超声波在异质界面的传播
超声波在异质介质中的传播行为分析
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超声波在异质介质中的传播行为分析在物理学中,声波是一种机械波,它是通过振动物体传递的能量所引起的对空气分子的压缩和稀疏。
超声波是频率高于人耳可听到的声音的声波,被广泛应用于医学、工业测量和材料科学等领域。
本文将主要讨论超声波在异质介质中的传播行为。
异质介质是指由不同材料构成的介质。
由于不同材料之间的物理性质和结构存在差异,超声波在异质介质中的传播表现出一系列有趣的现象。
首先,超声波在异质介质中的传播速度会发生变化。
传播速度与介质的密度和弹性有关,而在异质介质中,各个材料的密度和弹性各不相同,因此导致传播速度的变化。
例如,当超声波从一个材料传播到另一个材料时,速度通常会发生突变。
这种速度突变会导致声波的折射现象,类似于光在透明介质中的折射。
其次,超声波在异质介质中的传播路径也会发生偏折。
传统的折射现象只发生在光的传播过程中,但是在超声波中,由于介质的物理性质不均匀,声波在传播中可能会受到不同方向的偏折。
这种偏折现象被称为声波的散射,它对于超声成像和材料检测等应用具有重要的影响。
此外,超声波在异质介质中的衰减现象也是需要考虑的。
衰减是指声波在传播过程中能量的逐渐减弱。
在异质介质中,由于不同材料的吸收、散射和反射等因素的影响,超声波的能量会随着传播距离的增加而逐渐减少。
因此,在超声成像和医学诊断中,需要考虑衰减的影响,以获得更准确的图像和结果。
除了上述现象外,超声波在异质介质中还可能发生反射、共振和色散等现象。
反射是指当超声波达到介质界面时,部分能量被反射回来的现象,它可以用于测量介质的界面。
共振是指当超声波频率与物体固有频率相同时,产生共振现象,这在材料科学研究中是一种重要的检测手段。
色散是指超声波在不同频率下的传播速度不同,导致波形发生变化的现象,它可以用于材料的频率响应研究。
综上所述,超声波在异质介质中的传播行为是一个复杂且多样化的过程。
传播速度的变化、传播路径的偏折、衰减、反射、共振和色散等现象都是需要考虑和研究的。
简答题
![简答题](https://img.taocdn.com/s3/m/42df788d02d276a200292efd.png)
简答题:1、超声场可分为:①主声束和副瓣——声源正前方声能量集中的锥形区域即为主声束,声束副瓣通常出现在邻近探头晶片的一个区域内,旁侧于主声束。
②近场——指主声束中心轴线上最后一个声压极大值处至晶片表面这一区域。
③远场——近场以外的区域称为远场。
④未扩散区——主声束截面与声源直径相同之点至近场与远场分界点的一段区域称为未扩散区,分界点至晶片表面的距离约为近场长度的1.6倍。
由于近场区存在声压极大、极小值,处于声压极大值处的较小缺陷可能回波较高,而处于声压极小值处的较大缺陷可能回波较低,这样就可能引起误判,因此超声波探伤中总是尽量避免在近场区定量。
2、①可使瞬间发射能量很大,而总能量不大;②可做时标用,测量超声波在工件中的传播时间,从而对缺陷进行定位;③不是单色波,可克服缺陷厚度对超声波反射率对透过率的影响;④可显著减少入射波与反射波之间干涉区的长度;⑤从工程技术上比较容易制造出脉冲波的超声波检测仪。
3、没有矛盾。
因为声强和声压之间的关系是I=p2/2Z。
声强不仅与声压有关,而且与介质的声阻抗有关,由于钢的声阻抗大于水的声阻抗,所以尽管透射波有较高的声压,但透射波的声强仍然比入射波的声强小得多。
仍然符合入射声能等于反射声能与透射声能之和。
4、超声波在介质中传播时随着距离的增加,能量逐渐减小的现象称为衰减。
产生衰减的原因是:扩散衰减、散射衰减、粘滞(吸收)衰减。
5、①由θ0=arcsin(1.22λ/D)可知,晶片尺寸增加,半扩散角减小,波束指向性变好,超声波能量集中,对探伤有利。
②由N=D2 /4λ可知,晶片尺寸增加,近场区长度迅速增加,对探伤不利。
③晶片尺寸大,辐射的超声波能量大,探头未扩散区扫差范围大,远距离扫差范围相对减小,发现远距离缺陷的能力增强。
6、主要性质有:①超声波方向性好;②超声波能量高;③能在界面上产生反射和波型转换;④超声波穿透能力强。
7、主要指标有:①灵敏度;②水平线性;③垂直线性;④动态范围;⑤分辨力;⑥声噪比等。
超声(UT)射线(RT),金相,光谱分析原理
![超声(UT)射线(RT),金相,光谱分析原理](https://img.taocdn.com/s3/m/fa9e5ac5cfc789eb162dc88b.png)
超声检测超声检测(UT)工业上无损检测的方法之一。
超声波进入物体遇到缺陷时,一部分声波会产生反射,发射和接收器可对反射波进行分析,就能异常精确地测出缺陷来.并且能显示内部缺陷的位置和大小,测定材料厚度等.原理超声波是频率高于20千赫的机械波。
在超声探伤中常用的频率为0.5~5兆赫。
这种机械波在材料中能以一定的速度和方向传播,遇到声阻抗不同的异质界面(如缺陷或被测物件的底面等)就会产生反射。
这种反射现象可被用来进行超声波探伤,最常用的是脉冲回波探伤法探伤时,脉冲振荡器发出的电压加在探头上(用压电陶瓷或石英晶片制成的探测元件),探头发出的超声波脉冲通过声耦合介质(如机油或水等)进入材料并在其中传播,遇到缺陷后,部分反射能量沿原途径返回探头,探头又将其转变为电脉冲,经仪器放大而显示在示波管的荧光屏上。
根据缺陷反射波在荧光屏上的位置和幅度(与参考试块中人工缺陷的反射波幅度作比较),即可测定缺陷的位置和大致尺寸。
除回波法外,还有用另一探头在工件另一侧接受信号的穿透法。
利用超声法检测材料的物理特性时,还经常利用超声波在工件中的声速、衰减和共振等特性。
应用脉冲回波探伤法通常用于锻件、焊缝及铸件等的检测。
可发现工件内部较小的裂纹、夹渣、缩孔、未焊透等缺陷。
被探测物要求形状较简单,并有一定的表面光洁度。
为了成批地快速检查管材、棒材、钢板等型材,可采用配备有机械传送、自动报警、标记和分选装置的超声探伤系统。
除探伤外,超声波还可用于测定材料的厚度,使用较广泛的是数字式超声测厚仪,其原理与脉冲回波探伤法相同,可用来测定化工管道、船体钢板等易腐蚀物件的厚度。
利用测定超声波在材料中的声速、衰减或共振频率可测定金属材料的晶粒度、弹性模量(见拉伸试验)、硬度、内应力、钢的淬硬层深度、球墨铸铁的球化程度等。
此外,穿透式超声法在检验纤维增强塑料和蜂窝结构材料方面的应用也已日益广泛。
超声全息成象技术也在某些方面得到应用。
