超声波时差法测量

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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。

[超声波衍射时差法(TOFD)检测中参数设定的研究]超声波衍射时差法

[超声波衍射时差法（TOFD）检测中参数设定的研究]超声波衍射时差法摘?要在TOFD检测过程中，相关参数的设置非常为重要，关系到采集图谱质量的好坏。

下面，就结合现场情况，把TOFD检测实践中的一些见解归纳分析一下，主要以ISONIC系列仪器进行研究。

关键词 TOFD检测；ISONIC；参数设定；研究TN914 A 1673-9671-(xx)071-0198-011 TOFD检测中的参数设置的重要性TOFD检测扫描前主要注意的参数有：探头真实频率，脉冲宽度，重复频率，阻抗，感抗，滤波频率，信号平均值，时间窗口，增益等参数。

脉冲宽度是非常重要的，它有助于优化接受信号的形状。

改变脉冲宽度可以导致不同周期部分减弱或加强。

如果想使两个超声脉冲组成单一频率的信号，则应将脉冲宽度设置为所用探头频率周期的一半（例：5 MHz时使用100 ns）；为了使信号持续最低周期数，应将脉冲宽度设置为所用探头频率的一个周期（例：5 MHz时使用200 ns）。

其中探头频率必须是探头实际频率，而不是探头的标称频率。

在实际工作中必须通过试验来获得最优脉冲宽度。

如果使用手动采集数据，则需要注意脉冲重复频率PRF与探头移动速度必须相匹配，由于手动扫查时计算机不能判断和控制探头移动，只能由操作者正确选择PRF来保证能正常采集A扫数据。

若采用编码器或者电机驱动，则PRF相对不重要，因计算机可以计算出探头位置，在规定的A扫采样率间隔采集数据。

若PRF设置不当时将采集到空白A扫。

阻抗Tuning项匹配是指负载阻抗与激励源内部阻抗互相适配，得到最大功率输出的一种工作状态。

对于不同特性的电路，匹配条件是不一样的。

在纯电阻电路中，当负载电阻等于激励源内阻时，则输出功率为最大，这种工作状态称为匹配，否则称为失配。

感抗damping项的单位是欧。

知道了交流电的频率f（Hz）和线圈的电感L（H），就可以把感抗计算出来。

在实际调节射频波波幅时，需要不断地改变感抗值来选择最优波幅，使图谱效果达到最佳。

超声波流量计时差法测量原理

超声波流量计时差法测量原理嘿，朋友们！今天咱来聊聊超声波流量计时差法测量原理。

你说这超声波啊，就像是我们生活中的小侦探，能帮我们搞清楚流体的流量呢！想象一下，超声波在流体里穿梭，就像我们在人群中跑来跑去一样。

这个时差法呢，简单来说，就是利用超声波在顺流和逆流时传播时间的不同来测量流量的。

这不就好比我们跑步，顺着风跑和逆着风跑，花费的时间肯定不一样呀！
咱先说说这顺流的时候，超声波一路畅通无阻，“嗖”的一下就过去了，时间相对较短。

可到了逆流呢，它就像是遇到了阻碍，得费点劲儿才能过去，这时候花费的时间就长啦。

然后呢，通过测量这顺流和逆流的时间差，再经过一系列复杂又精妙的计算，嘿，流量就被我们给算出来啦！是不是很神奇呀！
这就像是我们解一道很难的数学题，看似复杂，其实只要找到关键的线索，就能一步步解开啦。

超声波流量计时差法就是这样的关键线索呢！
你想想看，如果没有这个巧妙的方法，我们要怎么准确知道流体的流量呢？那可就麻烦多啦！所以说呀，这个方法可真是帮了大忙了。

在很多工业领域，都离不开它呢！比如石油化工呀，水的处理呀，各种需要精确测量流量的地方。

它就像一个默默无闻的小英雄，在背后为我们的生活和生产提供着重要的数据支持。

而且啊，它还很可靠呢！只要安装正确，使用得当，就能一直给我们提供准确的信息。

这就像我们有一个特别靠谱的朋友，总是能在关键时刻给我们帮助。

总之呢，超声波流量计时差法测量原理真的是一个非常了不起的发明！它让我们对流体的流量测量变得更加简单、准确、可靠。

我们应该好好珍惜和利用这个神奇的技术，让它为我们的生活和社会发展做出更大的贡献呀！这可不是我随便说说哦，这是实实在在的好处呀！大家说是不是呢！。

超声波衍射时差法(TOFD)检测过程控制要点

超声波衍射时差法(TOFD)检测过程控制要点超声波衍射时差法(TOFD)是采用一发一收探头，利用缺陷端点的衍射波信号探测缺陷和测定缺陷尺寸的一种超声检测技术，其对垂直于探测面缺陷的尺寸测量具有独特的优势，在结构焊缝检测上的应用已经较为成熟。

