超声波无损检测原理与应用
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• 3.超声波试块 （1）标准试块（STB试 块）标准试块主要用于测 试和校验检测仪和探头的 性能，也可以用于调整探 测范围和确定探测灵敏度
（2）对比试块（RB试 块）主要用于调整探测 范围，确定探测灵敏度， 评价缺陷大小和对工件 进行评级叛废等。
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超声检测设备
• 4.耦合剂 作用：排除探头与工件表面的空气，使超声波能有效的传入工件，以便检测
减小探头与工件表面的摩擦，延长探头的使用寿命。
15
超声波无损检测原理及应用
1
超声检测的基本原理
2
超声检测设备
3
超声检测技术
4
超声检测的应用
16
5
超声检测的新近进展
超声检测技术
把1-5兆赫（1－5MHZ）高频超声波入射到被检物中，如遇到缺陷（界 面）则一部分入射超声波被反射，并利用探头接收反射信号的性能，可不 损坏工件检出缺陷大小（尺寸）和位置，这种方法叫UT检测。 超声波检测能发现最小缺陷尺寸a≥λ/2，当a＜λ/2时，超声波会产生绕射， 超声波在介质中的反射率：空气是100%，夹渣为46%，水为88%。
适用于厚钢板、轴类、轮等几何形状简单的工件。
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超声检测技术
• 斜角探伤法是将纵波通过楔块、水等介质倾斜的入
射至工件的探测面，利用波型转换得到横波进行检测 的方法
• 该法是利用横波进行探伤，故又称横波法
• 横波法主要用于管材、焊缝等的检测
对于其他的工件的检测，则经常作为一 种有效的辅助手段。
21
超声波无损检测原理及应用
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超声检测技术
• 1.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，称为缺陷回波法。该方法以回波传播时间
对缺陷定位，以回波幅度对缺陷定量，是脉冲反射法的基本方法。
• 图5—l所示为缺陷回波检测法的基本原理，当工件完好时，超声波可顺利传播到达底面，检测
图形中只有表示发射脉冲T及底面回波B两个信号，如图5—1a所示。
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超声检测设备
• 1.超声波检测仪
A型显示检测仪
按 缺
波形显示
陷
显
示
的
方
式
分
B型显示检测仪 图像显示
C型显示检测仪 图像显示
10
超声检测设备
11
超声检测设备
• 2.超声波探头 按 波型分
电信号→探头→超声波→零件－－超声波发射； 零件内超声波→探头→电信号－－超声波接收；
按入射声束方向分 按偶合方式分
1
超声检测的基本原理
2
超声检测设备
3
超声检测技术
Leabharlann Baidu
4
超声检测的应用
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5
超声检测的新近进展
超声检测的应用
• 1.金属板材的超声波检测 钢板的缺陷可分为表面缺陷和内部缺陷两大类。表面缺陷主要有裂缝、重皮和折叠；内部缺 陷主要有分层和白点，一般超声波可以检测钢板中的重皮、折叠、分层和白点，且以探测分 层缺陷为主。
4
超声检测基本原理
• 3.超声波的产生和接收 声波是一种机械波，超声波是一种频率 很高的声波。使用具有压电或磁致伸缩 效应的材料便可产生超声波。当在压电 材料两面的电极上加上电压，他就会按 照电压的正负和大小，在厚度方向产生 伸、缩的特点。利用这一性质，若加上 高频电压，就会产生高频伸缩现象。如 果把这个伸缩振动设法加到被检工件的 材料上，材料质点也会随之产生振动， 从而产生声波，在材料内传播。
声检测仪
数字式超声检测 仪出现
20世纪30年代
20世纪60年代
20世纪80年代
3
超声检测基本原理
• 1.超声波的定义 指质点振动频率高于20kHz的机械波。无损检测用的超声波频率范围为0.2-25MHz。 • 2.超声波的特性
指向性好
穿透能力强
在界面处会发 生反射、折射 和波型转换
超声波对人体基本 无害，不存在类似 射线检测的安全隐 患，操作安全
超声检测设备
• 1.超声波检测仪
1
1.脉冲波检测仪
按
周期性的发射不连
超
续且频率固定的超
声 波 的
声波 根据超声波的传播
连
时间及幅度
续
性
分
2
2.连续波检测仪 周期性的发射连续 且频率不变的超声 波 根据超声波的强度 变化
3
3.调频波检测仪 连续的、频率周期 性变化的超声波
根据发射波与反射 波的差频变化
• 若工件中存在缺陷，则在检测图形中，底面回波前有表示缺陷的回波F
18
超声检测技术
• 2.多次底波法 • 当透入工件的超声波能量较大，而工件厚度较小时，超声波可在检测面与底面之间往复传播多
次，示波屏上出现多次底波B1、B2、B3、…。如果工件存在缺陷，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，如图5—3所示。这种依据多次底面回波的变化，判断工件有无缺陷的方 法，称为多次底波法。
探头
按晶片数量分
按声束形状分
按频带分
按使用环境分
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超声检测设备
• 2.超声波探头 探头的结构：
压电晶片：实现声电相互转换； 阻尼块：吸收声能加大阻尼； 外壳：保护固定内部原件； 电极：实现晶片和电缆连接； 保护膜、斜锲：保护晶片、波形转 换； 调谐线圈：实现探头与仪器最佳匹 配。