优缺点超声检测法的优点是:穿透能力较大,例如在钢中的有效探测深度可达1米以上;对平面型缺陷如裂纹、夹层等,探伤灵敏度较高,并可测定缺陷的深度和相对大小;设备轻便,操作安全,易于实现自动化检验。
超声波探伤资格考试试题2
![超声波探伤资格考试试题2](https://img.taocdn.com/s3/m/3a334b5e5727a5e9856a61e5.png)
超声波探伤资格考试试题2初、中级无损检测技术资格人员-超声检测考题汇编是非判断题(在每题后面括号内打“X”号表示“错误”,画“?”表示正确)1.最常用的超声波换能器是利用压电效应发射和接收超声波的()2.在超声波检测中最常用的超声波换能器是利用磁致伸缩效应发射和接收超声波的() 3.质点完成五次全振动所需要的时间,可以使超声波在介质中传播五个波长的距离() 4.一般的超声波检测仪在有抑制作用的情况下其水平线性必然变坏() 5.脉冲宽度大的仪器其频带宽度窄()6.超声波检测时要求声束方向与缺陷取向垂直为宜()7.在同一固体介质中,纵波的传播速度为常数()8.在同一固体介质中,横波的传播速度为常数()9.在同一固体介质中,瑞利波的传播速度为常数()10.在同一固体介质中,兰姆波的传播速度为常数()11.超声波表面波不能在液体表面传播()12.在同一固体材料中,传播纵,横波时的声阻抗相同()13.声阻抗是衡量介质声学特性的重要参数,温度变化对材料的声阻抗也会有影响() 14.第二介质中折射的横波其折射角达到90?时的纵波入射角为第二临界角() 15.第二介质中折射的横波其折射角达到90?时的纵波入射角为第一临界角() 16.第二介质中折射的纵波其折射角达到90?时的纵波入射角为第二临界角() 17.第二介质中折射的纵波其折射角达到90?时的纵波入射角为第一临界角() 18.频率和晶片尺寸相同时,横波声束指向性不如纵波好()19.在水中不仅能传播纵波,也能传播横波()20.有机玻璃声透镜水浸聚焦探头,透镜曲率半径越小,焦距越大() 21.有机玻璃声透镜水浸聚焦探头,透镜曲率越大,焦距越大()22.吸收衰减和散射衰减是材料对超声能量衰减的主要原因() 23.钢中声速最大的波型是纵波()24.钢中声速最大的波型是横波()25.钢中声速最大的波型是兰姆波()26.超声波在异质界面上倾斜入射时,同一波型的声束反射角大于入射角() 27.超声波在异质界面上倾斜入射时,同一波型的声束反射角小于入射角() 28.商品化斜探头标志的角度是表示声轴线在任何材料中的折射角() 29.为了在试件中得到纯横波,斜探头透声斜楔材料的纵波速度应大于被检试件中的纵波速度() 30.超声波在介质中的传播速度与波长成正比()31.超声波在铝中传播时,频率越高,波长越短()32.超声波在钢中传播时,频率越低,波长越短()33.超声波在介质中的传播速度等于质点的振动速度()34.在同种固体材料中,纵,横波声速之比为常数()35.声源面积不变时,超声波频率越高,超声场的近场长度越长() 36.采用高频探伤可以改善声束指向性,提高探伤灵敏度()37.不同压电晶体的频率常数不一样,因此用不同压电晶体作成频率相同的晶片时其厚度不同() 38.兰姆波波速在一定介质中不为常数()39.超声波探头的近场长度近似与晶片直径成正比,与波长成反比() 40.超声波探头的半扩散角近似与晶片直径成正比,与波长成反比() 41.超声波探头发射超声波利用的是逆压电效应,而接收超声波则是利用的正压电效应() 42.超声波束的指向角是在晶片直径一定的情况下,频率越低,指向角越小() 43.超声波束的指向角是在晶片直径一定的情况下,频率越高,指向角越小() 44.声透镜的曲率越大,焦距越短()45.声透镜的曲率半径越大,焦距越短()46.波长越短,近场长度越短,晶片直径越大,近场长度也越长()47.不同的材料具有不同的材料弹性和密度,因此同一波型的超声波在不同材料中的传播速度不同() 48.同一波型的超声波在不同材料中的传播速度是相同的()49.超声波纵波在异质界面上发生反射时,反射波中必定会分离出反射纵波与反射横波() 50.根据公式:C=λ?f 可知声速C与频率f成正比,因此同一波型的超声波在高频时传播速度比低频时大() 51.压电晶片是利用“逆压电效应”的原理产生超声波的()52.压电晶片是利用“逆压电效应”的原理接收超声波的()53.用声透镜对超声波进行聚焦时,必须选用中间厚度小、边缘厚度大的凹形透镜() 54.物体在振动过程中,当外力的频率等与振动系统的固有频率时,物体的振幅达到最大值,这种现象称为谐振() 55.波在传播过程中遇到远小于波长的障碍物时,就会发生绕射现象()56.超声波探头所选用压电晶片的频率与晶片厚度有密切关系,频率越高,晶片越薄() 57.在钢中测定为某个折射角的探头,移放到铝上测定,该折射角将会变小()58.在超声波检测中,窄脉冲的纵向分辨力高,这是因为它的脉冲宽度大()59.一台垂直线性理想的超声波检测仪,其回波高度与探头接收到的声压成正比例() 60.一台垂直线性理想的超声波检测仪,其回波高度与探头接收到的声压成反比() 61.当激励探头的脉冲幅度增大时,由探头发射的超声波强度也随之增大()62.超声波垂直入射至钢/空气界面时,反射波和入射波可在钢中形成驻波。
超声波检测二级试题库(UT)(含答案)(一)
![超声波检测二级试题库(UT)(含答案)(一)](https://img.taocdn.com/s3/m/dc87e85bf01dc281e53af06c.png)
无损检测超声波试题(UT)第一部分一、是非题1.1 受迫振动的频率等于策动力的频率。
1.2 波只能在弹性介质中产生和传播。
1.3 由于机械波是由机械振动产生的,所以波动频率等于振动频率。
1.4 由于机械波是由机械振动产生的,所以波长等于振幅。
1.5 传声介质的弹性模量越大,密度越小,声速就越高。
1.6 材料组织不均匀会影响声速,所以对铸铁材料超声波探伤和测厚必须注意这一问题。
1.7 一般固体介质中的声速随温度升高而增大。
1.8 由端角反射率试验结果推断,使用K≥l.5的探头探测单面焊焊缝根部未焊透缺陷,灵敏度较低,可能造成漏检。
1.9 超声波扩散衰减的大小与介质无关。
1.10 超声波的频率越高,传播速度越快。
1.11 介质能传播横波和表面波的必要条件是介质具有切变弹性模量。
1.12 频率相同的纵波,在水中的波长大于在钢中的波长。
1.13 既然水波能在水面传播,那么超声表面波也能沿液体表面传播。
1.14 因为超声波是由机械振动产生的,所以超声波在介质中的传播速度即为质点的振动速度。
1.15 如材质相同,细钢棒(直径<λ=与钢锻件中的声速相同。