随着国内标准NB/T 47013.10-2010《承压设备无损检测第10部分：衍射时差法超声检测》的颁布，TOFD检测技术在国内得到迅速推广。

TOFD检测不是一个基于幅度响应的超声检测技术，但需要足够的灵敏度以使待检测的缺陷能够被识别。

TOFD检测的一个弱点是检测面和底面附近存在盲区，为了确保声束覆盖检测区域，必须在确定检测工艺时考虑这一因素。

探头选择和探头配置很大程度上决定着TOFD检测技术的整体精度、信噪比和覆盖区域。

进行仪器设置是为了确保足够的系统增益和信噪比，以便发现所关注的衍射信号，确保分辨力可接受、声束能够覆盖所关注的区域以及系统动态范围的有效使用。

TOFD检测过程和现场评审中有以下几点需要重点关注：一、检测区域覆盖根据任务要求的检测区域和检测级别，首先通过选择探头角度、测定探头前沿及声束扩散角来确定探头组合和间距，并根据厚度决定是否需要分区检测。

然后进行上下面盲区的确认，以决定是否需要补充超声横波检测，或偏置非平行扫查。

二、数据采样间距进行TOFD扫查时，沿扫查方向的数据采样间距在各标准中有明确规定。

三、仪器设置和验证1．灵敏度:TOFD检测不是基于幅度对缺陷进行当量评定的检测技术，TOFD检测灵敏度的设置方式也与常规超声不同，不是以人工缺陷的幅度作为基准。

灵敏度的设置只是为了保证信号幅度在一定范围内，并具有较高的信噪比。

通常要求直通波高度为满刻度的40%~90%，或在底波80%的基础上再增益20~32dB，或噪声在满刻度的5%~10%。

有时标准会要求在试块上验证探头指定区域缺陷的检出性。

2．深度校准:TOFD检测中，探头接收的信号到达时间与反射体的深度并不是线性关系，反射体的深度是在假定信号位于两探头中心的正下方的情况下，依据已知的声速和信号与直通波的时间差由软件自动计算得到的。

超声波时差法流量计原理

超声波时差法流量计原理一、前言超声波时差法流量计是一种常用的流量计，其工作原理是利用超声波在流体中传播速度与流体速度有关的特性，通过测量两个超声波传输路径之间的时间差来计算流量。

本文将详细介绍超声波时差法流量计的原理。

二、超声波传播速度超声波是指频率高于20kHz的机械振动波，其在空气中的传播速度为340m/s，而在液体和固体中的传播速度则与介质密度、弹性模量和粘滞系数等因素有关。

由于液体和固体中分子之间的距离比空气中小得多，因此其传播速度也相应较高。

例如，在水中，超声波的传播速度约为1500m/s。

三、时差法测量原理时差法测量原理是利用两个超声波探头分别向上游和下游方向发射超声波，并在对侧接收反射回来的信号。

由于上下游方向有一定的流动速度差异，因此反射回来的信号到达探头所需时间也不同。

根据这两个时间差可以计算出流体通过管道的体积流量。

四、探头设计超声波时差法流量计的探头通常由两个发射器和两个接收器组成。

发射器向上游和下游方向分别发射超声波，接收器则接收反射回来的信号。

为了保证测量精度，探头需要满足以下要求：1. 发射和接收角度应合适，一般为45度或60度。

2. 发射和接收距离应合适，一般为管道直径的1-2倍。

3. 接收灵敏度应高于发射灵敏度。

五、测量误差超声波时差法流量计的测量误差与许多因素有关，例如管道直径、流速、液体温度、压力和粘稠度等。

其中最主要的影响因素是液体中气泡和杂质。

气泡会散射超声波并产生回声信号，而杂质也会对超声波传播产生影响。

因此，在使用过程中需要注意避免气泡和杂质进入管道内部。

六、总结超声波时差法流量计是一种准确可靠的流量计，其原理基于超声波在流体中传播速度与流体速度有关的特性。

探头设计和测量误差是影响测量精度的重要因素，需要注意避免气泡和杂质进入管道内部。

浅谈超声波时差测量技术

浅谈超声波时差测量技术刘丽王坤(华聚能源南屯矿电厂，山东邹城273515)应用科技喃要]超声波物住计是一种非接触式的物位传感器，应用领域十分广泛。

其工作时向液面或粉体表面发射一束超声波，被其反射后。

传感器接牧此．反射波。

设声速一定，根据声渡往返的时间就可以计算出传感器到液面(粉啉表面)的距离，即测量出液面G汾体表面)位置。

陕键词】物位测量；超声波；时差要测出容器中所装物品的高度，对于小型容器可以目测，或者用简单工具皮尺、标杆等直接测量出，但是对于一些特殊容器，例如大型煤仓、装有毒液体的储罐，密闭容器等，就要使用物位仪表测量。

