大振幅 的一半，并记录该点的位置 x1；同样的方法记录下探头右移时回波幅度下降到最大振幅一 半对应点的位置 x2；则直探头扩散角为：
图 2.1 纵波延迟测量
（1）直探头延迟测量（参看实验一）。 （2）斜探头延迟测量 参照图 2.2 把斜探头放在试块上，并使探头靠近试块正面，使探头的斜射声束能够同时 入射在 R1 和 R2 圆弧面上。适当设置超声波实验仪衰减器的数值和示波器的电压范围与时 间范围。在示波器上同时观测到两个弧面的回波 B1 和 B2。测量它们对应的时间 t1 和 t2。由 于 R2=2R2，因此斜探头的延迟为：
超声波流量计工作原理及分类和选型应用
超声波流量计工作原理及分类和选型应用2022年12月13日05:05生意社生意社12月13日讯一、CCS超声波流量计的工作原理及分类超声波流量计是一种利用超声波脉冲来测量流体流量的速度式流量仪表，如果在现场配以温度、压力仪表，经过密度补偿，还可以求得质量流量。
当超声波在流动的介质中传播的时候，相对于固定的坐标系统而言（如管道中的管壁），其声波的某些声学特性与静止介质中的声特性是不同的，在其基础上又叠加上了流体的流速信息，因而根据超声波某些声学特性随流速的变化就可以求出介质的流速。
超声波流量计根据测量原理的不同，种类较多，大致可以分为以下几类：1.传播速度法（时差法、相位差法和频差法）2.多普勒法3.相关法4.波束偏移法等。
但是目前最常采用的测量方法主要有两类：时差法和多普勒效应法。
同时，根据超声波流量计使用场合不同，可以分为固定式超声波流量计和便携式超声波流量计二、超声波流量计的选型应用根据原理不同：1、多谱勒式超声波流量计的选型多普勒法超声波流量计依靠水中杂质的反射来测量水的流速，因此适用于杂质含量较多的脏水和浆体，如城市污水、污泥、工厂排放液、杂质含量稳定的工厂过程液等，而且可以测量连续混入气泡的液体。
但是根据测量原理，被测介质中必须含有一定数量的散射体（颗粒或气泡），否则仪表就不能正常工作。
2、时差式超声波流量计的选型目前生产最多、应用范围最广泛的是时差式超声波流量计。
它主要用来测量洁净的流体流量，在自来水公司和工业用水及江河水、回用水领域，得到广泛应用。
时差式超声波流量计此外可以测量杂技含量不高(杂质含量小于10g/L，粒径小于1mm)的均匀流体，如污水等介质的流量，但不能测量含有影响超声波传播的连续混入气泡或体积较大固体物的液体。
在这种情况下应用，应在换能器的上游进行消气、沉淀或过滤。
在悬浮颗粒含量过多或因管道条件致使超声信号严重衰减而不能测量时，有时可以试降低换能器频率，予以解决。
而且精度可达±1%。
超声波检测技术及应用
超声波检测技术及应用超声波检测技术是一种利用超声波在被测对象内部传播的特性来进行材料或结构检测的无损检测技术。
它通过发射超声波脉冲到被测材料中，然后接收由缺陷或界面反射回来的超声波信号进行分析，从而判断材料或结构的质量和完整性。
超声波检测技术有许多应用领域，包括工业控制、材料科学、医学诊断等。
在工业控制领域，超声波检测技术被广泛应用于噪声测试、材料检测、流体检测等。
例如，在汽车制造中，超声波检测可以用于检测车身的焊接质量，以及发动机零部件的质量，以确保产品的安全性和可靠性。
在材料科学领域，超声波检测技术可以用于材料的强度、硬度、密度及物理结构等性能的测试与评价。
通过对超声波的传播速度和衰减情况进行分析，可以得出材料的各种物理性质参数，从而指导材料的选择和使用。
在医学诊断领域，超声波检测技术是一种常用的无创性检测方法。
通过超声波探头对人体进行扫描，可以获得人体内部组织和器官的影像，并能检测到人体内部的各种病变和异常情况。
超声波检测技术在妇科、心脏病学、肿瘤学等领域具有重要的应用价值。
