超声波探伤
《超声波探伤》课件
确保被检测工件表面清洁、干 燥、无油污和锈蚀
检测过程中的操作步骤
准备超声波探伤仪和相关配件
启动超声波探伤仪进行检测
确定检测区域和检测参数
观察检测结果并记录
调整探头位置和角度
完成检测后清理现场和设备
检测后的数据处理和结果判定
数据处理：对采集到的数据进行处理和分析，包括滤波、降噪、增强等
结果判定：根据处理后的数据，判断是否存在缺陷，如裂纹、气孔等
特点：具有高精度、高分辨率、高灵敏度等优点
应用：广泛应用于无损检测、医学成像等领域 发展趋势：随着技术的不断进步，相控阵技术在超声波探伤领域的应用将 越来越广泛。
Part Five
超声波探伤操作流 程
检测前的准备工作
检查超声波探伤仪是否正常工 作
确保探头、电缆、电源线等配 件齐全
准备足够的耦合剂和试块
超声波探伤PPT课件大 纲
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目录
01 添 加 目 录 项 标 题 03 超 声 波 探 伤 设 备 05 超 声 波 探 伤 操 作 流 程 07 案 例 分 析
02 超 声 波 探 伤 概 述 04 超 声 波 探 伤 技 术 06 超 声 波 探 伤 的 质 量 控 制
接收器：接收反射回来的超声波信 号
添加标题
添加标题
探头：发射和接收超声波的装置
添加标题
添加标题
信号处理：对接收到的超声波信号 进行处理和分析，判断缺陷位置和 性质
超声波探伤的应用范围
工业领域：检 测金属、非金 属材料中的缺
陷和损伤
医疗领域：检 测人体组织中 的病变和损伤
超声波探伤实验报告数据
超声波探伤实验报告数据一、实验目的本次超声波探伤实验的目的是通过使用超声波探伤技术，对给定的试件进行检测，获取相关数据，并对数据进行分析和评估，以确定试件内部是否存在缺陷以及缺陷的位置、大小和性质等信息。
二、实验原理超声波探伤是利用超声波在材料中传播时，遇到界面（如缺陷或材料的不同部分）会发生反射、折射和散射等现象，通过接收和分析反射回来的超声波信号，来判断材料内部的结构和缺陷情况。
超声波在均匀介质中沿直线传播，其传播速度与材料的性质有关。
当超声波遇到缺陷时，部分能量会被反射回来，反射波的强度和到达时间与缺陷的大小、形状和位置有关。
通过测量反射波的时间、幅度和频率等参数，可以推断出缺陷的相关信息。
三、实验设备和材料1、超声波探伤仪：采用_____型号的探伤仪，具有较高的分辨率和灵敏度。
2、探头：选用_____频率的直探头和斜探头，以适应不同的检测需求。
3、耦合剂：使用_____作为耦合剂，确保超声波能够有效地传入试件。
4、试件：准备了若干具有不同类型和尺寸缺陷的金属试件，如焊缝、气孔、夹渣等。
四、实验步骤1、试件准备对试件表面进行清洁处理，去除油污、锈迹和灰尘等，以保证良好的耦合效果。
在试件上标记检测区域和参考点，以便准确记录缺陷的位置。
2、仪器调试根据试件的材料和厚度，设置探伤仪的工作参数，如频率、增益、声程等。
对探头进行校准，确定探头的延迟时间和折射角。
3、检测操作将探头涂抹耦合剂后，平稳地放置在试件表面，按照预定的检测路径进行扫查。
观察探伤仪显示屏上的回波信号，注意信号的幅度、位置和形状等特征。
对发现的疑似缺陷信号进行仔细分析和判断，记录相关数据。
4、数据记录记录缺陷的位置（以参考点为基准的坐标）、深度、幅度、长度等参数。
绘制检测区域的示意图，标注缺陷的位置和大致形状。
五、实验数据及分析以下是部分实验数据的示例和分析：｜试件编号｜缺陷类型｜缺陷位置（坐标）｜缺陷深度（mm）｜缺陷幅度（dB）｜缺陷长度（mm）｜｜｜｜｜｜｜｜｜ 1 ｜气孔｜（＿____, ＿____）｜ 52 ｜ 28 ｜ 35 ｜｜ 2 ｜夹渣｜（＿____, ＿____）｜ 85 ｜ 35 ｜ 60 ｜｜ 3 ｜焊缝未熔合｜（＿____, ＿____）｜ 120 ｜ 42 ｜ 85 ｜对于气孔缺陷，其回波幅度通常较小，深度较浅，形状较规则。
超声波探伤国家标准
超声波探伤国家标准
超声波探伤是一种非破坏性检测技术，广泛应用于工业领域，特别是在金属材
料的质量检测和缺陷分析中起着至关重要的作用。
为了规范超声波探伤技术的应用，我国制定了一系列的国家标准，以确保超声波探伤工作的准确性和可靠性。
首先，超声波探伤国家标准明确了超声波探伤的基本原理和技术要求。
这些标
准包括了超声波探测仪器的选择和使用、探头的选择和校准、超声波传播规律的研究等内容。
通过这些标准的制定，可以有效地指导超声波探伤技术的应用，确保检测结果的准确性和可靠性。
其次，超声波探伤国家标准规定了超声波探伤的操作流程和技术要求。
这些标
准包括了超声波探伤的操作规程、检测参数的选择、数据采集和分析的方法等内容。
遵循这些标准，可以有效地规范超声波探伤工作的操作流程，提高检测的效率和准确性。
此外，超声波探伤国家标准还对超声波探伤人员的培训和资质要求进行了规定。
这些标准包括了超声波探伤人员的培训内容、考核要求、资质认定等内容。