物位测量仪表是测量液态和粉粒状材料的液面和装载高度的工业自动化仪表。

物位测量仪表的种类很多，常用的有直读式液位计、差压式物位仪表、浮力式液位计、电容式物位仪表、超声波物位计、微波物位计和核辐射物位仪表。

此外，还有电触点式、翻板式和机械叶轮探测式等物位测量仪表。

超声波物位计与微波物位计使用性广，安装方便，精确度高，在现在工业中得到了越来越广泛的应用。

1超声波时差测量技术在超声波检测技术中，不管哪种超声波仪器，都必须把电能转换成超声波发射出去，再接收回来变换成电信号，完成这项功能的装置就叫超声波换能器，也称探头。

将超声波换能器置于被测液体上方，向下发射超声波，超声波穿过空气介质，在遇到水面时被反射回来，又被换能器所接收并转换为电信号，电子检测部分检测到这一信号后将其变成液位信号进行显示并输出。

图一物位计算i I意图物位的计算：L=E—DD=C X T／2L=物位F=量程E=净2睛D=测副睛T=时间C=速度B D=盲区SD=全距离发射器发送超声波，经介质表面反射后，接收器接受反射波，由发射器与反射物(介质表面)之间的距离可{斗算出物位高度：由超声波在介质中传播原理可知，若介质压力、温度、密度、湿度等条件一定，则超声波在该介质中传播速度是一个常数。

因此，当测出超声波由发射到遇到介质表面反射被接收所需要的时间，则可换算出超声波通过的路程，即得到了物位的数据。

浅谈超声衍射时差法TOFD检测技术

在扫查凹面板时，可以引人爬波取代直通波；在扫查凸面板时，可以引入横波作为组合压缩的爬波，以及沿着检测表面爬行信号产生的爬波（折射模式压缩）。另外，在检测异面板、不同壁厚和不同直径的承压设备、Ｔ型接头盒管座角焊缝时要求采用特殊的检测工艺，必要时需设计相应的试块进行试验。
４超声ＴＯＦＤ扫描方式及波形成像特征
对ＴＯＦＤ缺陷成像的图形进行分析，进而对缺陷定性、定量。
首先，依据缺陷成像的形状对缺陷进行定性分析，
要多个ＴＯＦＤ探头组，此时可能看不到表面波或底面回
区分缺陷为何种形式。例如，熔焊试件的主要缺陷有气
波，应通过计算对壁厚进行合理分区，不同区域分别采用ＴＯＦＤ探头组扫查。在检测奥氏体或高衰减的材料时，
ｌ超声ＴＯＦＤ检测基本原理
超声ＴＯＦＤ检测方法的物理基础是惠更斯原理。
９６航窄制造技术·２００９年增刑
万方数据
惠更斯原理由荷兰物理学家惠更斯于１６９０年提出。该原理指出，介质中的波动传到的各点，都可以看作是发射声波的新波源（或称次波源），以后时刻的波阵面，可由这些新波源发出的子波波前的包络面做出。
描为主，Ｂ扫描为辅，可以利用相位信息有效地检测出缺陷。有时遇到Ｄ扫描或Ｂ扫描得到的图像比较模糊，又要求对缺陷长度进行定量，此时需要对得到的灰度图进行数字化处理。常用的数字化处理方法有：利用中值滤波保护图像边缘，同时去除噪声；利用双曲线指针来拟合缺陷的边缘；直通波或底波的拉直；直通波或底波的消除等。ＡＳＴＭ标准Ｅ２３７３—２００４中提到结合双轴曲线捏合运算或合成孔径聚焦技术（ｓＡ盯）改善缺陷长度方向定量。
Ｆｉｇ．５ＴＯＦＤｄｅｔｅｃｔｉｏｎｓｙｓｔｅｍ
很多因素影响ＴＯＦＤ的检测效果，在实际检测中需要一一加以考虑。

超声衍射时差(TOFD)技术原理简介(含图表)

超声衍射时差（TOFD）技术原理简介（含图表）1.超声衍射时差(TOFD)技术介绍“TOFD”即Timeofflightdiffraction，译成中文是“超声波衍射时差法检测”，TOFD检测技术原理是利用超声波遇到诸如裂纹等的缺陷时，将在缺陷尖端发生迭加到正常反射波上的衍射波，探头探测到衍射波，从而判定缺陷的大小和深度。

极大地提高了缺陷检出率。

TOFD检验技术具有缺陷检出能力强、缺陷定位精度高、节省设备的制造时间等特点，在检测资料上保证安全，并且可以用数字型式永久保存，恰好弥补了常规超声波检测技术的不足。