超声波检测技术的应用还延伸到了环境保护领域。
例如，在水质监测中，超声波检测可以用于测量水中溶解氧和氨氮的含量，从而评估水的质量和污染程度。
超声波检测还可以用于检测污水处理厂中的管道和设备的损坏情况，提高污水处理的效率和安全性。
总之，超声波检测技术是一种非破坏性、高效、可靠的检测方法，具有广泛的应用前景。
通过不断的研究和技术创新，相信超声波检测技术在各个领域的应用会越来越广泛，为社会的发展和进步做出更大的贡献。
超声声速的测量
超声声速的测量超声声速的测量是一种常见的非破坏性测试方法，用于确定材料中超声波的传播速度。
在工程和科学领域中，超声声速的测量被广泛应用于材料的质量控制、缺陷检测和结构健康监测等方面。
首先，我们来了解一下超声波的产生和传播。
超声波是指频率高于人耳能听到的最高频率（20kHz）的声波，通常位于20kHz至1GHz之间。
超声波可以通过压电晶体电声转换器产生，压电晶体具有压电效应，即当施加电压或力时，晶体会发生形变。
晶体振动的频率和声波频率相同，从而产生超声波。
在进行超声声速测量之前，需要选择一种合适的超声传感器。
目前市场上常见的超声传感器有探头式传感器和传感器阵列。
探头式传感器通常由单个发射/接收元件组成，适用于简单的物体测试。
传感器阵列由多个发射/接收元件组成，能够实现多通道扫描，适用于复杂结构的测试。
测量超声声速的常见方法有脉冲回波法和相位比较法。
下面我们来详细介绍这两种方法。
脉冲回波法是最常用的超声声速测量方法之一。
该方法使用单发单收的方式，发射一个超声脉冲波，经过材料后反向传播并被接收器接收。
通过测量从发射到接收的时间间隔，可以计算出超声波在材料中的传播时间，再根据材料的厚度，就可以得到超声声速。
相位比较法是一种更精确的超声声速测量方法。
该方法使用单发多收的方式，发射两个超声波脉冲波，分别经过材料后被多个接收器接收。
通过比较两个超声波的到达时间差，可以计算出超声波在材料中的传播时间差。
再根据材料的厚度和传播时间差，就可以得到超声声速。
在进行超声声速测量时，需要注意以下几个因素。
首先是材料的特性，不同材料的超声声速不同，因此需要根据具体材料来选择超声传感器和测量方法。
其次是材料的温度和湿度，这些因素会对超声波的传播速度产生影响，需要进行修正。
还有传感器的位置和角度，需要保证传感器与材料的接触面光滑并且紧密贴合，避免气隙产生干扰。
总之，超声声速的测量是一种重要的非破坏性测试方法，可以应用于各个领域中。
混凝土强度超声波平测法检测技术
混凝土强度超声波平测法检测技术摘要：改革开放以来我国经济发展迅速，建筑行业更是异军突起成为支撑我国经济不断进步的重要动力。
随着建筑水平的提升，人们对建筑工程质量要求愈发严格，建筑企业要想在激烈的市场竞争中占有一席之地，就必须采取有效措施提升建筑工程质量。
当前混凝土是建筑工程的主要建筑材料，其质量、性能很大程度上决定了工程整体的质量水平，因此施工单位应当强化对混凝土质量的控制。
混凝土强度是混凝土结构的主要指标，是建筑工程建设中应当关注的重点。
施工企业应当强化对混凝土强度的检测，通过有效的检测技术方法获得真实准确的混凝土强度数据。
关键词：混凝土强度；超声波平测法；检测技术近年来建筑行业竞争愈发激烈，建筑企业逐渐加强了工程质量的重视，混凝土结构是当前建筑工程中的主要结构类型，也是当前建筑企业应当关注的重点。
混凝土强度是衡量混凝土结构的主要指标，当前的混凝土强度测量中存在较多方法，其中混凝土超声波平测法是众多方法中应用较为广泛并且测量精确度高的方法。
施工企业应当在施工实践中科学有效的运用混凝土超声波平测法，进而有效提升混凝土强度数据的准确性。
一、当前混凝土强度测量常用方法（一）回弹法根据混凝土表面的回弹强度对结构混凝土强度进行推算是回弹法的基本原理。