通过这些标准的制定，可以有效地提高超声波探伤人员的专业水平，确保他们具备进行超声波探伤工作所需的技术能力和知识水平。
总的来说，超声波探伤国家标准的制定和实施，对于规范超声波探伤技术的应用、提高检测的准确性和可靠性具有重要意义。
只有遵循这些国家标准，才能确保超声波探伤工作的科学性和规范性，为相关行业的发展和安全提供坚实的技术支撑。
希望广大从事超声波探伤工作的人员，能够认真学习和遵守这些国家标准，不断提升自身的技术水平，为超声波探伤技术的发展做出积极的贡献。
超声波探伤检测标准
超声波探伤检测标准
超声波探伤检测是一种常用的无损检测方法，用于检测材料或构件内部的缺陷、异物和界面等问题。
超声波探伤的标准可以根据不同应用领域和具体要求而有所差异，下面介绍一些常见的超声波探伤检测标准：
1. ISO 11666：金属材料超声波探伤检验标准。
该标准规定了
金属材料超声波探伤的一般原则、设备要求、检测方法以及评定缺陷的方法。
2. ASTM E114：用超声波探伤测定金属材料中缺陷尺寸的标
准指南。
该标准规定了用超声波在金属材料中测量缺陷的方法和标准。
3. ASME BPVC Section V Article 4：超声波检测标准。
该标准
是美国机械工程师协会制定的一系列标准之一，用于指导核电、石油化工、航空航天等行业的超声波探伤检测。
4. GB 11345：金属材料超声波探伤检测规范。
该标准是中国
国家标准，规定了金属材料超声波探伤的技术要求、设备要求以及缺陷评定方法。
5. AWS D1.1：结构用钢的超声波检测标准。
该标准是美国焊
接协会制定的，用于钢结构焊接接头的超声波探伤检测。
以上是一些常见的超声波探伤检测标准，具体的标准选择应根据具体应用领域和要求的不同进行确定。
在进行超声波探伤检
测时，还需要考虑材料的特性、检测设备的性能以及操作人员的技术水平等因素。
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能够将声束聚焦成点、线或面，适用于不同检测需求。
直探头
斜探头
双晶探头
聚焦探头
定期清洁仪器表面，保持清洁干燥。
检查连接线是否松动或破损，及时更换损坏的部件。
定期校准仪器，确保检测结果的准确性。
根据使用情况，及时更换消耗品，如探头、电池等。
超声波探伤技术与方法
超声波探伤基于超声波在介质中传播的物理特性，通过发射超声波到被检测物体，接收反射回的声波，并分析声波的传播时间、振幅等信息，从而判断物体的内部结构和缺陷。
超声波探伤不会对被检测物体造成损伤，可以在不破坏物体的情况下进行检测。
超声波探伤可以检测出微小的缺陷和内部结构变化，具有很高的检测精度。
超声波探伤适用于各种材料和形状的物体，如金属、玻璃、陶瓷等。
03
总结词
基础、简单、直观
详细描述
A型超声波探伤技术是最基本的超声波探伤方法，通过显示波形反映回声情况，操作简单直观，广泛应用于金属材料的探伤。
二维成像、结构清晰
总结词
B型超声波探伤技术通过显示物体的二维图像，能够更清晰地反映物体的内部结构和缺陷，对于复杂形状和不规则物体的探伤具有优势。
详细描述
总结词
智能超声波探伤技术是未来发展的另一个重要趋势，通过人工智能和机器学习等技术提高检测效率和准确性。
详细描述
智能超声波探伤技术结合了人工智能、机器学习等先进技术，能够自动识别和分类缺陷，提高检测效率和准确性。这种技术通过大量的数据训练和学习，逐渐优化和改进检测算法，使得检测结果更加准确可靠。智能超声波探伤技术的应用范围广泛，可以为医疗、工业、航空航天等领域提供更加高效、准确的检测手段。
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超声波探伤方法和探伤标准
超声波探伤方法和探伤标准超声波探伤是一种非破坏性检测方法，通过超声波在材料中的传播和反射来检测材料内部的缺陷和异物。
它在工业领域广泛应用于金属、塑料、陶瓷等材料的质量检测和安全评估。
本文将介绍超声波探伤的方法和标准，以帮助读者更好地理解和应用这一技术。
超声波探伤方法主要包括脉冲回波法、相控阵法和多普勒法。
脉冲回波法是最常用的一种方法，它通过发射脉冲超声波，然后接收回波信号来检测材料内部的缺陷。
相控阵法则是利用多个发射和接收元件来形成波束，实现对材料内部的全方位检测。
而多普勒法则是通过测量超声波在材料中的传播速度变化来检测材料中的动态缺陷，如裂纹和腐蚀等。
在进行超声波探伤时，需要根据具体的材料和缺陷类型选择合适的探头和频率。
对于不同材料，需要选择不同的超声波频率，以获得更好的探伤效果。
同时，探头的尺寸和形状也会影响到探伤的精度和灵敏度。
在实际应用中，操作人员需要根据具体情况进行合理选择和调整。
除了探头的选择外，超声波探伤还需要考虑材料的声速和衰减系数。
不同材料的声速和衰减系数会影响超声波在材料中的传播和反射特性，因此需要对这些参数进行准确的测量和计算，以确保探伤结果的准确性和可靠性。
此外，超声波探伤还需要根据相关的探伤标准进行操作和评定。