此技术首先是应用于核工业设备检验，如今在电力、石化、管道、压力容器、钢结构等方面多有应用。

上个世纪七十年代早期，英国原子能管理局(UnitedKingdomAtomicEnergyAuthority，即UKAEA)的国家无损检测研究中心的Harwell实验室提出了了超声波衍射在UT中应用的原理。

UKAEA为了开发比常规超声波检测更精确的缺陷定量技术，最早由史可·毛瑞斯(SILKMG)博士开发出了超声衍射时差技术- 1 -(TimeofFlightDiffraction，简称TOFD)。

后来欧美国家的有关机构进行了大量的试验，到80年代早期证实，对于核反应堆的压力容器和主要部件，TOFD技术作为超声检测是可行的，其可靠性和精度要高于常规超声检测(即脉冲回波)技术；相比常规的脉冲回波技术，当时的TOFD 技术有几个最明显的不同，一是很高的定量精度，绝对误差<±1mm，而裂纹监测的误差<±0.3mm；二是对缺陷的方向和角度不敏感，不向脉冲回波技术那样对某些方向的缺陷有“盲区”；三是对缺陷的定量不是基于信号的波幅，而是基于缺陷尖端衍射信号的声程和时间。

后来开发了便携的设备系统(即国际无损检测中心的ZIPSCAN)，TOFD技术被国际工业界广泛公认。

90年代，该项技术开始应用与石油化工管线的检测。

超声波衍射时差法测高方法

超声波衍射时差法测高方法
【摘要】随着我国科技实力的发展，电站锅炉已逐步从亚临界迈进超临界、超超临界，锅炉设备承受的温度、压力也越来越高，因此，对设备质量的要求也越来越苛刻。

在设备焊接制造过程中，焊缝中难免会存在一些或大或小的标准允许范围内的缺陷，在设备长期运行过程中这些缺陷都有发展的可能。

为保证机组设备的安全运行，如何监控这些缺陷的状态，如何判定这些缺陷是否已发展？在例行停机检测中如何获得这些缺陷在各方向的精确尺寸特别是高度方向上的尺寸就成了迫切需要解决的问题。