有很多因素会对回弹法测强造成影响，混凝土碳化是影响最大的因素。
混凝土表面在碳化的情况下会具有更高的硬度，因而产生更大的回弹值，在硬化年龄期增长的过程中，一旦碳化现象产生于混凝土表面，其硬度就会随之增加，回弹值与强度增加率之间的平衡就会被打破。
尤其是在检测就建筑物时碳化的影响更大。
另外，龄期、混凝土的含水率、养护方法和湿度、成型工艺、配合比、原材料也会对回弹法测强造成影响。
回弹法具有精度相对较差的缺点，因此使用单一的回弹法进行混凝土强度测量效果不理想。
（二）钻芯法在混凝土结构构件上直接钻取芯样，并对经过处理的芯样进行抗压强度试验，进而对混凝土实际抗压强度进行确定是钻芯法的基本过程。
大学物理实验超声波测声速中国地质大学长城学院
实验仪器（2）- 双踪示波器
Y (X) 轴位移
X轴位移
扫描 频率 微调
扫描频 率调节
触发 电平
Y轴 增益 Y (X) 轴增益
Y (X) 轴输 入
Y轴 位移
Y轴 输入
实验仪器（3）- 信号发生器
波形选择 波段选择
频率显示
频率调 节
输出振幅调节
实验原理
1.声波在空气中的传播速度（温度为t）：
0
改变两只换能器间的距离，同时用示波器监测接收器 上的输出电压幅度变化，可观察到电压幅度随距离周期性 的变化。 相邻两次最大电压之间的位置差的绝对值应等于声波 波长的二分之一。
2
实验原理
2、相位比较(行波)法测声速 当接收器和发射器的距离变化等于一个波长时，则发射与 接收信号之间的相位差也正好变化一个周期(即ΔΦ=2π)，相 同的图形就会出现。所以，当准确观测相位差变化一个周期时 接收器移动的距离，即可得出其对应声波的波长λ，再根据声 波的频率，即可求出声波的传播速度
3、用逐差法计算出波长值，数据记录与计算用列表法进 行，对实验结果进行不确定度估算。记下室温，在此 温度下空气中声速的理论值，实验结果与理论值比较， 计算百分误差。最后，实验结果用标准形式表示。
思考题及注意事项
1、实验时怎样找到超声换能器的谐振频率？ 2、用相位比较法和共振干涉法测量波长时有什么区别？ 3、用弦振动法可以测量波在弦上传播的速度，比较好的 办法是测量形成驻波时波节间的距离，而不是测量波 腹间的距离，为什么？ 4、实验中采用逐差法处理数据有什么好处？怎样用作图 法和最小二乘法处理数据？
超声波测声速
实验目的
1．了解超声换能器的工作原理和功能； 2．学习不同方法测定声速的原理和技术； 3．熟悉测量仪和示波器的调节使用； 4．测定声波在空气的传播速度。
实验八超声波
实验八超声波实验超声波是频率在2⨯104Hz~1012Hz的声波。
超声广泛存在于自然界和日常生活中，如老鼠、海豚的叫声中含有超声成分，蝙蝠利用超声导航和觅食；金属片撞击和小孔漏气也能发出超声。
超声波测试把超声波作为一种信息载体，它已在海洋探查与开发、无损检测与评价、医学诊断等领域发挥着不可取代的独特作用。
例如，在海洋应用中，超声波可以用来探测鱼群或冰山、潜艇导航或传送信息、地形地貌测绘和地质勘探等。
在检测中，利用超声波检验固体材料内部的缺陷、材料尺寸测量、物理参数测量等。
在医学中，可以利用超声波进行人体内部器官的组织结构扫描（B超诊断）和血流速度的测量（彩超诊断）等。
【实验目的】1. 理解压电效应；了解超声波的产生和传播规律。
2. 认识超声脉冲波及其特点。
3. 理解超声波的发射、折射和波型转换。
【实验原理】1.压电效应某些固体物质，在压力（或拉力）的作用下产生变形，从而使物质本身极化，在物体相对的表面出现正、负束缚电荷，这一效应称为压电效应。
物质的压电效应与其内部的结构有关。
如石英晶体的化学成分是SiO2，它可以看成由+4价的Si离子和-2价O离子组成。