目前国际上常用的探伤标准包括美国材料和试验协会（ASTM）的标准、国际电工委员会（IEC）的标准以及国际协会认证联盟（IAF）的标准等。
这些标准对于超声波探伤的设备、操作和结果评定都有详细的规定，可以作为操作人员的参考依据。
总的来说，超声波探伤是一种非常有效的材料缺陷检测方法，它具有高灵敏度、高分辨率和高可靠性的特点。
通过合理选择探头和频率、准确测量材料参数以及遵循相关的探伤标准，可以更好地发挥超声波探伤的优势，为工业生产和安全保障提供可靠的技术支持。
希望本文所介绍的超声波探伤方法和标准能够对读者有所帮助，促进这一技术的应用和发展。
超声波探伤基础知识
超声波探伤基础知识超声波探伤是一种利用超声波的传播特性来检测材料内部缺陷和结构状况的无损检测方法。
本文将介绍超声波探伤的基础知识，包括超声波的产生与传播、超声波探测原理、超声波探测设备和应用领域。
一、超声波的产生与传播超声波是一种频率高于20kHz的机械波，通常通过压电晶体或磁性材料的震动来产生。
超声波在固体、液体和气体中的传播速度不同，固体中的传播速度最快，液体次之，气体最慢。
超声波在材料中的传播路径会受到材料的性质和形状的影响。
二、超声波探测原理超声波探测原理基于超声波在材料中传播时的特性变化。
当超声波遇到材料内部的缺陷或界面时，会发生反射、散射和透射等现象。
通过测量反射和透射的超声波信号，可以判断材料内部的缺陷类型、位置和尺寸。
三、超声波探测设备超声波探测设备主要由发射器、接收器、超声探头和信号处理系统组成。
发射器产生超声波信号，并将其发送到被测材料中；接收器接收反射和透射的超声波信号，并将其转换成电信号；超声探头是传输超声波信号和接收回波信号的装置；信号处理系统对接收到的信号进行放大、滤波、增益调节等处理，以便进行分析和判断。
四、超声波探测的应用领域超声波探测广泛应用于工业领域中的材料检测和结构健康监测。
在金属材料中，超声波探测可以检测焊缝、裂纹、气孔等缺陷；在混凝土中，超声波探测可以评估混凝土的质量和强度；在医学领域，超声波探测可以用于人体组织的检测和诊断。
总结：超声波探测是一种重要的无损检测方法，具有非破坏性、高灵敏度和快速检测的特点。
通过超声波的产生与传播、探测原理、探测设备和应用领域的介绍，我们对超声波探测的基础知识有了更深入的了解。
在实际应用中，我们需要根据具体的检测要求选择合适的超声波探测方法和设备，以确保检测结果的准确性和可靠性。
超声波无损探伤原理
超声波无损探伤原理
超声波无损探伤原理是利用超声波在材料中的传播和反射特性来检测材料内部的缺陷和异物情况。
具体原理如下：
1. 超声波传播速度：不同材料和介质中，超声波的传播速度是不同的。
例如，固体中的超声波传播速度比液体中的要高。
通过测量超声波的传播速度，可以根据其在材料中的传播时间来计算缺陷或异物的深度。
2. 超声波的反射和折射：当超声波传播到材料的界面或缺陷处时，部分能量会被反射回来，而另一部分能量则会被折射进入材料中。
通过检测反射回来的超声波能量的强弱和时间延迟，可以确定材料的缺陷类型和位置。
3. 谐振频率：材料的谐振频率与其物理特性有关，如密度、弹性模量等。
利用超声波的谐振频率特性，可以检测材料的缺陷和结构状态。
4. 声束传播和干涉现象：超声波传播时会形成一个声束，声束的形状和大小取决于传感器的设计和超声波的频率。
通过调整传感器的位置和角度，可以确定缺陷的位置和形状。
综上所述，超声波无损探伤原理是通过测量超声波的传播速度、反射和折射现象、谐振频率以及声束传播和干涉现象来检测材料内部的缺陷和异物情况。
超声波探伤的流程
超声波探伤的流程超声波探伤听起来就很厉害呢，那它的流程是怎样的呀？咱这就来唠一唠。
一、探伤前的准备工作。
探伤前呀，就像我们出门要打扮一下一样，设备也得准备好。
我们得把超声波探伤仪给找出来，然后检查这个仪器是不是好的。
这就跟检查手机有没有坏是一个道理。
看看显示屏是不是能正常显示，那些按键啊，按起来顺不顺手，要是有哪个按键不灵了，那可就麻烦啦。
还有那个探头，这可是探伤的小能手呢，要看看探头有没有磨损，要是探头都破破烂烂的，那还怎么好好探伤呀。
另外呢，耦合剂也不能少。
耦合剂就像是给探头和被检测物体之间铺了一层滑溜溜的小路，让超声波能顺利地在它们之间传播。
就好像你滑冰的时候，冰面要很平滑才行。
二、确定探伤的部位。
这就好比你要给人看病，得先知道哪里不舒服一样。
对于被检测的物体，我们要先搞清楚哪些地方是最有可能有问题的，是那个焊接的地方呢，还是某个经常受力的部位。
这个时候呀，我们就得看看设计图纸啦，要是没有图纸，那就得凭借经验来判断。
比如说，一块金属板，如果它在某个工程里是用来支撑重物的，那它和支撑结构连接的地方就很关键，我们就得重点检查这个部位。
三、开始探伤操作。
现在，咱们就正式开始探伤啦。
把耦合剂涂在探头和被检测的部位上，然后拿着探头在上面慢慢移动。
这个过程就像是你用手在一个神秘的盒子上摸索，想找到隐藏的机关一样。
在移动探头的时候呢，要注意观察探伤仪的显示屏。