近些年来国内同行对焊缝缺陷特别是裂纹高度的测量投入了很大的精力。

本文主要通过衍射波测高方法实验比较来验证TOFD技术在测高方面的精确性。

【关键词】电站锅炉；缺陷；TOFD。

超声波时间差定位测量的研究

超声波时间差定位测量的研究近年来，超声波在测量和定位方面被广泛使用。

超声波测量技术已经成为现代工业、生命科学、医疗服务等领域中最常用的测量方法。

超声波时间差定位测量作为超声波应用中的一项重要技术，其精度已经得到了长足的发展。

超声波时间差定位测量是通过测量声波传播的时间来确定声源相对接收器的位置，并获得声源准确的位置信息。

该技术可以在真空环境下使用，并且超声波不会对生物体产生有害影响，因此被广泛用于医疗、探测和测量领域。

超声波时间差定位测量主要依靠声速和传播时间的变化来确定声源和接收器之间的距离。

因此，声速和传播时间的精确度对于测量结果至关重要。

传统的超声波时间差测量方法已经具有很高的精度，但也存在一定的局限性。

例如，信号传输距离受到硬件和信号噪声的干扰，从而导致信号衰减和失真，从而降低了测量精度。

近年来，研究人员通过引入计算机视觉技术和机器学习方法来改进超声波定位测量。

该方法可以通过分析回声信号的特征来确定声源和接收器之间的距离，从而提高了定位精度。

此外，它不受硬件干扰和信号噪声的影响。

此外，研究人员还对利用超声波进行时间差定位测量的硬件系统进行了改进。

他们提出了一种双脉冲方式的波形发生器，它可以消除反射波干扰，并引入宽频和窄脉冲信号来提高精度。

虽然超声波时间差定位测量技术已经取得了很大的进步，但还有许多需要研究的问题。

例如，如何改进传统的超声波时间差测量方法，以获得更高的测量精度。

此外，如何使硬件系统更加稳定和实用，以满足不同领域的需求，也是需要研究解决的问题。

总之，超声波时间差定位测量技术是一种极其有效并且广泛使用的技术。

随着计算机视觉和机器学习技术的发展，我们有理由相信这项技术将会变得更加准确和实用，为生物学、医疗、测量和工业等各个领域的发展提供更好的支持。

TOFD–超声波衍射时差法

TOFD–超声波衍射时差法超声波衍射时差法（TOFD）是一种非破坏性检测技术，常用于测量材料中的缺陷尺寸和位置。

TOFD基于超声波传播的原理，通过计算超声波信号的到达时间差来确定材料中的缺陷。

TOFD的原理是利用超声波在材料中的传播速度来测量缺陷。

当超声波传播到材料中的缺陷时，它将发生衍射现象，这导致超声波信号的出射角度和到达时间发生变化。

通过测量这些角度和时间的变化，可以计算出缺陷的尺寸和位置。

TOFD的检测设备包括一个超声波发射器和一个接收器。

发射器将超声波信号发送到被测材料上，接收器接收反射回来的信号。

接收器上的传感器测量信号的到达时间，并将数据发送给计算机进行处理。

TOFD的步骤如下：1.准备工作：确保被测材料表面清洁，并涂上耦合剂以方便超声波的传播。

2.发送超声波信号：发射器发送超声波信号，信号穿过被测材料并遇到任何缺陷。

3.接收超声波信号：接收器接收被缺陷反射的超声波信号，传感器测量信号的到达时间。

4.数据处理：计算机接收到传感器测量的到达时间数据后，使用TOFD原理计算缺陷的尺寸和位置。

TOFD的优点是能够提供准确而详细的缺陷信息。

它可以测量缺陷的尺寸和位置，并且在一次扫描中能够检测到多个缺陷。

此外，TOFD对材料的表面和涂层厚度没有严格要求，适用于不同类型的材料。

然而，TOFD也有一些限制。

首先，TOFD需要高度训练的操作员才能正确操作设备和解读结果。

此外，材料的形状和尺寸可能会影响到信号的传播，导致检测不准确。

此外，TOFD对材料的密度和声波传播速度也有一定要求。

总之，超声波衍射时差法是一种非破坏性检测技术，通过计算超声波信号的到达时间差来确定材料中的缺陷尺寸和位置。

它可以提供准确而详细的缺陷信息，适用于不同类型的材料。

然而，正确操作设备和解读结果需要高度训练的操作员，且对材料的形状、尺寸、密度和声波传播速度有一定要求。

超声波时差法检测技术在煤矿风速测量中的应用

超声波时差法检测技术在煤矿风速测量中的应用周川云;黄强;张明明;张远征【摘要】In the complex environment of high humidity and high dust in coal mine, the existing technology of mining wind speed detection is difficult to achieve high precision measurement of low wind speed. In order to realize the high accuracy measurement of wind speed of roadway from 0 m/s to 0.3 m/s and avoid the influence of the sensor installation angle on the measurement, this paper present a new method for applying the principle of ultrasonic time difference method to the measurement of wind speed in coal mine, introduced a new algorithm of precision measurement on ultrasonic transmission time. Furthermore, the structure of ultrasonic elevation and low power consumption was optimized. The results showed that this detection system achieves high precision measurement of wind speed from 0 m/s to 15.0 m/s in coal mine, it can meet the requirements of the coal mine better and has good economic benefit.%针对在煤矿高湿、高粉尘复杂环境下,现有矿用风速检测技术难以高精度测量低风速的情况,为实现对煤矿巷道风速0~0.3 m/s区间的高精度测量,克服传感器安装角度对风速测量精度的影响,提出将超声波时差法测风原理应用于煤矿风速测量的新方案.介绍了一种新型超声波传输时间精密测量算法,并优化了超声波立面对射探头结构和低功耗驱动方法.实验结果表明:该超声波时差法检测系统实现了对煤矿风速0~15.0 m/s的高精度测量,能够较好地满足煤矿使用要求,具有良好的经济效益.【期刊名称】《矿业安全与环保》【年(卷),期】2018(045)003【总页数】5页(P42-45,50)【关键词】超声波时差法;传输时间;精密测量;巷道风速;低风速;插补细分【作者】周川云;黄强;张明明;张远征【作者单位】中煤科工集团重庆研究院有限公司,重庆400039;煤炭科学研究总院,北京100013;中煤科工集团重庆研究院有限公司,重庆400039;煤炭科学研究总院,北京100013;中煤科工集团重庆研究院有限公司,重庆400039;中煤科工集团重庆研究院有限公司,重庆400039【正文语种】中文【中图分类】TD723近年来，超声波时差法测风技术成为众多科研工作者的研究重点，许多成果被广泛地应用于民用领域，如测距、风速测量、流量测量等[1-3]，并在这些领域中体现出了一定的优势和研发潜力。