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超声检测设备
分层
折叠
白点
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超声检测的应用
（1） 中厚板检测 声耦合法
T S
T S
T S
T—始冲波；S—延迟块界面波；
大尺寸缺陷的探伤图形
• 多次底波法主要用于厚度不大、形状简单、检测面与底面平行的工件检测，缺陷检出的灵敏度
低于缺陷回波法。
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a）无缺陷 b）小缺陷 c）大缺陷
超声检测技术
• 垂直入射法是采用直探头将声束垂直入射工件表面进
行探伤。
• 该法是利用纵波进行探伤，故又称纵波法 • 垂直法探伤能发现与探伤面平行或近似于平行的缺陷，
超声波的接收是同超声波的发射完全 相反的过程，即超声波传到被检材料 表面，使表面产生振动，并使压电晶 片随之产生伸缩，在电极就可在仪器 示波屏上进行观察和测定。
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超声检测基本原理
6
超声检测基本原理
7
超声波无损检测原理及应用
1
超声检测的基本原理
2
超声检测设备
3
超声检测技术
4
超声检测的应用
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超声检测的新近进展
1
超声波无损检测原理及应用
1
超声检测的基本原理
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超声检测设备
3
超声检测技术
4
超声检测的应用
2
5
超声检测的新近进展
超声波检测发展简史
前苏联Sokolv 首先提出用超 声波探查金属 物体内部缺陷
的建议
发展了自动检测系 统，配备了自动报 警、记录等装置的 B、C型显示超声检
测仪
美国和英国开发出 A型脉冲回波式超
（2）对比试块（RB试 块）主要用于调整探测 范围，确定探测灵敏度， 评价缺陷大小和对工件 进行评级叛废等。
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超声检测设备
• 4.耦合剂 作用：排除探头与工件表面的空气，使超声波能有效的传入工件，以便检测
减小探头与工件表面的摩擦，延长探头的使用寿命。
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超声波无损检测原理及应用
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超声检测的基本原理
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超声检测设备
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超声检测技术
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超声检测的应用
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超声检测的新近进展
超声检测技术
把1-5兆赫（1－5MHZ）高频超声波入射到被检物中，如遇到缺陷（界 面）则一部分入射超声波被反射，并利用探头接收反射信号的性能，可不 损坏工件检出缺陷大小（尺寸）和位置，这种方法叫UT检测。 超声波检测能发现最小缺陷尺寸a≥λ/2，当a＜λ/2时，超声波会产生绕射， 超声波在介质中的反射率：空气是100%，夹渣为46%，水为88%。
适用于厚钢板、轴类、轮等几何形状简单的工件。
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超声检测技术
• 斜角探伤法是将纵波通过楔块、水等介质倾斜的入
射至工件的探测面，利用波型转换得到横波进行检测 的方法
• 该法是利用横波进行探伤，故又称横波法
• 横波法主要用于管材、焊缝等的检测
对于其他的工件的检测，则经常作为一 种有效的辅助手段。
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超声波无损检测原理及应用
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超声检测技术
• 1.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，称为缺陷回波法。该方法以回波传播时间
对缺陷定位，以回波幅度对缺陷定量，是脉冲反射法的基本方法。
• 图5—l所示为缺陷回波检测法的基本原理，当工件完好时，超声波可顺利传播到达底面，检测
图形中只有表示发射脉冲T及底面回波B两个信号，如图5—1a所示。
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超声检测设备
• 1.超声波检测仪
A型显示检测仪
按 缺
波形显示
陷
显
示
的
方
式
分
B型显示检测仪 图像显示
C型显示检测仪 图像显示
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超声检测设备
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超声检测设备
• 2.超声波探头 按 波型分
电信号→探头→超声波→零件－－超声波发射； 零件内超声波→探头→电信号－－超声波接收；
按入射声束方向分 按偶合方式分
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超声检测的基本原理