晶体内，两种离子形成有规律的六角形排列，如图1所示。
其中三个正原子组成一个向右的正三角形，正电中心在三角形的重心处。
类似，三个负原子对（六个负原子）组成一个向左的三角形，其负电中心也在这个三角形的重心处。
晶体不受力时，两个三角形重心重合，六角形单元是电中性的。
整个晶体由许多这样的六角形构成，也是电中性的。
图1 石英晶体的压电效应当晶体沿x方向受一拉力，或沿y方向受一压力，上述六角形沿x方向拉长，使得正、负电中心不重合。
尽管这是六角形单元仍然是电中性的，但是正负电中心不重合，产生电偶极矩p。
整个晶体中有许多这样的电偶极矩排列，使得晶体极化，左右表面出现束缚电荷。
当外力去掉，晶体恢复原来的形状，极化也消失。
（许多大学物理教材都有关于电极化理论的介绍）由于同样的原因，当晶体沿y方向受拉力，或沿x方向受压力，正原子三角形和负原子三角形都被压扁，也造成正、负电中心不重合。
脉冲法的基本原理及应用
脉冲法的基本原理及应用1. 脉冲法的基本原理脉冲法是一种用脉冲信号来测量物体性质的方法。
它基于脉冲信号的特性和物体与信号之间的相互作用来获取物体信息。
脉冲法具有以下基本原理：•发送脉冲信号：在脉冲法中，首先需要发送一个脉冲信号。
这个信号可以是电磁波、声波或其他类型的波。
通过控制脉冲的幅度、频率和形状，可以对测量进行调整。
•信号传播和反射：脉冲信号发送后，会在被测物体上传播。
根据物体的性质，信号可能会传播、吸收或反射。
传播和反射的特性提供了测量物体性质的基础。
•接收信号并分析：接收器会接收到由物体反射回来的信号。
接收到的信号将经过分析，以确定物体的性质。
分析可能涉及信号的幅度、频率、相位等方面的测量。
2. 脉冲法的应用脉冲方法广泛应用于各个领域，以下列举了一些主要的应用：2.1 非破坏性测试脉冲法在非破坏性测试中被广泛使用。
它可以用来检测和评估物体的结构完整性，如钢铁结构、建筑材料、管道等。
通过发送脉冲信号并观察信号的反射，可以检测出裂缝、孔洞、缺陷等问题。
2.2 医学成像医学领域中的脉冲法应用主要用于成像。
例如，超声波成像就是一种基于脉冲法的成像技术。
通过发送超声脉冲信号并测量其被人体组织反射的时间和强度，可以生成人体内部的图像，用于诊断和疾病监测。
2.3 电子通信脉冲法在电子通信中也有广泛的应用。
例如，调制解调器使用脉冲方法来调制和解调信号。
脉冲调制技术可以将模拟信号转换为数字信号进行传输，同时脉冲解调可以将数字信号还原为模拟信号。
2.4 激光雷达在激光雷达中，脉冲法用于测量目标物体的距离。
通过发送光脉冲并测量它们被目标物体反射后返回的时间，可以计算出物体与激光雷达之间的距离。
这种技术在无人驾驶、机器人导航和地质勘探等领域有广泛的应用。
2.5 粒子加速器脉冲法也在粒子加速器中得到应用。
粒子加速器通过加速和碰撞粒子来研究物质的性质。
脉冲法被用于探测和测量粒子撞击时产生的能量变化和粒子轨迹，以研究物质的结构和性质。
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。
概述跨孔声波检测方法
1.概述跨孔声波测井方法通过发送一个探头的超声波脉冲通过具体到另一个（位于平行管探针），联俊程序巡查钻轴的结构完整性，程度和缺陷的位置，如果有的话。
在接收探头，脉冲信号的到达时间和强度是影响混凝土。
对于等距管，统一具体的产量以合理的脉搏波速度和信号强度一致的到达时间。
非均匀性的，如污染，软混凝土，蜂窝，孔洞，或夹杂展示延迟降低信号强度与到达时间。
此过程包括由ASTM D6760 流动通讯接入管的制备安装在每个钻轴接入管网进行测试，由CSL可能允许检查。
注意，安装在每个轴管的实际人数通常为每一个0.25米的0.35米（10至14英寸的钻孔轴的直径），其最低三个访问管，管选定（我们的个人偏好，至少四管）。
