超声波无损检测原理及应用
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• 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
3
百度文库
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 超声波的接收是同超声波的发射完全
超声波检测的新近进展
15
传统超声检测的一个主要局限是接触式检测，对于直接接触检测， 需要在被检测工件表面施加耦合剂；对于液浸法检测，需要将被检 件置于水槽中，或在工件与探头之间喷水流，因此在有些场合应用 不方便，为了克服传统超声检测的不足，人们开始探索非接触式超 声检测，业已提出的非接触式超声检测方法有：激光超声，电磁超 声，空气耦合超声等，其中前两者较为成熟，此外为提高检测效率， 还发展了相控阵超声检测。
超声检测的应用
• 4.金属焊缝的超声波检测
（1）对接焊缝的超声波检测，一般采用斜探法。
13
（2）对其他接头形式的焊缝超声波检测，可参照对接焊缝进行。所采用的扫查方式，
应使超声波的发射声束覆盖焊缝整个横断面。
超声检测的应用
• 5.非金属材料的超声波检测
14
超声波在非金属材料中的衰减一般都比金属大，为了减少衰减而多采 用低频检测。塑料零件的检测，多采用纵波法。陶瓷材料可用纵波， 横波或液浸聚焦探头探测。橡胶可用穿透法探测。
• 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。
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。
7
• 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，
4
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。
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。
超声检测技术
• 1.缺陷回波法
5
• 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
• 1.金属板材的超声波检测
9
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。
分层
折叠
白点
超声检测的应用
（1） 中厚板检测 声耦合法 T S T S
10
T
S
T—始冲波；S—延迟块界面波； 大尺寸缺陷的探伤图形 密集分布小缺陷的探伤图形 B—底面回波 T—始冲波；S—延迟块界面波； T—始冲波；S—延迟块界面 F—缺陷波 波； F—缺陷波
16
谢谢观看！ 欢迎各位批评指正
适用于厚钢板、轴类、轮等几何形状简单的工件。
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
8
•
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。
超声检测的应用
1
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
2
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 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
超声检测基本原理
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。
• 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
超声检测技术
• 2.多次底波法
超声检测的应用
（2） 复合钢板检测
11
S
B T 不完全脱层 T S B
S B
S
B
T 完全脱层 复合钢板脱层探伤图形 复合钢板脱层探伤图形 B S S T—始冲波； T—始冲波；S—界面波； S—界面波； B—底波 F—缺陷波
超声检测的应用
• 2.管材的超声波检测 接触法
12
小口径无缝管常见缺陷有分层、夹杂、重皮和裂纹等 大口径厚壁管常见缺陷有折叠、重皮、白点和裂纹等
6
• 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。
大口径壁厚较薄和小口径有缝钢管常见缺陷有气孔、夹渣、未焊透和裂纹等
• 3.锻件的超声波检测 接触法 （1）轴类锻件 检测方式以纵波径向和横波周向检测为主，同时未发现各种取向的
缺陷，也可辅以纵波和横波的轴向检测。
（2）盘类锻件 锻坯探伤，常采用纵波直探头在端面进行探测；精坯探伤，除横波 和纵波直探头的端面检测外，必要时还用联合双晶探头垂直法进行检测。
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百度文库
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 超声波的接收是同超声波的发射完全
超声波检测的新近进展
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传统超声检测的一个主要局限是接触式检测，对于直接接触检测， 需要在被检测工件表面施加耦合剂；对于液浸法检测，需要将被检 件置于水槽中，或在工件与探头之间喷水流，因此在有些场合应用 不方便，为了克服传统超声检测的不足，人们开始探索非接触式超 声检测，业已提出的非接触式超声检测方法有：激光超声，电磁超 声，空气耦合超声等，其中前两者较为成熟，此外为提高检测效率， 还发展了相控阵超声检测。
超声检测的应用
• 4.金属焊缝的超声波检测
（1）对接焊缝的超声波检测，一般采用斜探法。
13
（2）对其他接头形式的焊缝超声波检测，可参照对接焊缝进行。所采用的扫查方式，
应使超声波的发射声束覆盖焊缝整个横断面。
超声检测的应用
• 5.非金属材料的超声波检测
14
超声波在非金属材料中的衰减一般都比金属大，为了减少衰减而多采 用低频检测。塑料零件的检测，多采用纵波法。陶瓷材料可用纵波， 横波或液浸聚焦探头探测。橡胶可用穿透法探测。
• 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。
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。
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• 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，
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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。
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。
超声检测技术
• 1.缺陷回波法
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• 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
• 1.金属板材的超声波检测
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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。
分层
折叠
白点
超声检测的应用
（1） 中厚板检测 声耦合法 T S T S
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T
S
T—始冲波；S—延迟块界面波； 大尺寸缺陷的探伤图形 密集分布小缺陷的探伤图形 B—底面回波 T—始冲波；S—延迟块界面波； T—始冲波；S—延迟块界面 F—缺陷波 波； F—缺陷波
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谢谢观看！ 欢迎各位批评指正
适用于厚钢板、轴类、轮等几何形状简单的工件。
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
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•
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。
超声检测的应用
1
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
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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 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
超声检测基本原理
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。
• 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
超声检测技术
• 2.多次底波法
超声检测的应用
（2） 复合钢板检测
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S
B T 不完全脱层 T S B
S B
S
B
T 完全脱层 复合钢板脱层探伤图形 复合钢板脱层探伤图形 B S S T—始冲波； T—始冲波；S—界面波； S—界面波； B—底波 F—缺陷波
超声检测的应用
• 2.管材的超声波检测 接触法
12
小口径无缝管常见缺陷有分层、夹杂、重皮和裂纹等 大口径厚壁管常见缺陷有折叠、重皮、白点和裂纹等
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• 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。
大口径壁厚较薄和小口径有缝钢管常见缺陷有气孔、夹渣、未焊透和裂纹等
• 3.锻件的超声波检测 接触法 （1）轴类锻件 检测方式以纵波径向和横波周向检测为主，同时未发现各种取向的
缺陷，也可辅以纵波和横波的轴向检测。
（2）盘类锻件 锻坯探伤，常采用纵波直探头在端面进行探测；精坯探伤，除横波 和纵波直探头的端面检测外，必要时还用联合双晶探头垂直法进行检测。