超声波检测基本知识共54页
超声波检测专题知识
超声波检测专题知识
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CSK-ⅠB
牛角试块
超声波检测专题知识
RB-2
RB-1
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本课小结
1.超声波探伤设备 探头、超声波探伤仪、试块。
2.超声波探伤仪 工作原理 探伤仪主要性能
超声波检测专题知识
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第三节 超声波检测工艺
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垂直入射法和斜角探伤法是直接接触法超声波 探伤两种基础方法。 1、垂直入射法
垂直入射法（简称垂直法）是采取直探头将声 束垂直入射工件探伤面进行探伤。因为该法是利用 纵波进行探伤，故又称纵波法。
垂直法探伤能发觉与探伤面平行或近于平行 缺点，适合用于厚钢板、轴类、轮等几何形状简单 工件。
超声波检测专题知识
超声波检测专题知识
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超声波检测专题知识
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一、 超声波波形及其转换
因为声源在介质中施力方向与波在介质中传输方向不一 样, 声波波型也不一样。通常有:
① 纵波——质点振动方向与波传输方向一致波;
② 横波——质点振动方向垂直于传输方向波;
③ 表面波——质点振动介于横波与纵波之间， 沿着表面 传输波。 横波只能在固体中传输，纵波能在固体、液体和气 体中传输, 表面波随深度增加衰减很快。
1.编写委托检验书 2.确定参加检验人员 3.检验员探伤前准备 4.现场粗探伤 5.现场精探伤 6.评定焊接缺点
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二、检验等级确实定 普通依据对焊缝探测方向多少，把超声波探
伤划分为A、B、C三个等级： A级——检验完整程度最低，难度系数最小。
适合用于普通钢结构检验。 B级——检验完整程度普通，难度系数较大。适
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。
超声波检测基础知识
超声波检测基础知识一、超声波的发生及其性质1、超声波探伤：利用超声波探测材料内部缺陷的无损检验法。
2、超声波探伤示意图二、超声波检测的原理：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来，在萤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。
三、试块四、焊缝超声波检测工艺要点1. 适用范围⑴、用A型脉冲反射式超声探伤仪器，以单斜探头接触法为主的检测方法。
⑵、适用于焊接件对接处厚度8～400mm的全熔化焊承压设备对接焊缝的超声波检测。
承压设备壁厚大于或等于4mm，外径为32mm～159mm或者壁厚为4～6mm，外径大于或者等于159mm的管子2、检测人员资格：⑴、检测人员必须经过培训，经理论和实际考试合格，取得相应等级资格证书的人员担任。
⑵、检测由II级以上人员进行，I级人员仅作检测的辅助工作。
3、检测设备、器材和材料⑴、使用的超声波仪器满足① JB/T9214-1999 A型脉冲反射式超声波探伤系统工作性能测试方法② JB/T10061-1999 A型脉冲反射式超声波探伤仪通用技术条件⑵、仪器、探头和系统性能a.在达到所探工件的最大检测声程时，其有效灵敏度余量应不小于10dB.b.仪器和探头的组合频率与公称频率误差不得大于10%.c.仪器和直探头组合的始脉冲宽度(在基准灵敏度下)：对于频率为5HZ的探头，宽度不大于10 mm，对于频率为10HZ的探头，宽度不大于15 mm。
d.直探头的远场分辨力应不小于30dB. 斜探头的远场分辨力应不小于6dB。
e.探头①、晶片面积一般不应大于500mm2,且任一边长原则上不应大于25mm②、单斜探头声束轴线水平偏离角不应大于2°，主声束垂直方向不应有明显的双峰。
（3）试块a试块应采用与被检工件相同或近似声学性能的材料制成，该材料用直探头检测时，不得有大于ф2mm平底孔当量直径的缺陷。
超声波检测基本知识
超声波的基本知识1 超声波基本原理1.1 振动与波动机械振动：物体在平衡位置附近往复运动。