与在同一地点不同直径钻孔轴可能需要一个接入管不同的数字。
请注意，最好是每一个钻轴应与接入管装备，这本身就可以成为一个更激发仔细程序安装程序。
当然，管的接入费用是温和与轴的成本和一个失败的轴的成本比较。
最好的办法，许多工作规范要求的测试，每轴，以确保每一个轴的质量。
在某些情况下，钻轴的实际数目，由CSL测试可能只是一些地方钻探井进行测试后会由工程师安装所选择的钻轴的比例，无论是在随机的基础或安装基础记录。
如果发现重大缺陷，测试的钻轴数可能会增加的工程师。
如果访问管未安装在安装过程中相对低廉的费用，后来一轴检查（因出现问题时的不寻常或突发事故的建筑）将是非常困难和非常昂贵的，或者在某些情况下是不可能的。
每轴可能会有一些困难，在安装过程中（例如在外壳提取），所以每一个轴，应当能够获得管配备允许的任何困难，任何安装有轴的评价。
建议的名义访问管子38至50毫米（1.5到2.0英寸内径）。
管可能是钢管（标准体重表40），或PVC管（首选的时间表80，虽然时间缩短40轴令人满意），以便在每个钻轴探针访问。
钢管通常是首选。
使用圆管具有定期进行内部直径包括任何管接头的缺陷和阻碍，允许自由，不受阻碍的探针通过。
管应水密和干净的内部和外部面临无腐蚀，以确保混凝土与管的良好纽带。
桩基承载力自平衡法检测方案
传统的桩基荷载试验方法有两种，一种是桩载法，一种是锚桩法。两种方法都是利用液压千斤顶对桩顶施加载荷，而千斤顶的反作用力，前者由反作用力架上的堆重平衡，后者通过锚杆将反作用力传递给锚桩。反作用力框架，与锚连接。桩的拔出力平衡。主要问题是：前者必须解决数百吨甚至数千吨的荷载源、堆垛和运输问题，而后者必须设置多个锚桩和反力梁，不仅成本高，而且需要花费大量时间。很久。而且容易受吨位和场地条件的限制（国内堆垛法试验桩的最大极限承载力只有3000吨，锚桩法试验桩的最大极限承载力不超过4000吨） )，使许多大吨位桩和特殊场地的桩（如山桩、桥桩）的承载力数据往往不一致、不准确，无法合理发挥基础桩的潜力，是一大难题在桩基础领域。
(3)试验单位应根据自平衡法试验桩理论计算确定平衡点和试验载荷值。
2、仪器设备测试部件的校准
(1)装载系统（电动油泵、高压油管、装载箱等）
系统在加载前经省计量部门标定后，由厂家进行系统压力测试，以保证测试加载的准确性。
(2) 测试仪器的校准
所有设备（电子百分表、压力表、应变计）均由法定计量标准站在实验室进行调试和校准。
55
1.4
⑦1个粘土
160
0.70
60
1.4
⑦2细砂
160
0.60
45
1.6
8
⑧粘性地球
190
0.75
70
1.4
⑧1粉质粘土
170
0.70
65
1.4
⑧2联合体
260
0.50
130
2.0
9
⑨粉质粘土
200
0.70
70
1.4
⑨1支地球
220
0.75
超声波测量实验指导书
图5 仪器连接示意图 如图5所示 , 当采用单探头工作方式时 , 利用三通线把发射接收 接头连接起来 ,
然后与探头连接。示波器采用外触发工作方式 , 连接超声仪触发接头与示波器外触发 输入口。分别把信号检波输出和射频输出与示波器第一、第二通道输入口相连 , 或则 根据需要只接其中一种输出方式。
L C(t2 t1) 2
（4）
其中 ,C 是试块的声速 , t1 是第一界面反射回波的传播时间, t2 是第二界面反射回波
的传播时间。
对于规则几何形状的物体 , 如被测试块 , 其宽度方向和厚度方向的界面可以产生
多 次反射回波。相邻两个回波之间的传播时间为声波在界面之间传播时间的两倍。