1.16 在同种固体材料中,纵、横渡声速之比为常数。
1.17 水的温度升高时,超声波在水中的传播速度亦随着增加。
1.18 几乎所有的液体(水除外),其声速都随温度的升高而减小。
1.19 波的叠加原理说明,几列波在同一介质中传播并相遇时,都可以合成一个波继续传播。
1.20 介质中形成驻波时,相邻两波节或波腹之间的距离是一个波长。
1.21 具有一定能量的声束,在铝中要比在钢中传播的更远。
1.22材料中应力会影响超声波传播速度,在拉应力时声速减小,在压应力时声速增大,根据这一特性,可用超声波测量材料的内应力。
1.23 材料的声阻抗越大,超声波传播时衰减越大。
1.24 平面波垂直入射到界面上,入射声压等于透射声压和反射声压之和。
1.25 平面波垂直入射到界面上,入射能量等于透射能量与反射能量之和。
超声检测模拟判断题
![超声检测模拟判断题](https://img.taocdn.com/s3/m/5a985babafaad1f34693daef5ef7ba0d4a736dc1.png)
第一部分判断题(在每题前面括号内打“X”号表示〃错误",打“J”表示“正确〃))1.超声检测既可以检测工件表面缺陷,也可以检测工件内部缺陷。
)2.位移随时间的变化符合余弦规律的振动称为谐振动。
)3.超声波在理想介质中的传播,其本质是物质和菖缰同时进行传播。
)4.只要有初始振动的波源,机械振动就可以传播。
)5.从公式C=入f可以看出,声速C与频率f成正比,因此高频时的超声波传播速度比低频时大。
)6.质点完成五次全振动所需要的时间,可以使超声波在介质中传播五个波长的距离。
)7.由于入X∕f,声速一定时,频率越高,波长越短。
)8.纵波是指质点的振动方向与波的传播方向垂直的波型。
)9.超声横波能在固体、液体和气体介质中进行传播。
)10.在空气中不仅能传播纵波,也能传播横波。
)11.横波不能在液体中传播,因此横波探伤时,不能使用液体耦合剂。
)12.球面波振幅与距离成反比。
)13.球面波振幅与距离的平方根成反比。
)14.柱面波振幅与距离成反比。
)15.平面波振幅与距离成反比。
)16.在超声检测中最常用的超声波是连续波。
)17.对脉冲波,脉冲越短,则频带越宽。
)18.相同条件下,同一固体介质中,纵波、横波、表面波的传播速度均为常数。
)19.同一固体介质中,声速与波型无关。
)20.声速是声能量传播的速度。
)21.声速是介质中质点振动的速度。
)22.声速是介质中质点按波的方向移动的速度。
)23.垂直线性良好时,超声检测仪荧光屏上脉冲的高度与声压成正比。
()24.声强与声压的平方成正比。
()25.声压与声强的平方成正比。
()26.在同一固体材料中,传播纵波和横波时的声阻抗相同。
()27.有限尺寸平面状波源发出的超声波,在声源附近声压出现极大值和极4能是由于干涉现象造成的。
()28.波阵面的位置和形状随时间的变化,可用惠更斯原理进行解释。
()29.散射和衍射是超声波单独具有的特性。
()30.频率相同时,同种介质中障碍物尺寸越大,衍射越强。
超声波无损检测知识讲座3之超声波的传播
![超声波无损检测知识讲座3之超声波的传播](https://img.taocdn.com/s3/m/78a600747fd5360cba1adb08.png)
CL'
= sin
Ct
超声波的传播
——超声波在平面的斜入射 超声波在平面的斜入射 二、折射 T-折射横波; 折射横波; 折射横波 L’-折射纵波; 折射纵波; 折射纵波 L-入射纵波。 入射纵波。 入射纵波 折射定律:
sin
L Ⅰ 法线
Ⅱ
T
L’
αL
CL
= sin
β L'
CL'
= sin
βt
(2)
Ct
(一)、入射声压、反射声压和透射声压的关系:
若把Po看作1,则: Pr+Po=Pt 1+Pr=Pt
超声波的传播
——超声平面波垂直入射到大平底的行为 超声平面波垂直入射到大平底的行为 (二)、声压反射率:
rp =
Pr P0
=
Z2 − Z1 Z2+Z1
(三)、声压透射率:
Pt 2Z2 tp = = P0 Z2+Z1
讨论:1、Z1≈Z2时 rp=0 tp≈1,即当Z1≈Z2时,则声压反 射率近似为零,入射声波几乎全部透入第二介质。例如钢轨接头 淬火部分和非淬火部分,焊缝的母材与焊接金属之间阻抗相差很 小,一般为1%,所以在探伤中无异常反射回波(不含焊筋轮廓反 射波)。
超声波的传播
——超声平面波垂直入射到大平底的行为 超声平面波垂直入射到大平底的行为 2、Z1>>Z2时 rp≈1 tp=0 ,即当Z1>>Z2时,以钢和机 油界面为例:按计算反射率为95%,透射率为5%,所以在试块上 调节灵敏度时,如有反射体(平底孔或横通孔)内渗入机油,会 导致声能的透射而使反射回波略有下降。 3、Z1<<Z2时 rp≈1 tp≈2 ,即当Z1<<Z2时,以钢和空气界 面为例,超声波从钢进入空气界面时将有100%的反射。所以具 有对缺陷检测的良好效果。同理,在钢轨探伤中,保护膜与探头 之间的油层干枯,含有气泡或探头与钢轨之间的水量不足,耦合 不良,都会引起灵敏度下降,其原因是介面间进入空气,使透入 钢中的超声能量减少。
超声波探伤
![超声波探伤](https://img.taocdn.com/s3/m/4a527f5a77232f60ddcca142.png)
超声波探伤超声波探伤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,在荧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。
1基本原理超声波在介质中传播时有多种波型,检验中最常用的为纵波、横波、表面波和板波。
用纵波可探测金属铸锭、坯料、中厚板、大型锻件和形状比较简单的制件中所存在的夹杂物、裂缝、缩管、白点、分层等缺陷;用横波可探测管材中的周向和轴向裂缝、划伤、焊缝中的气孔、夹渣、裂缝、未焊透等缺陷;用表面波可探测形状简单的铸件上的表面缺陷;用板波可探测薄板中的缺陷。
2主要特性超探仪是一种便携式工业无损探伤仪器,它能够快速便捷、无损伤、精确地进行工件内部多种缺陷(裂纹、夹杂、折叠、气孔、砂眼等)的检测、定位、评估和诊断。
既可以用于实验室,也可以用于工程现场。
本仪器能够广泛地应用在制造业、钢铁冶金业、金属加工业、化工业等需要缺陷检测和质量控制的领域,也广泛应用于航空航天、铁路交通、锅炉压力容器等领域的在役安全检查与寿命评估。
它是无损检测行业的必备。
