超声波探伤知识PPT课件

射线探伤（RT）
• 基本原理：射线在穿过物质的过程中，会受到物质的散 射和吸收作用，依物体材料、缺陷和穿透距离的不同， 射线强度将产生不同程度的衰减，这样，当把强度均匀 的射线照射到物体的一侧，使透过的射线在物体另一侧 的胶片上感光，把胶片显影后，得到与材料内部结构和 缺陷相对应的黑度不同的图像，即射线底片。通过对图 像的观察分析，最终确定物体缺陷的种类、大小和分布 情况。
超声波的产生
• 产生机械波需要两个必要条件：
• 第一要有作机械振动的振源； • 第二要有能传递机械振动的弹性介质。
• 产生超声波需要两个必要条件：
• 第一:要有超声波的振源（即超声波 源）；
• 第二:要有能传递超声波的弹性介质。
超声波产生原理
• 原则上凡是能将其它形式能量转换成超声振动方 式能量的方法都可以产生超声波，如机械方法、 热效应法、磁伸缩法和电磁声法。
• 特点 • 渗透探伤适用于检测金属和非金属材料表面开口的裂纹、
折叠、疏松、针孔等缺陷。它能确定缺陷的位置、大小 和形状，但难于确定其深度，不适用于探测多孔性材料 及材料内部缺陷。
涡流探伤（ET）
• 涡流探伤
• 将通有交流电的激励线圈靠近某一导电试件，由于电磁 感应作用，进入试件的交变磁场可在试件中感生出方向 与激励磁场相垂直的、呈旋涡状流动的电流（涡流）， 此涡流会转而产生一与激励磁场方向相反的磁场使原磁 场有部分减少，从而引起线圈阻抗的变化，通过对线圈 阻抗变化的测量，就可得知试件中产生的涡流状况，从 而获悉与试件有关的一些参量。
超声波探伤知识
无损检测 （NDT）
• 无损检测（Non-destructive Testing，简 称NDT）
• 是一门综合性的应用科学技术，它是在不 改变或不影响被检对象使用性能的前提下， 借助于物理手段，对材料或构件进行宏观 与微观缺陷检测，几何特性度量，化学成 分、组织结构和力学性能变化的评定，并 进而就材料或构件使用性能做出评价的一 门学科。
• 它们各有其优越性，因此必须结合缺陷具 体情况合理配合使用，才会收到更好的效 果
波的一般常识
• 人们把声源振动在介质（如空气等）中的 传播过程，称为波动，简称波。
• 波是物质的一种运动形式，可分为电磁波 和机械波两类。
• 电磁波是交变电磁场在空间的传播过程， 如无线电波、红外线等
• 机械波是指机械振动在弹性介质中的传播 过程，如水波、超声波等。
超声波的波型
（3）表面波（Surface Wave）：是指超声波沿介质表 面传递，而传声介质的质点沿椭圆形轨迹振动的瑞利 波（Rayleigh Wave，简称R波），瑞利波在介质上的 有效透入深度只有一个波长的范围，因此只能用于检 查介质表面的缺陷，不能像纵波与横波那样深入介质 内部传播，从而可以检查介质内部的缺陷。
压电陶瓷柱点火器
超声波如何产生、接收
➢ 从能量角度分析超声波的产生和接收
➢产生超声波(逆压电效应)
➢ 电能
机械能
➢接收超声波(正压电效应)
➢ 机械能
电能
超声波如何产生、接收
利用压电晶体制成超声波换能器（探头），对其输入高频电 脉冲，则探头将以相同频率产生超声波发射到被检物体中去， 在接收超声波时，探头则产生相同频率的高频电信号用于检 测显示。
• 特点
• 涡流探伤主要适用于金属和石墨等导电材料的表面和近 表面缺陷，通常能够确定缺陷的位置和相对尺寸，不适 用于非导电材料的缺陷检测。
几种常规探伤方法比较
• 以上介绍了几种常用探伤方法的基本原理，
实际Fra Baidu bibliotek用当中， • 射线探伤和超声波探伤适合于内部缺
陷探测，而磁粉、渗透、涡流探伤则 适合于表面缺陷探测
渗透探伤（PT）
• 渗透探伤
• 指将溶有荧光染料（荧光探伤）或着色染料（着色探伤） 的渗透剂施加在试件表面，渗透剂由于毛细作用能渗入 到各型开口于表面的细小缺陷中，此时清除附着在表面 的多余渗透剂，经干燥和施加显像剂后，在黑光或白光 下观察，缺陷处可分别相应地发出黄绿色的荧光或呈现 红色，从而能够用肉眼检查出试件表面的开口缺陷。
• 在超声波探伤中应用最广的是利用某些压电材料 （石英、锆钛酸铅等）的压电效应，来实现超声 波的发生和接收。
• 必须注意的是，超声波在传播过程中，实际上只 是振动能量的传播，并没有产生物质的迁移，介 质质点本身仅限于平衡位置附近振动。
超声波如何产生、接收
压电晶体（例如石英晶体、钛酸钡及锆钛酸铅 等压电陶瓷）在外力作用下发生变形时，就会 引起它内部正负电荷中心相对转移而产生电的 极化，从而导致其两个相对表面(极化面)上出 现符号相反的束缚电荷（正压电效应）。反之， 当向压电晶体施加电场时，压电晶体将会发生 形变，亦即弹性变形（逆压电效应或电致伸 缩）。
➢ 纵波在固、液、气三种介质中均能传播，传播时质点 受交变拉、压应力的作用，使质点之间产生相应的伸、 缩变形，构成疏密相间的质点排列。故亦称为压缩波、 疏密波。
➢ 液体和气体能够承受压应力而产生容积压变，因而这 种介质能够传播纵波。
超声波的波型
（ 2 ） 横 波 （ Shear Wave ， 简 称 S 波 ， 又 称 作 Transverse wave ， 简 称 T 波 ， 也 称 为 切 变 波 或 剪 切 波）：传声介质的质点振动方向与超声波的传播方向 垂直。 ➢ 质点受到的是交变剪切应力的作用，故亦称切变波。 ➢ 液体和气体不能够承受剪切应力，故无横波传播。
• 射线探伤适用于体积型缺陷探测。如气孔、夹碴、缩孔、疏松等， 对片型缺陷检测较难。
磁粉探伤（MT）
• 原理
• 磁粉探伤是指把钢铁等铁磁性材料磁化后，利用 缺陷部位所发生的磁极吸附磁粉的特性，显示缺 陷位置的方法。
• 特点
• 磁粉探伤仅适用于铁磁材料的表面或近表面缺陷 的检测，其探伤灵敏度高低受试件表面光洁度、 缺陷形状和取向、磁化方法和范围等影响。磁粉 探伤能确定缺陷的位置、大小和形状，但对缺陷 深度确定较难。
仪器发射电路
限幅
接收放大电路
压电晶片
超声波的分类
• 超声波的类型 • 超声波的分类方法很多，下面介绍几种常见的分
类方法：
• 按质点的振动方向分根据波动传播时介质 质点的振动方向与波的传播方向不同，可 将超声波分为纵波（压缩波）、横波（剪 切波）、表面波（瑞利波）、兰姆波、爬 波等
超声波的波型
纵波（Longitudional Wave，简称L波，又称作压缩波、疏密 波）：是传声介质的质点振动方向与超声波的传播方向相同。