图4 表面波测长示意图 表面波测量也弧面的长度方法如图4所示 , 出现的两个反射回波分别对应于表 面波传播路径上两个突变点B1和 B2 。 四、 思考题： 五、 1.超声波探头与被测物体之间为何要加偶合剂？耦合剂的选择应遵从什么原则？ 2.本次实验中，超声声速的测量误差主要是哪些因素引起的，应采取哪些措施来减
(2) 超声仪的输出信号被限幅在 5V 左右 , 因此示波器在测量过 程中,一般要求被 测信号幅度不超过 2V 。
( 3) 利用 CSK-IB 钢试块时 , 可以用水或则机油作为耦合剂 : 利用 CSK-IC 铝试 块时 , 必须用机油作为耦合剂。实验完成后 ,必须擦干净试块上残余的耦合剂, 否则 会损坏试块。
超声波检测技术，就是利用超声波的高频率和短波长所决定的传播特性。即： （1）具有束射性（又叫指向性），如同一束光在介质中是直线传播的，可以定向控 制。 （2）具有穿透性，频率越高，波长越短，穿透能力越强，因此可以探测很深（尺寸 大）的零件。穿透的介质超致密，能量衰减越小，所以可用于探测金属零件的缺陷。 （3）具有界面反射性、折射性，对质量稀疏的空气将发生全反射。声波频率越高， 它的传播特性越和光的传播特性接近。如超声波的反射、折射规律完全符合光的反射、 折射规律。 利用超声波在零件中的匀速传播以及在传播中遇到界面时发生反射、折射等特性， 即可以发现工件中的缺陷。因为缺陷处介质不再连续，缺陷与金属的界面就要发生反射 等。如图1所示超声波在工件中传播，没有伤时，如图1a，声波直达工件底面，遇界面 全反射回来。当工件中有垂直于声波传播方向的伤，声波遇到伤界面也反射回来，如图 1b。当伤的形状和位置决定界面与声波传播方向有角度时，将按光的反射规律产生声波 的反射传播。
脉冲反射法超声检测、衍射时差法超声检测、相控阵超声检测及射线检测在电站锅炉制造安装及检修中的的应用
脉冲反射法超声检测、衍射时差法超声检测、相控阵超声检测及射线检测在电站锅炉制造安装及检修中的的应用摘要：随着电站锅炉压力等级的不断提高，其制造和安装过程中对检测的要求也越来越高。
为了确保电站锅炉的安全和可靠性，各种检测方法应运而生，为电站锅炉检测提供了更多的选择。
在电站锅炉的制造和安装过程中，常用的检测方法包括：超声波检测、X射线检测、磁粉检测、涡流检测等。
这些方法各有优缺点，需要根据具体情况进行选择和应用。
关键词:脉冲发射法衍射时差法相控阵射线检测1 研究意义随着电力工业的不断发展，电站锅炉的使用需求大幅增加。
为了满足工业化生产的迅猛发展，电站锅炉的压力等级不断提高，管子壁厚加大，使用材质等级越来越高。
这些变化使得电站锅炉的可焊性越来越低，裂纹敏感性越来越高。
因此，对电站锅炉的焊接质量有着更高的要求。
在电站锅炉的生产过程中，质量监管也越来越严格。
政府和监管机构对电站锅炉的产品质量管理和监督越来越重视。
他们要求所有电站锅炉制造商必须符合国家标准和相关法规，以确保电站锅炉的质量和安全性。
电站锅炉焊接质量检测也越来越严格。
现代焊接技术的不断发展，使得电站锅炉焊接技术也不断提高。
为了确保焊接的质量，需要进行各种检测和测试。
这些检测和测试包括超声波探伤、X射线检测、磁粉探伤和涂漆探伤等，以确保焊接的质量符合标准。
2 各类检测技术在电站锅炉制造安装及检修中的的应用讨论在《锅炉安全技术规程 TSG 11-2020》和《火力发电厂焊接技术规程 DL/T 869-2021》相继实施后，在使用脉冲反射法超声检测法进行电站锅炉焊接检测后还需要对其中20%的焊接接头补充局部检测，可以是衍射时差法超声检测、相控阵超声检测及射线检测之中的任何一种。
并且2021版焊接技术规程相比于以前版本的规程，对于20mm厚以上的焊接接头进行脉冲反射法超声检测也要求补充局部检测，而锅炉安全技术规程更是要求20mm以下的焊接接头应当采用射线检测，壁厚大于20mm可以选择超声检测，宜采用可记录的超声检测仪（即衍射时差法超声检测或者相控阵超声检测）。