(1)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,声波将绕过缺陷而不能反射;(2)波声的指向性好,频率越高,指向性越好,以很窄的波束向介质中辐射,易于确定缺陷的位置.(3)超声波的传播能量大,如频率为1MHZ(1兆赫兹)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。
[1]3主要优点①穿透能力强,探测深度可达数米;②灵敏度高,可发现与直径约十分之几毫米的空气隙反射能力相当的反射体;可检测缺陷的大小通常可以认为是波长的1/2。
③在确定内部反射体的位向、大小、形状及等方面较为准确;④仅须从一面接近被检验的物体;⑤可立即提供缺陷检验结果;⑥操作安全,设备轻便。
超声检测ut工作原理
![超声检测ut工作原理](https://img.taocdn.com/s3/m/6c886d08ff4733687e21af45b307e87101f6f88e.png)
超声检测ut工作原理
超声检测UT(Ultrasonic Testing)工作原理是利用超声波进入物体后遇到缺陷或被测物件的底面等异质界面,发生反射的特性进行检测。
具体来说,超声波探头发射的超声波脉冲通过声耦合介质(如机油或水等)进入材料,并在材料中传播。
当遇到声阻抗不同的异质界面时,就会产生反射。
反射的声波被探头接收并转变为电信号,经仪器放大后显示在示波器的荧光屏上。
根据缺陷反射波在荧光屏上的位置和幅度,可以测定缺陷的位置和大致尺寸。
超声检测UT具有无损、高效、高精度、高灵敏度等优点,因此在工业生产和质量控制中得到了广泛应用。
它可以检测各种材料,如金属、玻璃、陶瓷、复合材料等内部的缺陷、裂纹、气孔、夹杂物等,也可以测量厚度、硬度等参数。
以上内容仅供参考,如需获取更多信息,建议查阅相关文献或咨询专业人士。
《超声检测》课后习题及试题答案
![《超声检测》课后习题及试题答案](https://img.taocdn.com/s3/m/b0179eb9a26925c52dc5bf68.png)
《超声检测》课后综合训练答案第一单元超声检测得物理基础一、名词解释1、声波与电磁波声源体发生振动会引起四周空气振荡,那种振荡方式就就是声波。
电磁波就是电磁场得一种运动形态。
2、可闻声波与超声波可闻声波就就是人可以听见得声波,频率20Hz~20000Hz,高于20000Hz或低于20Hz一般人都听不到。
频率超过20000Hz得声波,称为超声波。
3、连续波与脉冲波波源持续不断振动所辐射得波称为连续波。
波源间歇振动辐射得波称为脉冲波。
4、纵波与横波纵波就是质点得振动方向与传播方向同轴得波。
横波就是质点得振动方向与波得传播方向相互垂直得波,如电磁波、光波等。
5、瑞利波与脉冲波瑞利波也称表面波,就是沿半无限弹性介质自由表面传播得偏振波。
(脉冲波见上述)6、波长与声速波长指沿着波得传播方向,两个相邻得振动相位相同得质点之间得距离。
在波动过程中,某一振动状态在单位时间内波传播得距离称为波速。
声波得波速简称声速。
7、声压与声强在超声场中某一质点由于超声波得传播而受到得附加压强称为该处得声压。
声强就是指单位时间内垂直通过单位面积得声能。
8、平面波与球面波波阵面为一系列相互平行得平面得波称为平面波。
波阵面为一系列同心球面得波称为球面波。
9、波得叠加与干涉当几列波在空间相遇时,在相遇区域内任一点得振动,为各列波单独存在时在该点引起得振动位移得矢量与,这一规律称为波得叠加。
如果两列频率相同、振动方向相同、相位差恒定得简谐波叠加时,使得空间某些质点得振动始终加强,而另一些质点处得振动始终减弱,这种现象称为波得干涉。
10、反射与折射波传播过程中,当遇到异质界面时,波得传播方向将发生改变。
一部分波从异质界面处返回到第一种介质,称为波得反射。
另一部分波将穿过异质界面继续传播,称为波得折射。
11、反射率与透射率反射波与入射波得声压或声强之比,称为波得反射率。
透射波与入射波得声压或声强之比,称为波得透射率。
12、聚焦与发散波在传播过程中,若果声束横截面越来越小,称为波得聚焦,反之则成为波得发散。
超声波基础知识
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●超声波探伤探头 超声波探伤探头:
探头的作用:超声波探伤中,超声波的产生和接收过程是一个能量转换 探头的作用 过程,这个过程是通过探头来实现的。所以超声波探头的 作用就是将电能转 换成超声能(产生超声波)和将超声能转换成电能(接收超声波)。 超声探头的构成中,最重要的就是压电晶片 压电晶片。 压电晶片 压电晶片具有压电效应 压电效应,即:而当压电晶片受到拉压力作用时,会在晶 压电效应 片上产生电信号(正压电效应) ;当有电信号加到晶片上时,晶体发生弹性 形变(逆压电效应) 。上述两种效应统称压电效应。 超声波探伤时,超声波探伤仪发生出高频脉冲电信号加在探头的压电晶 片上,由于逆压电效应,晶片产生弹性形变,从而产生超声波;超声波经耦 合而传入被探工件中,遇到异质界面时产生反射,反射回来的超声波同样作 用到探头上,由于正压电效应,使探头晶片上产生电信号。通过分析晶片上 的电信号,我们就可以知道被探工件中的缺陷等信息。这就是超声波探伤的 原理。
如果对H1/H2或P1/P2取自然对数,则此时的单位即为奈贝(NP)。
∆ = ln
H1 P1 = ln ( NP ) H2 P2
由上面的公式可以推出: 1NP=8.68dB 1dB=0.115NP 利用上述公式,可以计算出超声波探伤时屏幕上任意两波高的分贝差。 这就是超声波探伤中,利用标准试块作为基准波高,再将探伤中探测到的缺 陷回波波高与之比较,从而判断缺陷大小的依据。
超声波的类型: 超声波的类型 根据介质中质点的振动方向与超声波波的传播方向的关系,可将超声波 分为下列几种: ●纵波(L):介质中质点的振动方向与超声波的传播方向互相平行。可 在固体、液体和气体中传播。在后面讲到的爬波,其实也是一种纵波。
●横波(S或T):介质中质点的振动方向与超声波的传播方向互相垂直。
无损检测取证考试 UT要点
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UT要点概述:对于钢等金属材料的检测,常用频率为0.5~10MHz。
超声波的频率很高,因而使超声波具有一些重要特性,使其能广泛用于无损检测。
声波、次声波和超声波1.超声波方向性好:超声波频率高,波长短,扩散角小,可以定向发射;2.超声波能量高:超声波的检测频率远高于声波,其声强与频率的平方成正比;3.超声波能在异质界面产生反射、折射、衍射和波形转换:在超声检测中,特别是在脉冲反射法检测中,利用了超声波几何声学的一些特点,如在介质中直线传播,遇界面产生反射、折射等。