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超声检测设备
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超声检测技术
Leabharlann Baidu
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超声检测的应用
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超声检测的新近进展
超声检测的应用
• 1.金属板材的超声波检测 钢板的缺陷可分为表面缺陷和内部缺陷两大类。表面缺陷主要有裂缝、重皮和折叠；内部缺 陷主要有分层和白点，一般超声波可以检测钢板中的重皮、折叠、分层和白点，且以探测分 层缺陷为主。
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超声检测基本原理
• 3.超声波的产生和接收 声波是一种机械波，超声波是一种频率 很高的声波。使用具有压电或磁致伸缩 效应的材料便可产生超声波。当在压电 材料两面的电极上加上电压，他就会按 照电压的正负和大小，在厚度方向产生 伸、缩的特点。利用这一性质，若加上 高频电压，就会产生高频伸缩现象。如 果把这个伸缩振动设法加到被检工件的 材料上，材料质点也会随之产生振动， 从而产生声波，在材料内传播。
声检测仪
数字式超声检测 仪出现
20世纪30年代
20世纪60年代
20世纪80年代
3
超声检测基本原理
• 1.超声波的定义 指质点振动频率高于20kHz的机械波。无损检测用的超声波频率范围为0.2-25MHz。 • 2.超声波的特性
指向性好
穿透能力强
在界面处会发 生反射、折射 和波型转换
超声波对人体基本 无害，不存在类似 射线检测的安全隐 患，操作安全
超声检测设备
• 1.超声波检测仪
1
1.脉冲波检测仪
按
周期性的发射不连
超
续且频率固定的超
声 波 的
声波 根据超声波的传播
连
时间及幅度
续
性
分
2
2.连续波检测仪 周期性的发射连续 且频率不变的超声 波 根据超声波的强度 变化
3
3.调频波检测仪 连续的、频率周期 性变化的超声波
根据发射波与反射 波的差频变化
• 若工件中存在缺陷，则在检测图形中，底面回波前有表示缺陷的回波F
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超声检测技术
• 2.多次底波法 • 当透入工件的超声波能量较大，而工件厚度较小时，超声波可在检测面与底面之间往复传播多
次，示波屏上出现多次底波B1、B2、B3、…。如果工件存在缺陷，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，如图5—3所示。这种依据多次底面回波的变化，判断工件有无缺陷的方 法，称为多次底波法。
探头
按晶片数量分
按声束形状分
按频带分
按使用环境分
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超声检测设备
• 2.超声波探头 探头的结构：
压电晶片：实现声电相互转换； 阻尼块：吸收声能加大阻尼； 外壳：保护固定内部原件； 电极：实现晶片和电缆连接； 保护膜、斜锲：保护晶片、波形转 换； 调谐线圈：实现探头与仪器最佳匹 配。
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超声检测设备
分层
折叠
白点
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超声检测的应用
（1） 中厚板检测 声耦合法
T S
T S
T S
T—始冲波；S—延迟块界面波；
大尺寸缺陷的探伤图形
• 多次底波法主要用于厚度不大、形状简单、检测面与底面平行的工件检测，缺陷检出的灵敏度
低于缺陷回波法。
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a）无缺陷 b）小缺陷 c）大缺陷
超声检测技术
• 垂直入射法是采用直探头将声束垂直入射工件表面进
行探伤。
• 该法是利用纵波进行探伤，故又称纵波法 • 垂直法探伤能发现与探伤面平行或近似于平行的缺陷，
超声波的接收是同超声波的发射完全 相反的过程，即超声波传到被检材料 表面，使表面产生振动，并使压电晶 片随之产生伸缩，在电极就可在仪器 示波屏上进行观察和测定。
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超声检测基本原理
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超声检测基本原理
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超声波无损检测原理及应用
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超声检测的基本原理
2
超声检测设备
3
超声检测技术
4
超声检测的应用
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超声检测的新近进展
1
超声波无损检测原理及应用
1
超声检测的基本原理
2
超声检测设备
3
超声检测技术
4
超声检测的应用
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超声检测的新近进展
超声波检测发展简史
前苏联Sokolv 首先提出用超 声波探查金属 物体内部缺陷
的建议
发展了自动检测系 统，配备了自动报 警、记录等装置的 B、C型显示超声检
测仪
美国和英国开发出 A型脉冲回波式超