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1、压电材料（晶体）
2、振动模式
压电元件振动方式也叫 模式：
a）厚度振动（伸缩）
b）剪切振动
c）长度伸缩 d）宽度伸缩 e）径向伸缩 f）环向伸缩 g）球径向振动
振动模式依赖于元件的 形状、形状与晶轴的相 对关系和电场的取向
3、换能器类型
把各种形态有压电晶体封装 在壳内构成一个器件即为超 声换能。 针对各种测试目的有多种形 式的换能器。
脉冲宽度可调，尖状脉冲的最高可达近千伏，
脉冲宽度不可调。
特点
岩石样品测试和地震物理模型试验所用的脉冲信号发生器最佳指 标为： 1）电脉冲信号幅度：大于200伏，幅度从10伏到最大连续或分档可 调；大功率 2）脉宽可调范围:0.1-5微秒，分段分档可调；适用性强 3）脉冲上升时间：10-20纳秒。
岩石物理测试选用“直探头”
1）斜探头 2）剪切型 3）扭转型
信号大小的度量
集中振幅的变化常用分贝 （ decibels－dB）表示，即为 两个信号振幅比的对数值（以 10为底）： dB=20log10(A1/A2) A1信号1的振幅，最大值； A2信号2的振幅，测试值。 A1/A2 比值 dB
100/70.71
100/50 100/25 100/10 100/1
1.4142
2 4 10 100
3
6 12 20 40
四、脉冲传输测试基本技巧
实验测试基本技巧包括对测试系统性能的掌握和测试精度的影 响因素分析。 测试精度的影响因素： 1)换能器的选择
2)测试系统的t0时间
3)耦合问题 4)传播时间的读取
1)横波波形识别
2)波的识别
有限尺寸物体中的波的识别
A/D 模数转换器
把模拟信号转化为数字信号。 模数转换器的主要性能： 采样的水平和垂直分辨率，分别对应波的时间和振幅的采样 率。垂直分辨率8位时，时间采样率高达1GHz；垂直分辨率提 高时，时间采样率降低。国内有12位分辨率，有20--60MHz的 产品，国外产品，23位，20--100MHz。
换能器与测试介质耦合是测试精度中最的问题。 耦合方式 1)耦合剂：纵波用油脂、液态耦合物；横波用粘 稠物体，蜂蜜；软质金属薄膜，铝锡泊。 2)夹持器： 使用耦合剂一定要磨合接触，与样品表面平整有关。
横波测试中的耦合物的影响
4、传播时间的读取
基本原则：读取第一个波的起跳时间(负跳或正跳)， 信号幅度满屏，频率显示按适度。
⊿t--波传播旅行时间，⊿t = t-t0 ，t为观测时间；L—传播距 离。
t0时间是由测试系统中各种测试仪器电路延迟时间，换能器前 保护层延等因素引起。
t0时间测试方法
1)对零法
把震源和接收换能器直接接触得到的时间即为系统的t0时
间。 2)标准试块法
使用物理性能较稳定衰减很小的介质作标准试块，得到确
关键技术：基本概念和实际经验
1、换能器的选择
根据实验目的选择合适的超声换能器。 注意：
1)振动模式：纵波或是横波。
2)工作频率和宽带特性。 3)波形的极性，纵波的上下起跳和横波的偏振特性。
2、t0—对零时间
t0时间是测试系统中一种固有时间，包含在测试时间中，在计 算介质的速度时要消除这个时间。 V=L/⊿t
超声波脉冲透射法
在均匀介质中，波传播的速度与传播路径和旅行时有关：
V=L/T
T＝T1－T0
T1为实际测试到的时间， T0为除去波在样品中传播的时间， 波在测试系统中的时间，也称零时间。 在一块被测样品的两端分 别放置一个超声源和一个 接收器，测试声波从声源 出发到接收的传播时间和 所经过的路程。
国产FM－1A
美国泛美公司产PR5055和5077PR