显示屏上会显示出各种各样的波形，这些波形就像是被检测物体内部的小秘密。
如果波形很规则，那就说明这个部位可能没什么大问题。
但是如果波形突然变得很奇怪，像那种歪歪扭扭的样子，那可就要小心啦，这很可能意味着这个地方有缺陷。
四、对探伤结果进行分析。
当我们在探伤过程中发现了那些奇怪的波形，可不能就这么算了。
我们得像侦探一样，对这些结果进行分析。
要考虑这个波形代表的可能是什么样的缺陷，是裂纹呢，还是气孔。
这就需要我们有一定的知识储备啦。
我们要根据波形的形状、高度、宽度等各种特征来判断。
超声波探伤原理
超声波探伤原理
超声波探伤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的方法。
其原理基于超声波在不同介质中传播时的反射、折射和散射现象。
在超声波探测中，通常采用压电晶体作为传感器，通过施加交变电场产生超声波信号。
超声波在材料中传播时会与材料内部的缺陷（如裂纹、气泡、夹杂物等）发生反射或散射。
通过接收到的超声波信号的变化，可以推断材料内部的缺陷位置、形态和大小。
超声波探伤的原理可以通过声速和声阻抗的差异来解释。
当超声波从一种介质进入另一种介质时，其传播速度会发生变化，这称为折射现象。
不同材料的声速和声阻抗差异会导致超声波的反射和散射现象。
超声波探伤通常通过测量超声波信号的传播时间和振幅来判断材料中缺陷的存在和特性。
例如，当超声波遇到裂纹时，会发生反射现象，这会导致接收到的超声波信号的振幅发生明显变化。
根据接收到的信号特征，可以确定缺陷的位置和形态。
总之，超声波探伤利用超声波在材料中传播的特性，通过测量超声波信号的反射、折射和散射等现象，可以检测材料内部的缺陷。
这种无损检测方法在工业领域中被广泛应用，用于材料质量控制和结构安全评估。
超声波探伤
(2) 倾斜入射异质界面时的反射、折射、波型转换和聚焦
从式(4-3)知，当入射角增大时，折射角和反射角随之增大。 从图4-5可知，当纵波L2折射角为90°时，在第II介质内只传播
横波，这时声波入射角称第一临界角； 当横波S2折射角为90°时，在第I介质和第Ⅱ介质界面上产生 表面波的传播，这时的声波入射角称第二临界角。 在进行焊缝超声波探伤时，第I介质为探头的有机玻璃或环氧 树脂，第Ⅱ介质为钢材，由式(4-3)得：
利用压电效应使探头(压电晶片)发 射或接收超声波，就使发现缺陷成 为可能。因此，探头(压电晶片)是 理想的电声换能器。
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二、超声波的性质
探伤中所用超声波的性质： 有良好的指向性； 能在弹性介质中传播，不能在真空中传播； 界面的透射、反射、折射和波型转换; 具有可穿透物质和在物质中有衰减特性。
实际探伤中，奥氏体钢焊缝晶粒 粗大(达数毫米)，衰减很严重，在 示波屏上形成 “草状回波”，显 著降低探伤时的信噪比(图4-6)。
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超声波的衰减的三个原因：
2) 吸收引起的衰减 超声波传播时，介质质点间产生相对运动，互相
摩擦使部分声能转换为热能，通过热传导引起衰减。 金属介质的吸收衰减与散射衰减相比，几乎略去不计, 但液体介质的吸收衰减则是主要的。 3) 声束扩散引起的衰减
(4) 匹配电感 对于压电陶瓷晶片制成的探头，其电气 阻抗匹配很重要。加入与晶片并联的匹配电感(或电阻) 可使探头与仪器的发射电路匹配，以提高发射效率。 它也可装在仪器内部。
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超声波的产生和接收机理
当高频电压加在晶片两面电极时，由于逆压电效应，晶 片会在厚度方向产生伸缩变形的机械振动。晶片与工件 表面有良好耦合时,机械振动就以超声波形式传播进去, 这就是发射。反之，当晶片受到超声波作用(遇到异质界 面反射回来)而发生伸缩变形时，正压电效应又会使晶片 两表面产生不同极性电荷，形成超声频率的高频电压， 这就是接收。
超生波探伤实验报告(3篇)
第1篇一、实验目的1. 理解超声波探伤的基本原理和操作流程。
2. 掌握超声波探伤仪器的使用方法和操作技巧。
3. 通过实际操作，了解超声波探伤在检测金属缺陷中的应用。
4. 分析超声波探伤结果的准确性和可靠性。
二、实验背景超声波探伤是一种利用超声波在材料中传播的特性，对材料内部缺陷进行检测的技术。
由于超声波具有穿透能力强、方向性好、无损检测等优点，因此在工业、军事、医学等领域得到广泛应用。
三、实验原理超声波探伤的基本原理是利用超声波在材料中传播时，遇到缺陷会发生反射、折射、散射等现象。
通过分析反射波的特征，可以判断材料内部的缺陷位置、大小和性质。
四、实验器材1. 超声波探伤仪：用于发射和接收超声波信号。
2. 探头：用于发射和接收超声波。
3. 试块：用于模拟实际材料的缺陷。
4. 耦合剂：用于改善探头与试块之间的耦合效果。