4.超声波穿透能力强:超声波在大多数介质中传播时,传播能量损失小,传播距离大,穿透能力强,在很多金属材料中其穿透能力可达数米。
1、声波基础知识1.1机械振动与机械波机械振动物体(或质点)在某一平衡位置附近作来回往复的运动,称为机械振动。
振动是往复、周期性的运动,振动的快慢常用振动周期和振动频率两个物理量来描述。
振动的强弱用振幅来表征。
机械波的产生与传播:在介质内部,各质点间以弹性力连接在一起的介质,称为弹性介质。
在弹性力的作用下,弹性介质中一个质点的振动就会引起临近质点的振动,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向各个方向传播开来,从而就形成了机械波。
产生机械波必须具备以下两个条件:(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。
振动与波动是互相关联的,振动是产生波动的根源,波动是振动状态的传播。
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。
这种能量的传播,不是靠物质的迁移来实现的,也不是靠相邻质点的弹性碰撞来完成的,而是由各质点的位移连续变化来逐渐递出去的。
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。
关于波长、周期、频率和波速波长λ:同一波线上相邻两振动相位相同的质点的距离,称为波长,用λ表示。
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。
超声波检测的原理
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式中 v-质点振动速度
上式中当声压 p 不变时,ρc 越大,质点振 动速度就越小 ,所以ρc 被称为介质的特性阻
抗,以 z表示。
超声检测中,可以到观察荧光屏上出现的反 射波高度,该高度与声压 p 成正比。
液体阻抗约为气体的3000倍,固体阻抗约为 液体的30倍。
在声场中的某点,在与指定方向垂直的单位 面积上,单位时间内通过的平均声能,称为声 强度,以I表示。
任意形状的波在传 播过程中遇到一个 障 碍 AB 时 , AB 上 有一个宽度大小与 波长相当的狭缝, 穿过狭缝的波是以 狭缝为中心的球形 波,与原来的波阵 面无关。
这说明可以把狭缝 看作新的波源。波 前上的所有点,都 可看作产生球面子 波的点源,经过一 段时间后,该波前 的新位置将是这些 子波波前相切的包 迹面,这称之谓惠 更斯原理。
小,则声波在介质中的传播速度越高。
2-1-3 声场及其特征值
声场特征常用声压、声强和特性阻抗等特征 值来描述。
声压(p)是指声传播时,造成介质中某点的压强 ,单位为帕斯卡(Pa),1Pa=1N/m2
声波在介质中传播时,介质中每一点的声压 将随时间和距离的变化而改变。
声压与介质密度、波速和频率成正比
超声加工处理时非常重视一些描述声场强弱的 物理量(如声压、声强、声功率等)的测定。
而超声检测则着重描述介质中超声传播特性的 物理量(如声速、声衰减、声阻抗等)的测定。
超声波是一种机械振动所产生的波。
质点的往复运动称为振动,振动是波动的产 生根源,波动是振动的传播过程。
超声波的产生,依赖于作高频机械振动的声源 和弹性介质的传播
板波与表面波不同,其传播要受到两个界面的 束缚,从而形成对称型(S型,图2-1d)和非对称 型(A型,图2-1e)两种情况。
无损检测 试题(含答案).
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超声波检测习题集共:630题其中:是非题175题选择题274题计算题90题计算题91题一、是非题1.1 波动过程中能量传播是靠相邻两质点的相互碰撞来完成的。
()1.2 波只能在弹性介质中产生和传播。
()1.3 由于机械波是由机械振动产生的,所以波动频率等于振动频率。
()1.4 由于机械波是由机械振动产生的,所以波长等于振幅。
()1.5 传声介质的弹性模量越大,密度越小,声速就越高。
()1.6 物体作谐振动时,在平衡位置的势能为零。
()1.7 一般固体介质中的声速随温度升高而增大。
()1.8 由端角反射率试验结果推断,使用K≥1.5的探头探测单面焊焊缝根部未焊透缺陷,灵敏度较低,可能造成漏检。
()1.9 超声波扩散衰减的大小与介质无关。
()1.10 超声波的频率越高,传播速度越快。
()1.11 介质能传播横波和表面波的必要条件是介质具有切变弹性模量。
()1.12 频率相同的纵波,在水中的波长大于在钢中的波长。
()1.13 既然水波能在水面传播,那么超声表面波也能沿液体表面传播。
()1.14 因为超声波是由机械振动产生的,所以超声波在介质中的传播速度即为质点的振动速度。
()1.15 如材质相同,细钢棒(直径<λ)与钢锻件中的声速相同。
()1.16 在同种固体材料中,纵、横波声速之比为常数。
()1.17 不同的固体介质,弹性模量越大,密度越大,则声速越大。
()1.18 表面波在介质表面作椭圆振动,椭圆的长轴平行于波的传播方向。
()1.19 波的叠加原理说明,几列波在同一介质中传播并相遇时,都可以合成一个波继续传播。
()1.20 在超声波传播方向上,单位面积.单位时间通过的超声能量叫声强。
()1.21 超声波的能量远大于声波的能量,IMHz的超声波的能量相当于IKHz声波能量的100万倍。
()1.22 声压差2倍,则两信号的分贝差为6dB(分贝)。
()1.23 材料的声阻抗越大,超声波传播时衰减越大。
岩体超声检测技术要点
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超 声 波 的 衰 减
对于固体介质,吸收衰减相对于散射衰减几乎可以忽略不计;而对 于液体介质,吸收衰减则是主要的。 需要注意的是,超声波检测中所谓的衰减仅指介质对声波的衰减作
用,即与介质有关的、表征介质声学特性的衰减,包括吸收衰减和散射
衰减,而不包括扩散衰减。 超声波的衰减表示为频率的函数为:
1 2 a f b f c f
越低。可以利用波速来估计岩体的风化程度,可参照一下公式:
Kw =(V0-V)/V0 Kw —风化系数; V0 —新鲜岩石波速; V —风化岩石波速
岩体超声检测技术
超声波检测系统?
