《超声波检测总复习》PPT课件

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1、超声波检测总复习王宝军1第一部分专业知识一、物理基础1、机械振动⑴、振动-物体沿直线或曲线在某一平衡位置附近作往复周期性运动称为机械振动。⑵、振动的周期和频率T=1/f2、波动和机械波⑴、波动—振动的传播过程称波动。2①机械振动在弹性介质中的传播过程称机械波。超声波是机械波。②电磁振荡在空间的传播过程称电磁波。X射线属于电磁波。Ⅰ(392)⑵、产生机械波的条件：①要有机械振动的波源；②要有传播机械振动的弹性介质。⑶、波动是振动形式和振动能量的传播过程，波动过程中介质质点不发生迁移，而是由各质点的位移连续变化来实现的。⑷、波长、频率和波速λ=C/f波长与频率成反比，与波速成正

2、比。3⑸、声波、次声波和超声波①次声波：频率＜20Hz的机械波；②声波：频率=20～20000Hz的机械波；③超声波：频率＞20000Hz的机械波.波长计算：Ⅰ(449)例题：已知钢中的纵波声速为5900m/s，横波声速为3230m/s。试求2.5MHz的声波在钢中的纵波和横波波长。解：43、波的类型和特性⑴、按质点振动方向分类①纵波（压缩波）L—质点振动方向与波传播方向相同。介质质点承受交变拉伸压缩应力，质点疏密相间。能在固体、液体和气体中传播。②横波（切变波）S（T）—质点振动方向与波传播方向垂直。介质质点承受交变剪切应力。只能在固体中传播。5③表面波（瑞利波）R—沿固

3、体介质表面传播的波。介质表面质点作椭圆振动。只能在固体表面传播。传播深度约2倍波长。④板波（兰姆波）P—在厚度与波长相近的薄板中传播的波。两表面介质质点作对称或非对称的椭圆振动，板中心质点作纵向或横向振动。在厚度与波长相当的薄板中传播。6Ⅱ(393)液体中只能传播纵波，不能传播横波。这是因为：凡能承受拉伸和压缩应力的介质都能传播纵波，液体虽然不能承受拉伸压缩应力，但能承受压应力而产生容积变化，所以能传播纵波。介质传播横波时，介质受交变剪切应力作用，液体不能承受剪切应力，所以不能传播横波。7⑵、按波阵面形状分类①平面波。②柱面波③球面波④活塞波：刚性固定的薄片状声源类似活塞振

4、动所产生的波。距离足够大时，活塞波类似于球面波。超声探头发生的波是活塞波。⑶、按振动持续时间分类①连续波：波源不间断振动所辐射的波。②脉冲波：波源间歇振动所辐射的波。84、超声的的传播速度⑴、固体中的声速与介质的密度和弹性模量有关，还与波的类型的关。①不同介质，声速不同；介质的弹性模量愈大，密度愈小，声速愈大。②在同一固体介质中，纵波、横波和表面波的声速各不相同，并且有以下关系：CL>CS>CR对于钢材：CL:CS:CR≈1.8:1:0.9一般近似认为：横波声速约为纵波声束的二分之一。9⑵、液体和气体中的纵波速度与容积弹性模量和密度有关，弹性模量愈大，密度愈小，声速愈大。⑶

5、、板波的波速与频率和板厚有关，它是f·d的函数。⑷、声速与温度、应力和介质均匀性有关：①一般固体介质的声速随温度的升高而降低。大多数液体介质的声速也随温度的升高而降低。水是例外，低于740C时，随温度的升高而增加。高于740C随温度的升高而降低。②固体介质一般应力增加，声速增加。③晶粒细，声速大，晶粒粗，声速小。105、波的衍射波在传播过程中遇到与波长相当的障碍物时，能绕过障碍物边缘改变方向继续前进的现象，称波的衍射或绕射。波的绕射和障碍物尺寸Df及波长λ的相对大小有关。当Df＜＜λ时，波的绕射强，当Df＞＞λ时，反射强，绕射弱，声波几乎全反射。6、超声场的特征值⑴、声压P

6、超声场中某点在某一时刻所具有的压强P1与没有超声波存在时的静压强P0之比称为该点的声压。11⑵声阻抗Z超声场中任意一点的声压与该处质点振动速度之比称为声阻抗。声阻抗的大小等于介质密度和声速的乘积。Z=ρc⑶、声强I单位时间内垂直通过单位面积的声能称为声强。在同一介质中，超声波的声强与声压的平方成正比。127、分贝与奈培⑴、分贝⑵、奈培⑶、关系：1NP=8.86dB1dB=0.115NP8、超声波垂直入射到界面时的反射和透射⑴、声压反射率和声压透射率①声压反射率：13②声压透射率：③t-r=1⑵、声强反射率和声强透射率①声强反射率：②声强透射率：③T+R=114⑶、讨论：①超

7、声波垂直入射到平界面时，声压或声强的分配比例与界面两侧介质的声阻抗有关。②声阻抗差越大，声压反射率越大。当Z1＞＞Z2或Z2＞＞Z1时，声波几乎全射，无透射。③声阻抗差越小，声压反射率越小，声压透射率越大。当Z1≈Z2时，声波几乎全透射，无反射。15⑷、声压往复透射率超声探头发射的声波透过工件界面，经底面反射后再透过界面被探头接收。接收的回波声压与入射波声压之比称往复透射率。在底面全反射的情况下，声压往复透射率：与声强透射率数值相等。若底面反射率为：则声压往复透射率为：16声压反射率、透射率和声压往复透射率计算：Ⅱ