质量弹簧系统的运动；钟摆的摆动；水上浮标的浮动；担物行走时扁担的颤动；在微风中树梢的摇摆；振动的音叉、锣、鼓、琴弦等都是机械振动。
质量弹簧体系受力分析：虎克定律F=-k•x1.受力方向指向平衡位置2. 受力大小与质点偏离平衡位置的距离成正比单摆体系受力分析机械振动的三个特点：物体，平衡位置，回复力1. 物体：宏观的物体或细观的质点2. 平衡位置：通常是运动过程的中心（静止）位置3. 回复力：偏离平衡位置后，受到指向平衡位置的力确定性振动：可以用确定性的函数描述其运动规律最为简单的是简谐振动有限个简谐振动的叠加无限个简谐振动的叠加随机振动：不能预先确定的振动。
无法用确定性函数描述须用概率统计方法定量描述平稳随机振动：运动随机，概率统计参量稳定非平稳随机振动：运动随机，概率统计参量不稳定产生机械振动的根本原因：1. 偏离平衡位置2. 有与偏离平衡位置位移相关的回复力：指向平衡位置的力，使物体回到平衡位置振动能够持续的原因：1. 物体偏离平衡位置对应克服回复力时集聚的势能 2. 物体在回复力的作用下势能与动能的转换在回复力的作用下，物体回到平衡位置时，回复力减小到零，势能完全转化为动能，此时惯性使其偏离到平衡位置的另一边，克服新产生的回复力，直至达到最大偏离位置，动能完全转化为势能。
循环往复。
质点（细观）振动细观意义上，构成物体的各个部分构成相互作用体系，通常相互之间处于虎克定律意义下的平衡状态，物体某一部分如果相对于其他部分的发生位移，将导致其他部分对其产生“回复力”，促其回到其平衡位置，产生振动。
质点（细观）振动时质点的相互作用1. 前述的质量弹簧体系和单摆体系都有一个固定的支点，刚度无穷大，物体的运动对支点无影响。
2. 质点体系相互之间是等价的，此时自然会引出一个问题，一个质点运动时对其他质点有什么影响呢？①. 关注点在一个质点时，看到的是质点在振动。
超声波检测基础知识
第九章 超声波检测基础知识
金属的探测中用的是高频率的超声波。
01
优点为：
02
超声波的指向性好，能形成窄的波束；
03
波长短，小的缺陷也能够较好地反射；
04
距离分辨力好，分辨缺陷的能力高。
05
综述
超声波的发生和接收
工业探伤用的高频超声波，是通过压电换能 器产生的。 通常在超声波探伤中只使用一个晶片，这个晶片既作发射又作接收。
05
频率的选择
06
晶片直径、折射角的选定来自07探伤面修整
08
耦合剂和耦合方法的选择
09
确定探伤灵敏度
10
进行粗探伤和精探伤
11
写出检验报告
12
9.4超声波检测工艺要点
面积型缺陷的检出率较高，而体积型缺陷的检出率较低
适合检验厚度较大的工件，不适合检验较薄的工件
应用范围广，可用于各种试件
检测成本低、速度快，仪器体积小，重量轻，现场使用较方便
无法得到缺陷直观图像，定性困难，定量精度不高
检测结果无直接见证记录
对缺陷在工件厚度方向上的定位较准确
材质、晶粒度对探伤有影响
工件不规则的外形和一些结构会影响检测
不平或粗糙的表面会影响耦合和扫查，从而影响检测精度和可靠性
9．5 关于超声波检测特点的概括
斜射探伤法
9．3 试块
试块的用途 确定合适的探伤方法。 确定探伤灵敏度和评价缺陷大小。 校验仪器和测试探头性能。 ．试块的种类 根据试块的用途，可分为三大类： 调节仪器及测试探头的试块； 纵波探伤用试块； 横波探伤用试块。
基本操作
01
探伤时机选择
02
探伤方法选择
03
超声波检测理论基础
2024/4/15 超声波检测理论基础
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机械波主要物理量
4、周期T：声波向前传输一个波长距离时所需 时间；
5、角频率ω： 其中频率和周期是由波源决定，声速与传声介
质特征和波型相关。
T 1 2π λ f ωc
2024/4/15 超声波检测理论基础
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2.2 波类型
2.2.1按波型分类 1、纵波L：介质中质点振动方向和波传输方向
2.5.1 声压P：当介质中有超声波传输时，因为介质 质点振动，使介质中压强交替改变。超声场中某一 点在某一瞬时所含有压强p1与没有超声波存在时同 一点静态压强P0之差称为该点声压，用p表示,单位 为帕，Pa，
2024/4/15 超声波检测理论基础
p p1 p0 (Pa)
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2.5 超声场特征值
（1）当δ=nλ（n为正数）时，A=A1+A2， （2）当δ=(2n+1)λ/2时，A=∣A1-A2∣.