检 测 系 统
超声波检测系统包括:
1.超声波换能器 2.超声波检测仪
岩体超声检测技术
检 测 系 统
武汉中科智创
岩体超声检测技术
E 2 (1 )
在固体介质中,纵波、横波和表面波的波速有如下关系: Vp>Vs>Vr
岩体超声检测技术
2.波速与材料的结构特性
• 材料的尺寸
波 速
• 材料的组成成分 • 空隙率 • 缺陷
岩体超声检测技术
★声压(Pa):超声场中的某一点在某一
瞬间,因超声波引起的压强。
Δm=ρ⋅ds⋅dx
声 压
压与该处质点的振动速度之比。
介 质 的 声 阻 抗
Z = p / Va
声阻抗表示介质对质点振动的阻碍作用。在同一声压下,
声阻抗越大,质点的振动就越小。当超声波由一种介质传入
另一种介质,或是从介质的界面上反射时,其各种行为(如 反射、折射等)主要取决于这两种介质的声阻抗。
气体、液体与固体之间的特性声阻抗之比接近于1:3000:8000
超声波的检测原理反射折射
![超声波的检测原理反射折射](https://img.taocdn.com/s3/m/89559a0bf8c75fbfc67db22a.png)
超声波的检测原理反射折射2超声波及超声检测原理2. 1超声波的基本性质通常人耳能听到声音的频率范围在20}20KHz之间,把超过20KHz的声波称为超声波。
超声波在本质上是一种机械波,所以它的产生必须依赖两个条件,一是有机械振动的声源,二是有能够传播振动的弹性介质。
波的种类是根据介质质点的震动方向和波动传播方向的关系来区分的。
超声波在介质中传播的波形有许多种,有纵波、横波、表面波等。
充满超声波的空间叫做超声场。
声压、声强度、声阻抗是描述超声场特征的几个重要物理量。
a.声压超声场中某一点在某一瞬间所具有的压强与没有超声场存在时的静态压强之差被称为声压,常用P表示,单位为帕。
超声波在介质中传播时,介质中每一点的声压随着时间t、距离x而变化,其公式为:pcvcxtwAwpp=--=)(sin式中P为介质的密度、必为介质的角频率C为超声波在介质中的波速,v为介质质点的振动速度。
可见声压的绝对值与波速以及角频率成正比。
b.声强度在垂直于超声波方向上的单位面积内通过的声能量被称为声强度,也称声强。
式中A为超声波的振幅。
从公式可见声强与质点振动的位移振幅的平方成正比,与质点振动的角频率的平方成正比。
C.声阻抗从声压的公式可见,在同一声压下辉越大,质点振动速度就越小,反之亦然,它反映了声学特性,故将声的乘积作为介质的声阻抗,以符号Z表示。
2. 1. 2超声波的速度及波长超声波在介质中的传播速度与介质的弹性模量及介质的密度有关,对一定的介质其弹性模量和密度为常数,故声速也是常数。
不同的介质有不同的声速。
超声波的频率、波长和声谏之间的关系如下:其中入超声波的波长、c为超声波的速度、f为超声波的频率。
2. 1. 3超声波的衰减超声波在介质中传播时,随着传播距离的增加,其能量会逐渐减弱,这种现象叫超声的衰减。
从理论上讲,超声波能量衰减的起因有以下几个方面:a.由声束扩展引起的衰减在声波的传播过程中,随着传播距离的增大,非平面波的声束在不断扩展增大,因此单位面积上的声能(或声压)随距离的增大而减弱,这种衰减称为扩散衰减,扩散衰减仅取决与波的几何形状而与传播介质的性质无关。
26 超声波垂直入射到界面的反射和折射
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当超声波垂直入射到光滑平界面时,将在第一介质中产生一个与入射波方向相反的反射波, 在第二介质中产生一个与入射波方向相同的透射波。
设入射波的声压为P0(声强为I0)、反射波的电压为Pr(声强为Ir)、透射波的声压为Pt (声强为It)。 界面上反射波声压P与入射波声压P0之比称为界面的声压反射率,用r表示,即r=Pr/P0。 界面上透射波声压Pt与入射波声压P0之比称为界面的声压透射率,用t表示,即t=Pt/P0。
R r 2 (1)2 1
T 1 R 11 0
当Z1≈Z2时,如普通碳钢焊缝的母材与填充金属之间
r Pr Z2 Z1 0.99 1.00 0.005 P0 Z2 Z1 0.99 1.00
t Pt 2Z2 2 0.99 0.995 P0 Z2 Z1 0.99 1.00
在界面两侧的声波,必须符合下列两个条件: (1)界面两侧的总声压相等,即p0+pr=pt。(相位关系,力平衡) (2)界面两侧质点振动速度幅值相等,即(p0-pr)/Z1=pt/Z2(能量平衡) 由上述两边界条件和声压反射率、透射率定义得:
1r t (1r)/ Z1 t / Z2
解上述联立方程得声压反射率r和透射率t分别为:
r
pr p0
Z2 Z1 Z 2 Z1
t
pt
2Z 2
p0 Z 2 Z1
2.6.1 单一平界面的反射率与透射率
界面上反射波声强Ir与入射波声强I0之比称为声强反射率,用R表示。
Pr2
R Ir I0
2Z1 P02
Pr2 P02
r2
Z2 Z2
Z1 Z1
2
2Z1
界面上透射波声强It与入射波声强I0之比称为声强透射率,用T表示。
超声波在异质界面的传播
![超声波在异质界面的传播](https://img.taocdn.com/s3/m/ca371f87f61fb7360a4c6567.png)
超声波在异质界面的传播特性与检测方法(讲稿)1. 课程引入:超声检测一般是指使超声波与试件相互作用,对反射、透射和散射的波进行研究,进行试件的宏观缺陷检测、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。
超声波是超声振动在介质中的传播,其实质是以波动形式在弹性介质中传播的机械振动。
我们把充满超声波的空间,或在介质中超声振动波及的质点所占据的范围称为超声场。
声压、声强、声阻抗是描述超声场特征的几个重要物理量,也就是超声场的特征量。
超声波在界面发生折射的能量分别用声强反射率R I 和声强透射率T I 表示。
同时也用声压反射率R 和声压透射率T 来表示超声波传播特性。