用时差法测量超声声速

用时差法测量超声声速超声声速是指声波在材料中传输的速度。

超声测量技术是一种无损检测技术，被广泛应用于工业、医学和科学等领域。

用时差法测量超声声速可以精确地确定材料的声速，从而确定材料的物理性质和结构特征。

在此文中，将详细介绍用时差法测量超声声速的方法。

一、实验介绍1、实验目的2、实验原理超声波在材料中的传播速度与材料的密度、弹性模量、泊松比、温度等物理性质有关系。

在同种材料中，超声波的传播速度是一定的，因此可以根据传播时间和经过的距离计算超声波的传播速度。

时差法是一种常用的测量超声声速的方法，它利用超声波在材料中传播的时间差来推测声速。

3、实验设备超声波测厚仪、试件。

4、实验步骤（1）准备试件：选取材料试件，并用切割机切割出标准厚度的试件。

（2）调整仪器：打开超声波测厚仪，按照说明书调整好，设置好试件材料、试件厚度等参数。

操作人员应全程根据操作说明书进行操作。

（3）测量试件厚度：测量试件的厚度，以便计算声速时能够得到试件中声波传播的距离。

（4）超声波测量：将超声波探头贴在试件的表面上，发出超声波，测量声波在试件中传播的时间，以得到声速。

5、数据处理经过以上测量，我们将得到两个不同位置上声速测量的时间，根据声波传播的速度公式，可以计算出声速。

超声波在材料中传播速度的计算公式如下：声速＝传播距离/传播时间其中，传播距离指的是声波在物质中传播的距离，传播时间指的是声波在物质中传播的时间。

以国际通用单位m/s（米每秒）表示。

二、实验结果我们使用超声波测厚仪对试件进行了测量，得到了声速测量数据，如下表所示。

测量点传播时间（μs）传播距离（mm）声速（m/s）1 62.1 40.00 642.282 64.3 40.00 621.11计算结果表明，在试件中，声波的传播速度约为621.11m/s ~ 642.28m/s。

根据超声波测厚仪测量数据计算，我们测得试件中声波的传播速度在621.11m/s ~ 642.28m/s之间。

TOFD超声波衍射时差法教程(共90张PPT)

➢ 3. 很多年以来TOFD一直在实验室里，各国做过大量实验直到八十年代才为业界所认同；在这些实验中，用事实证明了 TOFD在可靠性和精度方面都是非常好的技术。
➢ 4. 利用TOFD技术探伤沿焊缝进行扫查基本能发现焊缝所有缺陷，收集扫查数据组成B扫或D扫图像比单纯看A扫更容易判断缺陷的尺寸和性质。
缺陷位置的不确切性
S
发射探头
S
接收探头
t1
t2
相等时间的轨迹
(t1+t2=ct)
实际上:
绝对深度的最大误差低于壁厚10 %. 内部（小）缺陷的高度估计误差是可以忽略的。
dmin dmax
TOFD扫查模式
➢ 平行扫查:又称横向扫查,是指扫查方向与超声波束方向是平行的,扫查结果称为B-scan,所得结果主要是Ｙ轴和Ｚ轴方向值．该扫查方法能为我们提供很准确的深度结果，但因扫查时探头须越过焊缝，操作起来相对烦琐．
➢ 2）TOFD技术可探测的厚度大，对厚板探伤的效果比较明显，但射线对厚板的穿透能力非常有限
➢ 3）TOFD技术检测缺陷的能力非常强，特殊的探伤方式使其具有相当高的检出率，约90%左右，而相比之下，射线检测的检出率稍低，大约75%，在实际工作中，我们也发现有 TOFD检测出来的缺陷，X射线未能发现的情况，这给质量控制带来了极大的隐患。
探头频率，晶片尺寸，探头角度，探头对数，扫查次数等． ➢ 设置探头间距：
根据工件及探头的选择情况计算并设置探头中心间距． ➢ Ａ扫描采集参数选择：
激发脉冲宽度设置，时间窗口的设置，阻尼设置等．
➢ 增益设置：根据工件实际情况选择合适检测灵敏度．
TOFD检测中探头的选择
➢ 探头角度 ➢ 探头频率 ➢ 探头晶片尺寸 ➢ 探头对数选择

明渠超声波时差法层流速测量装置说明书

0.4~1.0 0.4~6.0
6~60 60~200 200~500
泥沙条件 3~15kg/m3
0.4~1.5 1.5~20 20~70 70~200
注1. 表中指标与换能器设计制作的指向性发射角有相关关系。注2. 表中指标与发射响应、接收灵敏度等技术接收指标相关。注3. 仪器测流作用距离超出表中范围,将影响信号处理值的稳定性。注4. 当含沙量≥15kg/m3,河渠宽度相应缩窄。
4 产品分类与频率适用范围
4.1 产品分类
4.1.1 按通信方式分类:根据布设在河渠两岸的换能器之间信息通信方式分为有线和无线两种。不同的形式可按照河渠的宽度、线缆架设的难易程度以及防雷等条件选择。 4.1.2 按声道数量分类:换能器声脉冲传播分为单层声道、多层声道工作方式。根据河渠断面水流特性和水深变化情况,在河渠道断面流速的典型分布层位置,设置单层或者多层 (两层及以上)声波测速通道,以提高断面测验精度。
中国灌区协会团体标准发布公告
2022年第01号 (总第08号)
根据《中国灌区协会团体标准管理办法》规定,经中国灌区协会第六届常务理事会第六次会议表决通过,现发布以下标准:
序号 1
标准名称明渠超声波时差法层流速测量装置
现予公告。
标准编号 T/CIDA0010—2022
发布日期 2022.1.6
3 术语和定义
3.1 层流速 layervelocity 监测断面某一特定水深的水平线 (面)上的流速。
3.2 换能器 transducer 电能和声能相互转换的器件。将电能转换成声能的称为发射换能器;将声能转换成电能的是接收
换能器。换能器的主要性能指标有:工作频率、频带宽度、电声频度、谐振频率时的阻抗、指向性 (发射波束宽度 ) 和灵敏度等。 3.3 声道 acousticchannel