2024/4/15 超声波检测理论基础
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2.3.2 波绕射
1.惠更斯-菲涅尔原理
2.波绕射（衍射） TOFD成为可能 绕射能使超声波在介质中顺利传输 绕射使小缺点回波幅度显著下降，造成漏检 超声检测灵敏度约为λ/2
2024/4/15 超声波检测理论基础
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1.2.4超声检测优点和不足
1、优点 适合用于金属、非金属和复合材料等各种材料
无损检测
穿透力强，多较大厚度工件内部缺点进行检测
缺点定位较准确
面积型缺点检出率高
灵敏度高
检测成本低、速度快、设备轻便、使用方便， 对人和环境无害
2024/4/15 超声波检测理论基础
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第二章 超声检测物理基础
超声波检测全.pdf.pdf
超声波检测
垂直入射
单一平面界面
超声波在介质中的传播特性
I0
Ir
Z1
p0
pr
Z2
It
pt
由于Z不同，使I、p在介质两端的分配率不同
超声波检测
超声波在介质中的传播特性
* 声压反射率 * 声压透射率 * 声强反射率
rp
pr p0
Z2 Z1 Z2 Z1
tp
pt p0
2Z 2 Z 2 Z1
R Ir ( Z2 Z1 )2
cS
E
2 (1 )
cR
0 .8 7 1.1 2 1
G
E-杨氏弹性模量；G-剪切弹性模量；σ-泊松比
∴ cL＞cS＞cR
超声波检测
超声场及介质的声参数简介
② 同一介质中，cL＞cS＞cR 当f 相同，λL＞λS＞λR 因λ短，分辨率高，所以，检测能力 L＜S＜R
③ 在液体和气体中只能传播纵波
械波需要有：振动源、弹性介质，是机械振动 在材料介质中的传播。c = fλ
2 方法
产生超声波的方法很多，归纳起来有：机
械法、热学法、电动力法、磁滞伸缩法和压电
法等。常用压电法
超声波检测
超声波检测物理基础
3 超声波的发射和接收
探头（换能器）中的
压电晶片
压电效应
晶片
单晶： 石英（SiO2）、硫酸锂（LSH）
暂时性失聪（致聋）
汽车噪音介乎 80~100 dB
超声波检测
超声场及介质的声参数简介
（3）分贝与奈培
声强级：某一点的声强I与标准声强I0之比的对 数，从而得到二者之差的数量级。用IL表示，即
IL lg I I0
超声波检测基础知识
超声波检测基础知识第⼀章超声波检测超声波检测定义：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。
超声检测的优点：（1）适⽤于⾦属、⾮⾦属和复合材料等多种制件的⽆损检测；（2）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；（3）缺陷定位较准确；（4）对⾯积型缺陷的检出率较⾼；（5）灵敏度⾼，可检测试件内部尺⼨很⼩的缺陷；（6）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：（1）对试件中的缺陷进⾏精确的定性、定量仍须作深⼊研究；(2)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；(3)缺陷的位置、取向和形状对检测结果有⼀定影响；(4)材质、晶粒度等对检测有较⼤影响；(5)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。
超声波检测的适⽤范围：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。