2. 超声波垂直入射到单一平界面上:超声波垂直入射界面时产生一个与入射方向相反的反射波,和一个与入射波同方向的透射波。
而波型没有改变。
用角标i 、r 和t 分别表示入射、反射和折射。
在垂直入射时介质两侧声波必须满足两个边界条件:①一侧总声压等于另一侧总声压:t r i P P P =+ ②两侧质点速度振幅相等,保持连续性:t r i V V V =+式中 i i i V Z V C P 111==ρt t t V Z V C P 222==ρr r r V Z V C P 111-=-=ρ所以 R Z Z Z Z P P i r =+-=1212 T Z Z Z P P i t =+=1222 其中R 称为声压反射率,T 称为声压透射率。
Pr 为反射声压振幅;Pt 为透射声压振幅;Pi 为入射声压振幅。
Z1<Z2时,入射声压和反射声压同相而叠加,故透射声压相当于入射声压和反射声压之和。
如水/钢界面例:水浸超声波检测,声束从水透入工件(钢)中,求其声压反射率R 和声压透射率T 。
已知,水声阻抗S M Kg Z ⋅⨯=261/105.1钢声阻抗S M Kg Z ⋅⨯=262/1046解: Z1>Z2时,入射和反射的质点振动速度同相。
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超声波在异质界面的传播特性与检测方法(讲稿)1. 课程引入:超声检测一般是指使超声波与试件相互作用,对反射、透射和散射的波进行研究,进行试件的宏观缺陷检测、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。
超声波是超声振动在介质中的传播,其实质是以波动形式在弹性介质中传播的机械振动。
我们把充满超声波的空间,或在介质中超声振动波及的质点所占据的范围称为超声场。
声压、声强、声阻抗是描述超声场特征的几个重要物理量,也就是超声场的特征量。
超声波在界面发生折射的能量分别用声强反射率R I 和声强透射率T I 表示。
同时也用声压反射率R 和声压透射率T 来表示超声波传播特性。
2. 超声波垂直入射到单一平界面上:超声波垂直入射界面时产生一个与入射方向相反的反射波,和一个与入射波同方向的透射波。
而波型没有改变。
用角标i 、r 和t 分别表示入射、反射和折射。
在垂直入射时介质两侧声波必须满足两个边界条件:①一侧总声压等于另一侧总声压:t r i P P P =+ ②两侧质点速度振幅相等,保持连续性:t r i V V V =+式中 i i i V Z V C P 111==ρt t t V Z V C P 222==ρr r r V Z V C P 111-=-=ρ所以 R Z Z Z Z P P i r =+-=1212 T Z Z Z P P i t =+=1222 其中R 称为声压反射率,T 称为声压透射率。
Pr 为反射声压振幅;Pt 为透射声压振幅;Pi 为入射声压振幅。
Z1<Z2时,入射声压和反射声压同相而叠加,故透射声压相当于入射声压和反射声压之和。
如水/钢界面例:水浸超声波检测,声束从水透入工件(钢)中,求其声压反射率R 和声压透射率T 。
已知,水声阻抗S M Kg Z ⋅⨯=261/105.1钢声阻抗S M Kg Z ⋅⨯=262/1046解: Z1>Z2时,入射和反射的质点振动速度同相。
而入射和反射声压反相,总声压相抵消而减小,故透射声压很小。
如钢/水界面。
例:超声波从钢入射至水中求其声压反射率R 和声压透射率TT =1+RZ 1>>Z 2时,声压(声强)几乎全反射,透射率趋于0。
如钢/空气界面Z 2-Z 1R =————≈-1 T =1+R =1+(-1)=0Z 2+Z 1例如钢空气界面,此时Z 1(钢)=46×106kg/m 2·s ,Z 2(空气)=0.0004×106kg/m 2·s ,则声压反射率为:Z 2-Z 1 0.0004-46R =————=——————≈-1Z 2+Z 1 0.0004+46声压透射率为:T =1+R =1+(-1)=0结果表明,在这种情况下声波全反射。
Z 1≈Z 2时,反射率R =0,T =1,声波不发生反射,全部透射。
Z 2-Z 1R =————≈0 T =1+r p =1+0=1Z 2+Z 1%7.93937.05.1465.1461212==+-=+-=Z Z Z Z R %7.193937.15.1464622122==+⨯=+=Z Z Z T %7.93937.0465.1465.11212-=-=+-=+-=Z Z Z Z R %3.6063.05.1465.122122==+⨯=+=Z Z Z T例如普通碳钢焊缝的母材金属和焊缝金属声阻抗仅相差1%,在焊缝探伤时,超声波从母材金属Z1射入焊缝金属Z2=0.99Z1,其m ≈0.99,则声压反射率为:1-m 1-0.99R =——— =—————=0.0051+m 1+0.99声压透过率为:T =1+R =1+0.005≈1结果表明,在这种情况下声波全透射。
3. 超声波垂直入射到薄层界面:当超声波从介质1中垂直入射到介质1和介质2的界面上时,一部分声能被反射,另一部分声能透射到介质2中;当透射的声波到达介质2和介质3的界面时,再一次发生反射与透射,其反射波部分在介质2中传播至介质2与介质1的界面,则又会发生同样的过程。
如此不断继续,则在两个界面的两侧,产生一系列的反射波与透射波。
1 均匀介质中的异质薄层231Z Z Z ≠=与这种情况相对应的是材料中存在的平面状缺陷,如:裂纹、分层、夹杂等。
设薄层厚度为d ,介质2中的波长为2λ,并以m 表示两种介质声阻抗之比:21Z Z m = 212122)()(Z Z Z Z P P I I R i r i r I +-====入射声强反射声强声强反射率22121221)(4)(Z Z Z Z P P Z Z I I T i t i t I +====入射声强透射声强声强透射率ZP I 221=1)(4)(2122121212=+++-=+Z Z Z Z Z Z Z Z T R I I2222222sin )1(4112sin )1(41λπλπd m m d m m R -+-= 2222sin )1(4111λπd m m T -+= ①当......)3,2,1(22==n n d λ时,0≈R ,1≈T ,即均匀介质中薄层厚度为薄层中半波长的整数倍时,超声波几乎全透射而无反射。