超声波时差法测量

题目：超声波传输时差法的测量姓名： .学号： .班级： .同组成员： .指导教师： .日期： .关键词：超声波流量计，时差法，换能器，脉冲第一部分:摘要1.中文摘要：超声波用于气体和流体的流速有许多优点。

和传统的机械式流量仪表，电磁式流量仪表相比它的计量精度高，对管径的适应性强，非接触流体，使用方便，易于数字化管理等。

近年来，由于电子计术的发展，电子元器件的成本大幅度下降，思潮申博流量仪表的制造成本大大降低，超声波流量计也开始普及起来。

根据其原理，研究了几种超声波流量计特别是时差法超声波流量计的测量原理，对超声波在流体中的传播特性及超声波换能器进行了一定的探讨和研究：根据流体力学及物理学的有关知识，对超声波流量计进行了相关了解。

针对传统时差法超声波流量计测量精度易受温度影响的问题，采用了改进型算法，在很大程度上避免了温度变化对测量精度的影响。

在多种测量原理及方法下，这里我们则采用的是多脉冲测量法的原理和应用。

当然，我们还要结合课题的实际情况，对时差法超声波流量计的硬件电路进行详细的分析和设计，讨论器件的选择、参数计算等技术问题，设计出了换能器发射和接收超声波的等效电路，当其换能器发射超声波时，相当于换能器给相应的计数环节给以上升沿脉冲使其开始计数，同理，当换能器接收超声波时也产生一个上升沿脉冲，来作用于相对应的计数器使其停止计数。

针对超声波流量计的工作环境，由于条件的限制，我们只能在普通环境下进行我们的课题设计。

对造成超声波流量测量误差的各种因素我们也只能进行常规的分析以及改进。

2.英文摘要：The FV ultrasonic flowmeter is designed to measure the fluid velocity of liquid within a closed conduit.The transducers are a non-contacting, clamp-on type, which will provide benefits of non-foulingoperation and easy installation.The FV transit-time flowmeter utilizes two transducers that function as both ultrasonic transmitters andreceivers. The transducers are clamped on the outside of a closed pipe at a specific distance fromeach other. The transducers can be mounted in V-method where the sound transverses the pipe twice,or W-method where the sound transverses the pipe four times, or in Z-method where the transducersare mounted on opposite sides of the pipe and the sound crosses the pipe once. This selection of themounting method depends on pipe and liquid characteristics. The flow meter operates byalternatelytransmitting and receiving a frequency modulated burst of sound energy between the two transducersand measuring the transit time that it takes for sound to travel between the two transducers. Thedifference in the transit time measured is directly and exactly related to the velocity of the liquid in the pipe.第二部分：目录1 设计任务和要求 (6)1.1设计任务 (6)1.2设计要求 (6)2 系统设计 (6)2.1系统要求 (6)3 单元电路设计……………………………………………………………3.1 单元电路A(单稳态触发电路) …………………………………3.1.1电路结构及工作原理……………………………………………3.1.2电路仿真…………………………………………………………3.1.3元器件的选择及参数确定……………………………………………3.2单元电路B(七段显示数码管电路) ………………………………3.2.1电路结构及工作原理…………………………………………3.2.2电路仿真………………………………………………………3.2.3元器件的选择及参数确定……………………………………………4 系统仿真……………………………………………………………………4. 1.原理方框图……………………………………………………4. 2.系统工作原理……………………………………………………5 电路安装、调试与测试……………………………………………………5.1电路安装………………………………………………………………5.2电路调试………………………………………………………………5.3系统功能及性能测试…………………………………………………5.3.1测试方法设计………………………………………………………5.3.2测试结果及分析……………………………………………………6 结论…………………………………………………………………………7 参考文献……………………………………………………………………8总结、体会和建议第三部分：第一章：设计任务及要求1.设计测量超声波正、向传输时间及传输时差的电子线路。

超声波在固体中传播速度的测量

超声波在固体中传播速度的测量【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、熟悉超声波发生器、数字显示尺、数字示波器等仪器的使用。

【实验原理】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。

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公式：LC t∆=∆ (1) 即通过在已知的距离ΔL 内计测声波传播的时间Δt ，从而计算出声波的传播速度C 。