5. 记录仪：用于记录实验数据。
五、实验步骤1. 将探头安装到超声波探伤仪上，调整探头频率和探头间距。
2. 将耦合剂均匀涂抹在试块表面，确保探头与试块之间良好耦合。
3. 将探头放置在试块表面，开始发射超声波。
4. 分析接收到的超声波信号，判断材料内部的缺陷。
5. 记录实验数据，包括缺陷位置、大小和性质。
六、实验结果与分析1. 通过实验，成功检测到试块内部的缺陷，包括裂纹、气孔等。
2. 分析缺陷反射波的特征，可以判断缺陷的位置、大小和性质。
3. 实验结果表明，超声波探伤具有较高的检测准确性和可靠性。
七、实验总结1. 超声波探伤是一种有效的无损检测技术，可以用于检测金属材料内部的缺陷。
2. 掌握超声波探伤仪器的使用方法和操作技巧，可以提高检测准确性和可靠性。
3. 实验结果表明，超声波探伤在检测金属缺陷方面具有较高的应用价值。
八、实验建议1. 在实际应用中，应根据被检测材料的特性选择合适的探头频率和探头间距。
2. 注意耦合剂的选择和涂抹，确保探头与试块之间良好耦合。
3. 分析反射波特征时，应注意缺陷定位、大小和性质的判断。
超声波 探伤 原理
超声波探伤原理
超声波探伤是一种非破坏性检测技术，利用超声波在物体中传播的特性来检测物体内部的缺陷或异物。
其基本原理是利用超声波在不同介质中传播时发生反射、折射和散射的特性来探测物体的内部结构。
超声波探伤系统主要由超声发射器、接收器、探头和显示设备组成。
发射器通过产生高频振荡将电能转化为机械能，从而产生超声波。
超声波穿过探头发射到被测物体上，部分能量被材料吸收，其他部分则继续向前传播。
当超声波遇到物体内部的缺陷时，其传播路径会发生改变。
当超声波传播到缺陷处时，一部分能量将被反射回来，经过探头接收器接收并转换为电信号。
接收器将接收到的信号传输到显示设备上，并据此生成超声图像。
通过分析超声波的传播时间、幅度和频谱等特征，并与标准样品进行比对，可以确定物体内部的缺陷类型和位置。
这种技术广泛应用于钢铁、航空航天、汽车、电子等领域中，以实现对材料和产品质量的检测和评估。
第八章 超声波探伤
第三章超声波探伤超声波探伤是利用超声波在物体中的传播、反射和衰减等物理特性来发现缺陷的一种无损检测方法。
它可以检查金属材料、部分非金属材料的表面和内部缺陷，如焊缝中裂纹、未熔合、未焊透、夹渣、气孔等缺陷。
超声波探伤具有灵敏度高、设备轻巧、操作方便、探测速度快、成本低、对人体无害等优点，但对缺陷进行定性和定量的准确判定方面还存在着一定的困难。
第一节超声波的产生及其性质超声波是频率大于20000Hz 的声波，它属于机械波。
在金属探伤中使用的超声波，其频率为0.5～10MHz，其中以2～5MHz最为常用。
一、超声波的产生与接收探伤中采用压电法来产生超声波。
压电法是利用压电晶体片来产生超声波的。
压电晶体片是一种特殊的晶体材料，当压电晶体片受拉应力或压应力的作用产生变形时，会在晶片表面出现电荷；反之，其在电荷或电场作用下，会发生变形，前者称为正压电效应，后者称为逆压电效应。
超声波的产生和接收是利用超声波探头中压电晶体片的压电效应来实现的。
由超声波探伤仪产生的电振荡，以高频电压形式加载于探头中的压电晶体片的两面上，由于逆压电效应的结果，压电晶体片会在厚度方向上产生持续的伸缩变形，形成了机械振动。
若压电晶体片与工件表面有良好的耦合时，机械振动就以超声波形式传播进入被检工件，这就是超声波的产生。
反之，当压电晶体片受到超声波作用而发生伸缩变形时，正压电效应的结果会使压电晶体片两表面产生具有不同极性的电荷，形成超声频率的高频电压，以回波电信号的形式经探伤仪显示，这就是超声波的接收。
二、超声波的性质1．超声波具有良好的指向性由于超声波的波长非常短，因此，它在弹性介质中能象光波一样沿直线传播。
而且超声波在固定的介质中传播速度是个常数，所以，根据传播时间就能求得其传播距离，这样就为探伤中缺陷的定位提供了依据。
2．超声波能在弹性介质中传播，不能在真空中传播一般探伤中通常把空气介质作为真空处理，所以认为超声波也不能通过空气进行传播。
超声波探伤级别标准
超声波探伤级别标准超声波探伤是一种常用的无损检测方法，其应用范围涵盖了许多行业，如航空航天、汽车制造、建筑工程等。
在进行超声波探伤时，对不同的材料和零部件，需要根据其特性和使用环境确定不同的探伤级别标准，以确保检测的准确性和可靠性。
首先，我们需要了解超声波探伤的基本原理。
超声波探伤是利用超声波在材料内部的传播特性来检测材料内部的缺陷，其原理是利用超声波在材料中传播时，当遇到缺陷时会发生反射、折射或衍射，从而形成回波信号，通过对回波信号的分析，可以确定材料内部的缺陷位置、大小和形状。
根据超声波探伤的应用对象不同，其级别标准也会有所不同。
一般来说，超声波探伤级别可以分为三个等级，A级、B级和C级。
A级超声波探伤是最高级别的探伤，适用于对关键部件和高风险部件进行检测，如飞机发动机叶片、核电设备等。
A级探伤要求探伤人员具有高级别的资质和经验，同时使用最先进的超声波探伤设备，确保对微小缺陷的准确检测。
