超声波通用检测技术ppt课件.ppt

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1、超声波通用检测技术安徽省电力科学研究院2013.3合肥超声检测方法仪器与探头的选择耦合与补偿探伤仪的调节缺陷位置的确定缺陷大小的测定缺陷自身高度的测定影响缺陷定位、定量的主要因素缺陷性质分析非缺陷回波第一节超声检测方法超声波检测方法一般根据原理、采用的波型、使用探头数量、探头与工件接触方式、仪器显示方式和检测自动化程度对其进行分类。一、按原理分类的超声波检测方法超声波检测方法按原理分类，可分为脉冲反射法、穿透法、共振法和衍射时差法。（一）脉冲反射法超声波探头发射脉冲波到受检试件内，根据受检试件内反射波的情况来检测试

2、件缺陷的方法，称为脉冲反射法。脉冲反射法包括缺陷回波法、底波高度法和多次底波法。1.缺陷回波法：根据仪器显示屏上的缺陷波形进行判断的方法称为缺陷回波法。缺陷回波法的基本原理如图1所示。当工件内没有缺陷时，超声波穿透工件到达工件底面并产生反射，仪器显示屏上只有发射脉冲T和底面回波B,如图1(a)所示。若工件内存在缺陷，超声波在缺陷处反射，仪器显示屏上发射脉冲T和底面回波B之间有缺陷回波F,如图1(b)所示。2.底波高度法：当工件的材质和厚度一定时，底面回波的高度应是基本不变的。但若工件内存在缺陷，由于部分或全部超声波

3、在缺陷处产生部分或全部反射，底面回波高度会下降甚至消失,如图2所示。因此根据底面回波高度情况可判断工件内存在缺陷情况，这种方法称为底波高度法。3.多次底波法：当工件厚度较小时，透入工件的超声波能量较高，超声波可在探测面与底面之间往复传播多次，仪器显示屏上出现多次底面回波B1、B2、B3……，且其高度有规律地依次降低。但若工件内存在缺陷时，由于缺陷对超声波的反射及散射，增加了声能的损耗,使底面回波次数减少，并打乱各次底面回波高度依次降低的规律，如图3所示。因此根据多次底面回波的变化，可判断工件内存在缺陷情况，这种方法

4、称为多次底波法。图3多次底波法a)无缺陷b)小缺陷c)大缺陷（二）穿透法穿透法是根据超声波穿透工件后能量变化来判断缺陷情况的一种方法。如图4所示，由发射探头产生超声波穿透工件后被接收探头接收，仪器仪器显示屏上出现透射波，如图4(a)所示。若工件内存在缺陷，由于缺陷对超声波的反射及散射，透射波高度下降甚至消失，如图4(b)所示。图4穿透法（a）无缺陷；（b）有缺陷（三）共振法超声波在被检工件内传播时，若工件的厚度为超声波半波长的整数倍，将产生共振，仪器显示共振频率。用相邻的两个共振频率之差，由以下公式可计算出工件的厚

5、度：（公式1）式中：δ——工件厚度；λ——波长；C——工件的声速；f0——工件的固有频率；fm、fm-1——相邻的两个共振频率。当工件内部存在缺陷或其厚度发生变化时，共振频率也将改变，根据工件的共振特性来判断缺陷情况和工件厚度的方法称为共振法。共振法常用于工件厚度测定。（四）衍射时差法衍射时差法(TimeofFlightDiffraction，简称TOFD)，是一种依靠从受检试件内部结构（主要是指缺陷）的“端角”和“端点”处得到的衍射波（能量）来检测缺陷的方法。A扫描信号发射探头接收探头横向波LW上端点下端点内壁反

6、射波BW典型TOFDD扫描成像直通波底面回波二、按波型分类的超声波检测方法根据所采用超声波的波型，超声波检测方法可分为纵波法、横波法、表面波法、爬波法和板波法等。（一）纵波法使用纵波进行检测的方法称为纵波法。在相同介质中，纵波的传播速度最大，穿透能力强，对晶界反射或散射的敏感性不高，因此纵波法可检测的工件厚度是所有波型中最大的，且可用于粗晶材料的检测。根据入射角度不同，纵波法又可分为纵波直探头法和纵波斜探头法两种。1.纵波直探头法：如图5所示，使用纵波直探头，超声波垂直入射至工件检测面，以不变波型和方向透入工件。这

7、种方法对于与检测面平行的缺陷检测效果最佳。纵波直探头法有单晶直探头脉冲反射法、双晶直探头脉冲反射法和穿透法三种，常用的是单晶和双晶直探头脉冲反射法。对于单晶直探头，由于盲区和分辨力限制，只能发现工件内部离检测面一定距离以外的缺陷，而双晶直探头采用两个晶片一发一收，很大程度上克服了盲区的影响，因此，适用于检测近表面缺陷和薄壁工件。图5纵波直探头法2.纵波斜探头法：将纵波倾斜入射至工件检测面，利用折射纵波进行检测的方法。纵波斜探头的入射角小于第一临界角αⅠ，通常比横波斜探头的入射角小得多，因此也称为小角度纵波斜探头。电

8、力行业运用纵波小角度探头，用斜入射法在电网支柱瓷绝缘子等多种部件检测中都收到了很好的效果。（二）横波法将纵波通过倾斜入射至工件检测面，利用波型转换在工件内产生折射横波进行检测的方法称为横波法。由于横波声束与检测面成一定角度，所以又称为斜射法，如图6所示。横波法主要用于瓷套、管材、焊接接头的检测，对于其他工件，则作为一种有效的辅助手段，用以发现与检测面成一定角