超声探伤技术在无损检测中的运用

超声探伤技术在无损检测中的运用

摘要超声探伤技术是现代无损检测技术当中的典型代表，其在检测当中的应用大大提高了工作准确度与工作效率，是现代无损检测的主要运用技术。因此，超声检测无疑成为当前最为重要的一种无损检测技术，同时也成为比较热门的一个研究话题。随着该类技术的研究不断深入，其主要研究的领域不外乎主要在这些方面；如灵敏度高及适应性强的探头研制；缺陷检出及信号的分析技术；判断缺陷时的相关缺陷数学模型建立；以及超声检测拓展到其他相关领域进行应用等。

关键词超声探伤；探伤技术；无损检测；检测运用

引言

在20世纪的中期，由于超声检测技术具有自动化、图像化、数字化以及智能化等特点已经逐步成为检测技术的一个研究聚点了，同时这也标志着该检测技术的一个新发展进程。当前，由于随着电子技术不断发展，并且在传感技术领域，计算机技术以及自动化控制等方面的应用发展，这种检测技术也已经全面进入到计算机信息控制时代了。因此，加强对超声探伤技术在无损检测中的运用具有重要作用意义。

1 超声探伤概述

1.1 含义

超声波无损探伤，应为缩写NDI，其属于超声无损检测的一种延伸与发展，在实际的操作中主要涉及的设备有如下几种：超声探伤仪、耦合剂、探头与标准试块等。超声探伤的主要作用在于对铸件的气泡、缩孔、夹渣、焊接裂纹及未焊透等进行检测，并且还能实现厚度测定。随着科学技术不断发展，而超声无损检测也逐渐进步，并成为可材料或者结构等进行检测的主要手段之一，促进了超声探伤的发展。总的来说，超声检测可以实现在线检测，同时该检测技术使用的超声波不会对人体造成伤害，并且不会对系统运行状态产生改变，从而成为材料或者结构检测中最为常用的一种检测方式。

1.2 原理

（1）基本原理。从前面含义中也可以看出，对于超声波探伤技术而言，有着两种方式，即反射与透射，其中反射的精确度更高（这里便以其为主进行分析），当脉冲发射器将超声波利用探头行短脉冲后送进了检测物件中，而回波则可以从检测物件的缺陷处返回，在返回的时候，经过信号处理系统，可以在示波器上显示出来，并且也能显示出幅度与传播的时间。在这种情况下，一旦我们知道了检测物件中的声速，便可以利用示波器上的读数来得到脉冲波传输时间，最后就可以得到检测物件的缺陷深度。

（2）超声探伤的分类。①根据原理进行分类。根据探伤的原理我们可以将超声探伤分为如下三种形式：穿透法；共振法；脉冲反射法（简要分析此法），主要通过超声波探头将脉冲发射到被检测的物件中，利用反射波来检测被检测物件缺陷，其可以继续分为底波高度法、缺陷回波法及多次底波法等。②根据探伤的显示方式来进行分类。这种情况下可以分为：A型显示，指的是只对缺陷的深度进行显示；B型显示，指的是能将被检测物件内部的缺陷横断面的具体形状显示出来，并且此时被检测物件面上的位置正好为示波器的横坐标，而缺陷深度正好为纵坐标；C型显示，能够将被检测物件的内部缺陷平面图形显示出来[1]。

2 超声无损检测技术的发展趋势

2.1 超声波探伤

近代探伤技术最重要的发展是定量化程度的提高，因此探头的标准化，系列化是关键，故使超声探伤换能器性能标准化，已摆到日程上，并引起质量监督部门的重视。超声波探伤正沿着使携小型化、智能化、数字彩色等方向发展。1993年浙江大学现代制造工程研究所在国内首次开发成功了九自由度智能化超声扫查系统，该系统具有复杂表面扫查功能和A扫描、B扫描、C扫描显示方式。并可通过与高档微机的交互功能，实现对扫查参数、扫查过程的预设置。实现了中断续扫、实时分析、局部缩放等高级功能。1998年，国内外首创取得高分子构件表面应力检测及可视化成果并开发出相应的应用系统。02年，国内首创开发成功10自由度大型复杂曲面工件超声彩色成像系统。

2.2 超声波无损检测

资料表明，超声无损检测在液压系统中应用甚少，故将非接触超声检测应用于液压系统是人们期待开辟的新领域和探讨的重要课题。液压系统的建模、辨识和性能分析及故障检测中，用超声波流量计对高压小管径的压力管路进行动态流量测量占有非常重要的地位。而目前的超声波流量计只能适用于较大（30mm以上）管径。这类流量计不适于液压系统的状态监测，所以提高小管径超声波流量汁的测量准确度将是今后探索研究的方向。而压力这一重要参数，目前检测中应用大多是接圈式有損检测方法，故从管外壁利用超声波技术检测压力具有广阔的开发和应用前景，最有生命力。因此，西安第二炮兵工程学院研制的GWCY型超声波管外测压仪和沈阳建筑工程学院研制的FJCY 超声波非接触测压故障仪均有待于进一步提高性能，开发应用市场[2]。

3 超声探伤技术在无损检测中的应用

3.1 强度检测技术分析

超声探伤技术在混凝土结构强度检测中的应用主要利用的是混凝土的抗压强度和超声波在混凝土内部的传播声速之间的相关性来进行的，具体而言，当混凝土的弹性模量显示越大，那么其强度就会越高，而超声波在检测时便会有着更

快的传播速度。

在测量的过程中，应保持每个测区的对应辐射与接收换能器必须在同一个轴线上，同时必须保持被测混凝土和换能器之间的耦合应良好，为了使得效果更佳，我们可以采用相应的耦合剂进行处理，比如说凡士林或者黄油等，这样还能有效减少声能反射时产生的损失。最终，我们就可以利用拟定的回归数学函数就能将测区的混凝土强度计算出来。

3.2 厚度检测技术分析

采用超声探伤技术进行混凝土厚度检测时我们可以采用图3所示的原理进行。在图3中，超声波可以从一种固体介质射入另一种固体介质中，这样就会在两种不同的固体介质的表层发生波反射与折射，根据声阻抗率相差越大而反射速度就越大同时反射信号就越强的原理，我们便能接受波中将反射波的叠加起始点识别出来，进而将反射波到达的时间测出来。

4 结束语

综上论述，超声检测作为一种重要的无损检测技术不仅具有穿透能力强、设备简单、使用条件和安全性好、檢测范围广等根本性的优点外，而且其输出信号是以波形的方式体现。人类进入21世纪以来，科学技术得到了飞速的发展，同时社会也得到了一定的进步，而超声探伤技术的发展也促进了超声检测技术的不断发展。随着社会的发展和科技的进步，超声探伤技术对超声检测技术的发展起到了至关重要的作用。为了了解超声探伤技术在无损检测中的应用。因此，需加紧研究对超声探伤技术在无损检测中的应用措施。

参考文献

[1] 李衍.管道环缝相控阵超声探伤技术的应用——国外超声检测动态[J].无损检测，2012，24（9）：386-390.

[2] 朱晓恒，高晓蓉，王黎，等.超声探伤技术在无损检测中的应用[J].现代电子技术，2010，33（21）：112-116.