B级超声波探伤是中等级别的探伤，适用于对一般零部件和结构进行检测，如汽车发动机零部件、建筑结构等。
B级探伤要求探伤人员具有中级别的资质和经验，使用符合标准要求的超声波探伤设备，确保对常见缺陷的准确检测。
C级超声波探伤是最低级别的探伤，适用于对一般材料和构件进行检测，如金属管道、焊接接头等。
C级探伤要求探伤人员具有基础的资质和经验，使用简单易操作的超声波探伤设备，确保对明显缺陷的准确检测。
除了以上三个级别外，还有一些特殊级别的超声波探伤，如D级探伤适用于对特殊材料和构件进行检测，E级探伤适用于对特殊环境和条件下进行检测。
这些特殊级别的探伤要求探伤人员具有特殊的资质和经验，同时需要使用专门的超声波探伤设备。
总的来说，超声波探伤级别标准的确定需要根据实际情况和要求来进行评估和选择。
在进行超声波探伤时，必须严格按照相应级别标准的要求进行操作，确保检测的准确性和可靠性，从而保证材料和构件的安全可靠性。
同时，探伤人员需要不断提升自身的技术水平和经验，以适应不同级别标准的要求，为超声波探伤工作的开展提供更加可靠的保障。
超声波探伤方法
超声波探伤方法
超声波探伤（Ultrasonic Testing，UT）是一种广泛用于检测材料内部缺陷和确定材料性质的非破坏性检测方法。
它通过引入高频声波（超声波）来检测材料中的问题。
以下是超声波探伤的基本方法：
1.传感器选择：选择合适的超声波探头（传感器）。
传感器通常
包括发射晶体和接收晶体，它们能够产生和接收超声波脉冲。
2.超声波传播：发射晶体产生高频的超声波脉冲，这些脉冲穿透
被测材料，反射或散射回来，然后由接收晶体接收。
3.信号处理：接收到的超声波信号会被放大、整形和处理。
检测
设备会记录超声波传播的时间、幅度和其他参数。
4.A扫描：A扫描（Amplitude Scan）显示的是超声波信号的幅
度随时间的变化，用于检测材料内的缺陷或界面。
5.B扫描：B扫描（Brightness Scan）提供了材料内部的截面图
像，类似于医学超声成像。
它能够显示缺陷的位置和形状。
6.C扫描：C扫描（C-Scan）将材料切片成小块，然后显示各个
切片的超声波图像，以获取更多详细信息。
7.评估：根据A扫描、B扫描和C扫描的结果，分析和评估材料
内的缺陷，如裂纹、夹杂物、孔洞等。
8.校准：在进行实际检测之前，需要对设备进行校准，以确保测
量结果的准确性。
超声波探伤广泛用于各种应用领域，包括制造业、航空航天、建筑、医疗领域、材料科学等。
它可以用于检测焊缝的质量、钢材中的裂纹、
混凝土结构中的空隙，以及医学上用于成像人体内部的组织。
这是一种强大的非破坏性检测方法，可帮助提前发现材料和结构中的问题，确保安全和质量。
超声波共振法探伤
超声波共振法探伤
超声波共振法探伤是一种利用超声波在被检工件内传播时，根据工件厚度与缺陷情况引起共振现象来进行缺陷检测的方法。
超声波探伤仪通过发射高频超声波进入被检工件，当工件的厚度为超声波半波长的整数倍时，会产生共振现象。
通过对共振频率的特性的分析，可以判断工件内部的缺陷情况以及工件厚度的变化情况。
超声波共振法探伤的原理如下：
1. 超声波探头发射高频超声波进入被检工件。
2. 超声波在工件内传播，当工件厚度为超声波半波长的整数倍时，产生共振现象。
3. 接收器接收反射回来的超声波，并转换为电信号。
4. 通过对反射信号的分析，提取出工件的共振频率。
5. 分析共振频率的变化，判断工件内部的缺陷情况和厚度变化。
超声波共振法探伤具有以下优点：
1. 非接触性检测，不损伤被检工件表面。
2. 适用于各种材料和形状的工件。
3. 分辨率高，能够检测到微小缺陷。
4. 检测速度快，效率高。
5. 设备成本较低，易于推广和应用。
总之，超声波共振法探伤是一种有效、可靠的无损检测方法，广泛应用于金属、陶瓷、塑料等材料的工件检测。
在实际应用中，超声波共振法探伤常与其他超声波探伤方法（如脉冲反射法、穿透法等）相结合，以提高检测的准确性和可靠性。
超声波探伤检测方案
1.1钢结构焊接质量无损检测依据《钢结构工程施工质量验收规范》GB50205-2020及《钢结构超声波探伤及质量分级法》JG/T203-2007规定，采用超声波法对焊缝内部进行探伤检测，设计质量等级为一级的焊缝探伤比例为100%,设计质量等级为二级的焊缝探伤比例为20%。
1.1.1检测区域的选择⑴超声波检测应在焊缝及探伤表面经外观检查合格后方可进行，应划好检测区域，标出检测区段编号。
⑵检测区域的宽度应是焊缝本身再加上焊缝两侧各相当于母材厚度30%的一般区域，这区域最小10mm，最大20mm。
⑶接头移动区应清除焊接飞溅、铁屑、油垢及其它外部杂质。
探伤区域表面应平整光滑，便于探头的自由扫查，其表面粗糙度不应超过6.3um，必要时进行打磨。
a、采用一次反射法或串列式扫查探伤时，探头移动区应大于2.56k，（其中，§为板厚，k为探头值）；b、采用直射法探伤时，探头移动区应大于1.256k。
⑷去除余高的焊接，应将余高打磨到与临邻近母材平齐。