实验上，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驻波法和相位比较法要高。

图1 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（铝棒和有机玻璃棒）。

【实验内容与步骤】1. 测量超声波在铝棒中传播速度图5 时差法测量超声波在固体中传播速度接线图（1）按图2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SVX-7声速测试仪信号源上的计时器不跳字为好。

（2）将发射换能器发射S1端面朝上竖立放置于托盘上，在换能器端面和长固体棒A0的端面上涂上适量的耦合剂，再把长固体棒A0放在发射面上，使其紧密接触并对准，然后将接收换能器S2接收端面放置于固体棒A0的上端面并对准，降下S2与固体棒A0端面接触。

（3）这时SVX-7声速测试仪信号源上的计时器的读数为t0 (μs)，SV-DH-7A型测试架上数显尺给出固体棒A0上端面的位置为L0 (mm)。

超声波时差法

超声波时差法
超声波时差法是一种前沿的测量技术，它可以精确测量物体之间的距离和速度。

它使用两个超声波发射器，每个发射器都发射一个高频的超声波信号，而接收器可以接收这些信号。

当超声波信号从发射器传输到物体，然后再从物体反射回来时，接收器就会收到这些信号。

根据这两个信号的时间差，就可以得到两个物体之间的距离，从而可以得出相对于测量物体的速度。

超声波时差法主要应用在测量物体位移、速度和距离等方面，且具有准确度高、测量快速和成本低廉等优点，因此近年来被广泛应用于工业的自动化测量中。

首先，超声波时差法可以用来测量物体的位移，因为它可以准确地测量物体的位置，而不会受到任何外部影响，因此可以用于准确地测量物体在时间上的变化。

其次，它也可以用于测量物体的速度，通过比较两个不同时刻超声波波形可以计算出一个物体的速度。

此外，超声波时差法还可以用来测量物体距离，即两个物体之间的距离。

它通过计算两次发射超声波波形之间的时间差来确定两个物体之间的
距离。

超声波时差法的优点不仅仅是测量快速和准确度高，它还具有低成本和易于操作的特点。

它不需要像其他测量技术那样使用昂贵的传感器，因此它具有比传统测量技术更低的成本。

此外，它非常容易操作，尤其是当它用于位移测量时，只需要通过设置发射器的发射时间，就可以实现更精确的测量结果。

总之，超声波时差法是一种前沿的测量技术，它可以提供准确的测量结果，并且具有低成本和易于操作的特点。

它的应用涉及到测量物体的位移、速度和距离等，并已经得到了广泛的应用。

它的准确度和成本优势，使它成为工业自动化测量中不可或缺的重要技术。

用时差法测量超声声速

用超声波流量计测量超声声速姓名：田田班级：网络（2）班学号：090602231摘要：在大学物理实验里，我们学习了用共振干涉法和相位比较法测量超声声速，但在工程中运用的是更为精确的时差法测量超声声速。

在此，我们可以使用超声波流量计进行测量。

超声波流量计是通过检测流体流动对超声束(或超声脉冲)的作用以测量流量的仪表。

根据对信号检测的原理超声流量计可分为传播速度差法(直接时差法、时差法、相位差法和频差法)、波束偏移法、多普勒法、互相关法、空间滤法及噪声法等。

超声流量计和电磁流量计一样,因仪表流通通道未设置任何阻碍件,均属无阻碍流量计,是适于解决流量测量困难问题的一类流量计,特别在大口径流量测量方面有较突出的优点,近年来它是发展迅速的一类流量计之一。

关键字：时差法，超声声速，超声波流量计Use ultrasound flowmeter measurement ultrasonic velocityName:TianTian class: network (2) class student id: 090602231Abstract:in university physics experiment, we studied the use is also called the resonant interfering method and phase comparison ultrasonic velocity measurement, but in engineering is the use of more precise time difference method for measuring the ultrasonic velocity. Here, we can use the ultrasonic flowmeter measurements. Ultrasonic flowmeter is through testing the fluid flow of ultrasonic beam (or ultrasonic pulse) role to measure flow meter. According to the principle of signal detection ultrasound flowmeter can be divided into velocity differential method (direct time difference method, the method of time difference, the method of phase difference and frequency offset method), beam migration method, doppler method, cross-correlation method, space filter method and noise method, etc. Ultrasonic flowmeter and electromagnetic flowmeter is same, because instrument circulation channel not set any block up pieces, belong to the unimpeded flowmeter is suitable for solving the flow measurementdifficult problem, especially in big class of flowmeter have prominent runoff measurement of advantages in recent years, it is a kind of flowmeter of rapid development.Key word : time difference method, ultrasonic velocity, ultrasonic flowmeter超声波是频率大于20KHz 的机械波，它的频率高于可闻波而波长小于可闻波，并且，它具有如下特性：束射特性、吸收特性、能量传递特性和声压特性。