2）放大器功能
弱小信号放大。 放大器的主要指标有：带宽、放大倍数(增益)、噪 声。原则上希望有较宽的带宽和大的放大倍数，这是 一对矛盾参数，它取决于电子元器件的性能，放大器 本身的噪声对弱小信号的测试影响很大。
3）数学示波器
波形显示、传播时间和振幅测试、模数转换（A/D）功能。 时间采样较高，一般大于40MHZ/s；垂直分辨率较低，多数为8位。 有叠加，单次采集等功能。 使用方便。
2、工作原理和功能
由脉冲发生器产生一个高电压脉冲信号输给换能器，换能 器就产生一个超声频率的振动（纵振动或剪切振动），此 振动传递到被测样品内产生能量传播到样品的另一端面被 另一个换能器接收，接收换能器把振动为电信号输出给接 收器（示波器）接收。 同时，脉冲发生器还产生一个同步触发信号（或电平）给 接收器，使两者同步工作。 接收器与微机相连，通过模数转换把模拟的振动电信号转 换为数字信号由微机存储。
直接脉冲透射法
表面速度测量法
半直接脉冲透射法
数学示波器、（A/D模数转换器）和微机。
超声波测试系统框图
1、实验室自组测试系统
组合仪器的几种方式
带夹持器的声波测试系统
带夹持器的目的是保证样品与换能器之间有很好的耦合条 件，也可使两个换能器在同一轴线上。
1）脉冲信号发生器功能
由电子振荡器产生一个高压电脉冲信号，同时 分出一个低幅度的同步触发信号（或电平）给 接收器。
电脉冲信号发生器大体可分两类：
形、三角形和正弦；脉宽可调，电压幅度一般
1)普及型的低幅信号发生器，脉冲形状可变，矩
在24伏。
2)专用性仪器，信号电压高超过100伏，单个电脉 冲，俯冲形态分方脉冲和尖状脉冲。方脉冲的
声波脉冲反射法
用同一个器件（既可发射超声也可以接收超声）放在测试 样品的一端，测试声波从声源到样品的另一端反射到接收 器的时间，此时间是经过样品两倍路程的时间，所以速度 为 V=2L/（T） T＝T1－T0
其它测试方法
测试超声波速度除直接脉冲透射法还使用其它方法：如表 面速度测量法、半直接脉冲透射法。 两种方法波传播路径不能精确确定。采用多点测试能部分 提高精度。
三、超声换能器
超声换能器在工业界的无损探伤中俗称“探头”。 是一种把机械能（振动）转换为电能（电信号）的器件。 超声换能器核心部件是一种压电晶体。此种晶体会产生一 种压电现象（一种存在于特定晶体中的独特效应，当压电 材料被施加电场时会产生伸缩变形，相反在施加压力时产 生电压）。 常见的压电晶体材料：石英、铁电体、高分子和复合材料 压电晶体有多种振动模式，纵振动产生纵波，剪切振动产 生横波，等等。 还有其它材料和形式激发超声：磁致伸缩、激光致声。
定的传播时间。 3)不同长度样品拟合法。
使用同一材料，测得长度不同的时间，用拟合方法计算t0
时间。
对零时间的测试
影响t0拾取的现象
1)电发脉冲，纵横波测试时都发生；
2)换能器前保护层的纵波延迟波形。
不同长度样品拟合法
标准试块
铝
Φ 25.4×40cm
有机玻璃
Φ 78×40cm
3、耦合问题
超声脉冲传输测试方法
课件内容
超声脉冲传输测试原理 测试系统 实验样品 测试方法
目标
本方法的主要目标是在实验内利用超声脉冲测试 方法测量岩石样品及其它介质速度和衰减。掌握 基本和测试技术。 怎样正确的使用实验已有实验设备获取最佳的实 验效果。 提高实验测试和分析技能，特别是得到定量的实 验结果，并编写实验研究报告的能力。
一、超声脉冲传输测试原理
超声脉冲传输法（Pulse-Transmission Method） 就是测试超声脉冲波在被测介质中传播后所得到 的信号。 通过记录脉冲岩石样品的时间，用样品长度除以 时间的方法来计算速度。
通过分析记录的脉冲波形振幅频率变化确定介质 的衰减。
脉冲传输法有脉冲透射和反射两种。