保留余高焊缝，如焊缝表面有咬边，较大的隆起和凹陷等也应进行适当修磨，并做圆滑过渡以免影响检测结果的评定。
1.1.2检测频率检测频率f一般在2-5MHz的范围内选择，推荐选用2〜2.5MHz的频率检测，特殊情况下，可选用低于2MHz或高于2.5MHz的检测频率，但必须保证系统灵敏度的要求。
1.1.3仪器、试块、耦合剂、探头1、仪器：CTS-9002+型超声波探伤仪、PXUT-300C型超声波探伤仪2、试块：CSK-IA试块、RB-2试块、CSKTCj试块3、耦合剂应选用适当的液体或模糊状物作耦合剂。
耦合剂应具备有良好透声性和适宜流动性，不应对材料和人体有损伤作用。
同时应便于检测后清理。
典型耦合剂为水、机油、甘油和浆糊。
在试块上调节仪器和产品检测应采用相同的耦合剂。
4、探头：斜探头：频率为2.5-5MHz，前沿为10-20mm，晶片尺寸为6X6、9X9、13X13(mm)；直探头：频率为2.5-5MHz，直径为14或20mm。
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钢中横波波长λ (mm)
2.58
1.29
0.65
二、超声波的发射与接收 利用压电材料的压电效应可实现电能与声能之间 的相互转换 压电材料：单晶体：天然SiO2(石英) 硫酸锂(LSH) 多晶体：人工烧结而成的称压电陶瓷 钛酸钡(BaTiO3) 锆钛酸铅(PZT)等
3.1压电效应示意图
_ _
+
+
_
纵坐标代表反射波的幅度，横坐标代表超声 波传播时间。
2）B型显示 是脉冲回波超声波平面成象的一 种，以亮点显示接收信号。 3）C型显示
以亮点或暗点显示接收信号
4）3D显示
产生一个准三维图象。
2 探伤仪主要性能
⑴水平线性 指扫描线上的反射波距离与反射体距离成正 比的程度。
GB11345－89规定误差不超过1%
⑶
指向特性 θ越小则越好
由指向角(半扩散角θ)表征 圆形直探头纵波而言:
θ ＝arcsin1.22λ/D
θ ：半扩散角， λ：波长 D：直径
∴D↑f↑(λ ↓) 则θ ↓
⑷超声波不能在真空中传播
四、超声波在界面上的反射与透射、 折射和波型转换
1 垂直入射异质界面时的透射、反射和波型转换
pr pe Z1 Z2
L
α
αs
S1
L1
αL
介质Ⅰ 介质Ⅱ
γL
γs
L2 S2
3.7有耦合剂的反、折射
② 横波入射到钢/空气界面将 会产生反射纵横波
L 有机玻璃 α3m S 钢 L 空气 3.8 α3m示意图
α3m＝33.2o
⑶ 聚焦
五、超声波的衰减
随着声程的增加，超声波的能量逐渐减弱的现象
1 衰减的原因
⑴散射引起的衰减 超声波遇到尺寸与波长可比的障碍物，并因此而产生球 面波的现象称为超声波的散射。
以称时基电路，产生锯齿波电压。
由于仪器水平扫描线的长短与扫描电压有关， 而扫描电压与时间成正比，所以反射波的位 臵能反映声波传播的时间，即反映声波的传 播距离，由此可以对缺陷定位，又由于反射 波幅度的高低与接收的电信号大小有关，电 信号的大小取决于接收的反射声能多少，而 反射声能又与缺陷反射面的形状和尺寸有一 定关系，所以反射波辐高低将间接反映出缺 陷的大小，由此可以对缺陷定量和评价。
⑵垂直线性
指示波屏反射波幅与接收回波信号电压成正 比的程度。
GB11345－89规定误差不超过1%
⑶动态范围 指示波屏上回波高茺从满幅降至消 失时仪器衰减器的变化范围。 ⑷衰减器精度 指衰减器上dB刻度指示脉冲下降幅 度的正确程度，以及组成衰减各同 量级间可换性能称为
二、探头
压电超声换能器 1探头的种类 ⑴直探头（纵波探头） 直探头由壳体、吸收块、压电晶片、和保护 膜组成。其基本内部结构如下图
对奥氏体钢焊缝进行探伤时，宜选用频率较低的探头。
⑵吸收引起的衰减 因介质的粘滞性使部分声能转变为热 能而导致的声能损耗 ⑶声束扩散引起的衰减
随着传播距离的增大，波束截面增大 使单位面积上声能逐渐减小所致。
2 衰减表示方法与衰减系数 ⑴用底波高度或底波反射次数的多少粗略估计。
δ
（a）
（b）
⑵用衰减系数表示
匹配电感 吸收块
压电晶片 保护膜 工件
3.10直探头内部结构 及工作原理
①压电晶片
两表面敷有银层作电极，“－”极引出导线接发 射端，“＋”极接地。其厚度与产生的超声波的 频率成反比。
②吸收块（阻尼块）
由环氧树脂、硬化剂、增塑剂、橡胶液和钨 粉等浇铸在“－”极上。作用：
a 吸收杂波 b 吸收压电晶片的自由振荡。 ③保护膜 使压电晶片免于和工件直接接触受磨损。 分软膜和硬膜。
钢中的分层或焊缝中的裂纹被检出的几率会很高。
另一方面，从减小超声波耦合损失的角度 考虑，界面的Dp 越大越好。
超声波探伤 中能探测到 的最小缺陷 尺寸为
df=λ/2
df
3.6超声波的绕射现象
2 倾斜入射异质界面时的反射、折射、 波型转换和聚焦
L α αs αL S1 L1
介质Ⅰ 介质Ⅱ γL γs L2 S2
CL2－－Ⅱ纵波
CS2－－Ⅱ横波
α αL αS γL γ S 反射，折射角