②当......)3,2,1(4)12(2=-=n n d λ时,透射率最小而反射率最大。
因此,当材料中存在均匀薄层状缺陷,且缺陷厚度恰为半波长时,则可能因反射率低而造成漏检。
但实际缺陷往往不是完全平行的,且实际超声波不是单一频率的,因此,因缺陷厚度使其对超声波的反射率为0的情况是极少出现的。
③当42λ<d 时,薄层厚度越小,透射率越大,反射率越小。
④当2λ<<d 时,或21Z Z ≈时,0≈R ,1≈T ,这说明当薄层厚度非常小时,超声波也是几乎不反射而全部透射;另外,当两种介质声阻抗很接近时,声波也几乎全部透射。
2 薄层两侧介质不同231Z Z Z ≠≠薄层与两侧介质均不相同,与探头晶片与试件间存在保护膜或耦合剂的情况相当。
这时,薄层的声强透射率以下式表达:222231222231212sin )(2cos )(4λπλπd Z Z Z Z d Z Z Z Z T +++= 由上式可知:①当......)3,2,1(22==n n d λ时,21331)(4Z Z Z Z T +=,即超声波垂直到两侧介质不同的薄层时,若薄层的厚度为半波长的整数倍,则透过薄层的声强透射率与薄层的性质无关。
②当......)3,2,1(4)12(2=-=n n d λ时,且312Z Z Z ⋅=时,则有1)(42231231=⋅+=Z Z Z Z Z Z T ,说明超声波完全透射。
这一结果,可用于直探头保护膜材料的选择及厚度的设计。
③当42λ<d 时,薄层越薄,声压透射率越大。
④当2λ<<d 时,同样有21331)(4Z Z Z Z T +=,即透射声强与薄层性质无关,而仅与薄层两侧介质的声阻抗相关。
因此在超声检测时,若试件表面较为平整,则应尽量少涂耦合剂,并施加一定的压力,使耦合层厚度很薄,以保证信号幅度的稳定性。
4. 超声波倾斜入射到平界面上:在两种不同介质之间的界面上,声波传输的几何性质与其他波相同,斯涅耳定律是有效的。
不同的是,当声波以一定的倾斜角到达固体介质的表面时,由于界面作用,将改变其传输模式(例如从纵波转变为横波,反之亦然)。
传输模式的变换还导致传输速度的变化,此时应以新的声波速度代入斯涅耳公式。
1 斯涅耳定律:22111sin sin sin sin sin S S L L S S L L L L C C C C C ββγγα==== 式中,α为入射角;β为折射角;γ为反射角;L 为纵波;S 为横波;C 为声速;1、2代表介质1、介质2。
当超声波倾斜入射到异质界面上时,不仅会发生反射和折射,还会出现波型转换的现象。
临界角:(特指入射角)① 第一临界角1α当12L L C C >时,有L S ββ>。
令090=L β,得第一临界角: 21arcsin L L I C C =α当I L αα=时,在第二介质中只存在折射横波。
② 第二临界角II α若12L S C C >(如有机玻璃和钢组成的界面),则有L L αβ>。
令090=S β,得:21arcsin S L II C C =α 当II L αα=时,在第二介质中既无折射纵波,也无折射横波,而是在介质表面产生表面波。
③ 第三临界角当超声横波倾斜入射到界面时,在第一介质中产生反射纵波和反射横波。
由于在同一介质中,纵波速度1L C 恒大于横波速度1S C ,所以L α恒大于S α。
随着S α增加,当090=L α时,介质中将只存在反射横波。
令090=L α,则有:11arcsin L S III S C C ==αα 只有第一介质为固体时,才会有第三临界角。
5. 超声波检测方法:一、按原理分类分为脉冲反射法、穿透法和共振法1)脉冲反射法超声波探头发射脉冲到被检试件内,根据反射波的情况来检测试件缺陷的方法。
脉冲反射法包括缺陷回波法、底波高度法和多次底波法。
△缺陷回波法根据仪器示波屏上显示的缺陷波形进行判断的方法,成为缺陷回波法。
该方法是反射法的基本方法。
特点:当试件完好时,超声波可顺利传播到底面,检测图形中只有表示发射脉冲T 及底面回波B 的两个信号;如果试件中存在缺陷,在检测图形中,底面回波前有表示缺陷的回波F 。
△底波高度法当试件的材质和厚度不变时,底面回波高度应是基本不变的。
如果试件内存在缺陷,底面回波高度会下降甚至消失,这种依据底面回波的高度变化判断试件缺陷情况的检测方法,称为底波高度法。
特点:同样投影大小的缺陷可以得到同样的指示,而且不出现盲区;但是要求被探试件的探测面与底面平行,耦合条件一致。
在实用中很少作为一种独立的检测方法,而经常作为一种辅助手段,配合缺陷回波法发现某些倾斜的和小而密集的缺陷。
△多次底波法当透入试件的超声波能力较大,而试件厚度较小时,超声波可在探测面与底面之间往复传播多次,示波屏上出现多次底波。
如果试件存在缺陷,则由于缺陷的反射以及散射而增加了声能的损耗,底面回波次数减少,同时也打乱了各次底面回波高度依次衰减的规律,并显示出缺陷回波。
这种依据底面回波次数,而判断试件有无缺陷的方法,称为多次底波法。
特点:多次底波法主要用于厚度不大、形状简单、探测面与底面平行的试件检测,缺陷检出的灵敏度低于缺陷回波法。
2)穿透法根据脉冲波或连续波穿透试件之后的能量变化来判断缺陷情况的一种方法。
穿透法常用两个探头,一个用作发射,一个用作接收,分别放置在试件两侧进行探测。
3)共振法若声波在被检工件内传播,当试件的厚度为超声波的半波长的整数倍时,将引起共振,仪器显示出共振频率,用相邻的两个共振频率之差来计算出试件厚度:)(22210--=mmffCfC==λδ式中:0f—工件的固有频率mf、1-mf-相邻两共振频率C-被检试件的声速δ-试件厚度当试件内存在缺陷或工件厚度发生变化时,将改变试件的共振频率。