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超声波探伤的原理是什么?

发布日期:2022-09-14    浏览量:5469次

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。它主要用于检测金属材料和部分非金属材料的内部缺陷。

超声波探伤的原理

超声波探伤具有成本低、操作方便、检测厚度大、对人和环境无害等突出优点,但也存在诸如探伤不直观、难以确定缺陷的性质、评定结果在很大程度上受操作者技术水平和经验的影响及不能给出永久性记录等缺点。

超声波的的频率高达2万赫兹以上,透入金属材料的深度达5米,能由一个截面进到另一个截面,在两个截面的边缘上发生反射。超声波探伤就是利用超声波的这一特点来检查焊缝的缺陷。

高频脉冲发生器产生的高频脉冲电压,同时作用在探头和接收放大器上。探头内装有压电晶体,能把接收到的高频交变电压,变成超声振动,向工件发射出超声波。这时,作用在接收放大器上的高频脉冲信号,经放大后,在指示器的荧光屏上显示出“始脉冲”。始脉冲的位置,表示工件的表面,也即发射超声波的起点。进入工件内的超声波,在其传播方向上遇到缺陷c时引起反射,未遇上缺陷的超声波传到底面b,也同样引起反射。这些反射波被探头接收后,再将声波振动变为交变电压,由接收放大器放大,加在指示器的荧光屏上,这样就出现了反射波信号,分别指出“缺陷脉冲”和“底脉冲”的波形。由于发射的时间有先后,所以它们和始脉冲相间隔的距离也不一样。

缺陷面积越大,缺陷脉冲也越高。由于用这种方法可以检査深达5米的金属,所以这种方法适用于检査大型铸件、锻件、电渣焊件、自动焊件等。

超声波探伤具有比射线探伤灵敏度高、周期短、成木低、经济效果好、操作简单灵便等优点。缺点是,被检件的表丽一定要光滑、清洁,否则难以进行检査>对被检物只能发现缺陷,不能确定性质,当检査焊接接头时,往往要与射线检验配合应用。

超声波探伤

超声波具有以下几方面的性质:

(一)有良好的指向性

1、直线性

超声波的波长很短(毫米数量级),因此它在弹性介质中能象光波一样沿直线传播,并符合几何光学规律。

2、束射性

声源发生的超声波能集中在一定区域(称为超声场)定向辐射。

(二)异质界面上的透射、反射、折射和波型转换

1、垂直入射异质介面时的透射、反射和绕射固-气界面K≈100%,因此探伤中良好的耦合是一个必要条件。

2、倾斜入射异质界面时的反射、折射、波型转换。

由第一、第二临界角的物理意义可知:

(1)当a 纵波和折射横波,这种情况在探伤中不采用。

(2)当am≤0< a2m时,第工种介质中只存在折射横波,这是常用的斜探头的设计原理和依据,也是横波探伤的基本条件。

(3)当a2q2m时,第I种介质中既无折射纵波又无折射横波,但这时在第I种介质表面形成表面波,这是常用表面波探头的设计原理和依据。

超声波在介质传播过程中, 其能量随着传播距离的增加而逐渐减弱的现象称为超声波的衰减。引起超声波衰减的原因主要有以下三个方面:1.散射引起的衰减,2.介质吸收性弓|起的衰减,3.声束扩散引起的衰减。

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