1.1超声波检测的基础知识1.1.1 超声波声波：频率在20～20KHz之间；次声波：频率低于20Hz；不容易衰减,不易被⽔和空⽓吸收.⽽次声波的波长往往很长,因此能绕开某些⼤型障碍物发⽣衍射.某些次声波能绕地球2⾄3周.某些频率的次声波由于和⼈体器官的振动频率相近,容易和⼈体器官产⽣共振,对⼈体有很强的伤害性,危险时可致⼈死亡超声波：频率⼤于20KHz。
⽅向性好,穿透能⼒强,易于获得较集中的声能,在⽔中传播距离远,可⽤于测距、测速、清洗、焊接、碎⽯、杀菌消毒等。
超声波检测基础知识
第一章超声波检测超声波检测定义：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。
超声检测的优点：（1）适用于金属、非金属和复合材料等多种制件的无损检测；（2）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；（3）缺陷定位较准确；（4）对面积型缺陷的检出率较高；（5）灵敏度高，可检测试件内部尺寸很小的缺陷；（6）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：（1）对试件中的缺陷进行精确的定性、定量仍须作深入研究；(2)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；(3)缺陷的位置、取向和形状对检测结果有一定影响；(4)材质、晶粒度等对检测有较大影响；(5)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。
超声波检测的适用范围：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。
1.1超声波检测的基础知识1.1.1 超声波声波：频率在20～20KHz之间；次声波：频率低于20Hz；不容易衰减,不易被水和空气吸收.而次声波的波长往往很长,因此能绕开某些大型障碍物发生衍射.某些次声波能绕地球2至3周.某些频率的次声波由于和人体器官的振动频率相近,容易和人体器官产生共振,对人体有很强的伤害性,危险时可致人死亡超声波：频率大于20KHz。
方向性好,穿透能力强,易于获得较集中的声能,在水中传播距离远,可用于测距、测速、清洗、焊接、碎石、杀菌消毒等。
超声波检测PPT课件2
3.1.1 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。
超声检测的基础知识
超声波是超声振动在弹性介质中传播的机械波。与声波 和次声波在弹性介质中的传播类同，区别在于超声波的频率 高于20kHz。
同一固体介质中，纵波声速cL大于横波声速cs，横波声速cs又 大于表面波声速cr。对于钢材，cL ≈1.8cs，cs≈1.1cr。
（2） 板波的声速。板波的声速与其他波型不同，其相速度随 频率变化而变化，具有频散特性。
声速的一般表达式
几种不同介质中的声速
（1）液体中的声速： cL
K
声速
弹性率 密度
Z p V
声阻抗表示声场中介质对质点振动的阻碍作用。在同一声压下， 介质的声阻抗越大，质点的振动速度就越小。实验证明，气体、液体 与金属之间的特性声阻抗之比大约为1:3000:8000。
中某点的有效声压与通过该点的有效质点速度的比值。又可用介质的密度与声速的乘积 来表示。声波经均质性介质时基本按直线持续传播；声波经两种介质时，其声阻抗差超 过0.1%即产生声学界面，引起反射。脉冲反射式超声诊断仪显示的人体组织断面声像， 实质上是人体组织中声阻抗差别的空间分布图。
2、频率f：单位时间内，超声波在介质中任一给定点所通过完整 波的个数； 3、波长λ：声波在传播时，同一波线上相邻两个相位相同的质点 之间的距离；
4、周期T：声波向前传播一个波长距离时所需的时间；
5、角频率ω： 2f
其中频率和周期是由波源决定的，声速与传声介质的特性和 波型有关。