由于CL2 ＞CS2 ＞CL1 所以 γL ＞γS ＞α
当纵波折射角γL＝90o ，Ⅱ只有横波
此时α称第一临界角，记α1m 当横波折射角γS＝90o ， Ⅰ Ⅱ介质界面 上产生表面波的传播
此时α称第二临界角，记α2m
若Ⅰ是有机玻璃 ，Ⅱ是钢，则有
c =f λ
表3－1 几中材料的声学特性
材料 钢 CL (m/s) 58805950 Cs (m/s) 1.25MHz 3230 4.7 λL (mm) 2.5MHz 2.36 5MHz 1.18
铝
有机玻 璃 空气
6260
2720 344
3080
1460
5.0
2.18
2.53
1.09
1.26
0.55
pd
3.5 垂直入射超声波在界面两侧声压的分配
界面声压反射率:
Rp=pr/pe=(Z2-Z1)/(Z2+Z1)
界面声压透射率：
Dp=pd/pe=2Z2/(Z2+Z1)
由上两式可见：
① 如Z1≈Z2 则
Rp ≈0
Dp ≈1
超声波检测无法检出声阻抗与焊缝金属很接近的金 属夹杂物的原因。 ②如Z2<<Z1 则 Rp ≈-1 Dp ≈0
d＜＜ λ: α=C2Fd3f4
d≈ λ: α=C3Fdf2
d＞＞ λ: α=C4Fd-1f
C2，C3，C4常数 F-各向异性因子 d-晶粒直 径 探伤晶粒较粗大工件时，为减少散射衰减而常 选用较低的工作频率。
第二节
超声波探伤设备
超声波探伤仪，探头和试块是超声波探伤的重要设 备。 一、A型脉冲反射式超声波探伤仪 预备知识： 脉冲反射法基本原理：是将一定频率间断发射的超 声波（称脉冲波）通过一定介质（称耦合剂）的耦 合传入工作，当遇到异质界面（缺陷或工件底面） 时，超声波将产生反射，回波（即反射波）为仪器 接收并以电脉冲信号在示波屏上显示出来，由此判 断缺陷的有无，以及进行定位，定量和评定。
70
⑵前沿长度（接近长度） 声束入射点至探头前端面的距离
L
接近长度
入射点
3.13
⑶声轴偏斜角 探头主声束轴线与晶片中心法线之间的夹角。
晶片中心法线
主声束轴线
3.14
水平方向不大于20，垂直方向不应有明显的 双峰。
三、仪器与探头组合的系统性能
⑴灵敏度余量：组合灵敏度 系统中，在规定条件下的标准缺陷检测灵敏 度与仪器最大检测灵敏度的差值，以dB表示
αL
有壳形状
5P8×12k2.5 k=折射角γ的正切值
晶片面积8×12mm2
发射接收f=5MHz 的超声波
2 横波探头的主要性能 ⑴折射角γ值（k值） 决定了声束入射于工件的方向和声波传播途 径，是缺陷定位计算的重要数据。
公称折射角：45 50 60
K值: 1.0 1.5 2.0 2.5
⑵分辩力
超声探伤系统能够区分两个相近而不连续的 缺陷能力 一般指远场纵向分辩力
⑶电噪声电平
表示系统的探头在直接对空辐射时，将探伤 仪的灵敏度和扫描范围调至最大，在避免外 界干扰条件下，读取时基线上的电噪声的平 均幅度与垂直满幅度的百分比，即： E＝电噪声幅度/垂直满幅度×100% 反映仪器抗干扰能力，一般应小于8% ⑷盲区 在规定探伤灵敏度下从探伤面至能够测出缺 陷的最小距离。
一、超声波的基本概念
超声波是频率大于20000Hz的机械振动在 弹性介质中的一种传播过程。 1-5MHz是金属材料探伤常用频率 2-2.5MHz是焊缝探伤常用频率 1 超声波的波型 纵波（L）可在固、液、气介质中传播 横波（S） 只能在固体介质中传播
2
超声波的声速(c)波长(λ)频率(f)以及关系 传播介质一定 波型一定 c为常数
2 超声场的结构
图3.3 直探头发出的超声波束
一般由主声束和副声束构成 主声束：截面大，能量集中，很好的指向性(θ) 副声束：截面小，能量弱，方向易变
⑴主声束轴线上的声压分布 以压电晶片在液体介质中以脉冲波形式发射的 纵波超声场为例：
a
b 3.4圆盘源超声场 a 声束未扩散区与扩散区b 轴线上 声压分布
根据回波表示方法不同，以分为A型B型C型3D型显示。
1仪器的工作原理 1)A型显示
触发脉冲 锯齿形扫描 电压 始 波 缺 陷 波 底 波
同步电路
触 发 脉 冲
扫描电路
发射电路
接收放大 电路
电信号
电源
3.9
高频窄脉冲
缺陷 探头 工件
①同步电路 以称触发电路 仪器各部分的时序以它决 定，产生同步触发脉冲 ②扫描电路
④壳体 标明探头的类型和主要的性能指标。
5P14 纵波探头 标记 晶片直径Φ14mm 发射接收f=5MHz 的超声波
⑤匹配电感
⑵斜探头 标记： 吸收块 内部电源线
吸收块
斜楔块
压电晶片
3.11斜探头结构简图
斜探头一般由探头芯、透声楔（斜楔 块）、壳体等部分组成。
结构上与直探头的主要区别是：在压 电元件的正前方设臵了透声楔。
表征系统的近距离分辩能力。
四、试块
按一定用途设计制作的具有简单形状人工反 射体的试件。 探伤标准的一个组成部分。
1。标准试块
由法定机构对材质、形状、尺寸、性能等作 出规定和检定的试块 GB11345－89规定CSK－IB试块是焊缝探伤 用标准试块。
①斜探头内压 电晶片发出的 超声波在有机 玻璃/钢界面 发生的波形转 换