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超聲波原理

　超聲波是物體機械振動狀態（或能量）的傳播形式。所謂振動是指物質的質點在其平衡位置附近進行的往返運動。譬如，鼓面經敲擊后，它就上下振動，這種振動狀態通過空氣媒質向四面八方傳播，這便是聲波。超聲波是指振動頻率大于20000Hz以上的,其每秒的振動次數（頻率）甚高，超出了人耳聽覺的上限（20000Hz），人們將這種聽不見的聲波叫做超聲波。超聲和可聞聲本質上是一致的，它們的共同點都是一種機械振動，通常以縱波的方式在彈性介質內會傳播，是一種能量的傳播形式，其不同點是超聲頻率高，波長短，在一定距離內沿直線傳播具有良好的束射性和方向性，目前腹部超聲成象所用的頻率范圍在 2∽5兆Hz之間，常用為3∽3.5兆Hz（每秒振動1次為1Hz，1兆Hz=10^6Hz,即每秒振動100萬次，可聞波的頻率在16－20，000HZ 之間）。

運用超聲檢測的方法來檢測的儀器稱之為超聲波探傷儀。它的原理是：超聲波在被檢測材料中傳播時,材料的聲學特性和內部組織的變化對超聲波的傳播產生一定的影響，通過對超聲波受影響程度和狀況的探測了解材料性能和結構變化的技術稱為超聲檢測。超聲檢測方法通常有穿透法、脈沖反射法、串列法等。

超聲波探傷技術簡介

1、超聲檢測
超聲波檢測是無損檢測方法之一，無損檢測是在不破壞前提下，檢查工件宏觀缺陷或測量工件特征的各種技術方法的統稱。常規無損檢測方法有：超聲檢測 Ultrasonic Testing（縮寫 UT）；射線檢測 Radiographic Testing（縮寫 RT）；磁粉檢測 Magnetic particle Testing（縮寫 MT）；滲透檢驗 Penetrant Testing （縮寫 PT）；渦流檢測Eddy current Testing（縮寫 ET）；
2、超聲波探傷儀
運用超聲檢測的方法來檢測的儀器稱之為超聲波探傷儀。它的原理是：超聲波在被檢測材料中傳播時,材料的聲學特性和內部組織的變化對超聲波的傳播產生一定的影響，通過對超聲波受影響程度和狀況的探測了解材料性能和結構變化的技術稱為超聲檢測。超聲檢測方法通常有穿透法、脈沖反射法、串列法等

超聲波探傷是利用超聲能透入金屬材料的深處，并由一截面進入另一截面時，在界面邊緣發生反射的特點來檢查零件缺陷的一種方法，當超聲波束自零件表面由探頭通至金屬內部，遇到缺陷與零件底面時就分別發生反射波來，在熒光屏上形成脈沖波形，根據這些脈沖波形來判斷缺陷位置和大小。

　　利用材料及其缺陷的聲學性能差異對超聲波傳播的影響來檢驗材料內部缺陷的無損檢驗方法?，F在廣泛采用的是觀測聲脈沖在材料中反射情況的超聲脈沖反射法，此外還有觀測穿過材料后的入射聲波振幅變化的穿透法等。常用的頻率在0.5～5MHz之間。

　　常用的檢驗儀器為 A型顯示脈沖反射式超聲波探傷儀。根據儀器示波屏上反射信號的有無、反射信號和入射信號的時間間隔、反射信號的高度，可確定反射面的有無、其所在位置及相對大小。儀器的基本結構和原理見圖1。

　　超聲波在介質中傳播時有多種波型，檢驗中ZUI常用的為縱波、橫波、表面波和板波。用縱波可探測金屬鑄錠、坯料、中厚板、大型鍛件和形狀比較簡單的制件中所存在的夾雜物、裂縫、縮管、白點、分層等缺陷；用橫波可探測管材中的周向和軸向裂縫、劃傷、焊縫中的氣孔、夾渣、裂縫、未焊透等缺陷；用表面波可探測形狀簡單的制件上的表面缺陷；用板波可探測薄板中的缺陷。

　　在A型探傷儀的基礎上發展而成的 B型、C型探傷儀，可得到不同方向反射面的信號，也可將B型、C型顯示組合以得到材料的內部反射面的三維顯示圖。

　　上述各種探傷儀均利用脈沖電信號激勵壓電換能器發射超聲波，但也可用渦流聲換能器來檢驗導電材料。這種換能器的換能過程在被探傷件表面進行，無須與材料接觸，也不需要耦合劑，就可檢驗表面粗糙和溫度高至500℃以上的金屬材料，在冶金工業中應用較多。

　　超聲波在材料中傳播，由于吸收和散射等，強度會衰減，因此測量在諸如真空自耗爐中熔煉的合金材料中的衰減，有可能無損地了解材料組織均勻性的情況。

　　脈沖反射式超聲波法同其他無損檢驗方法相比

主要優點是：

① 穿透能力強，探測深度可達數米；

② 靈敏度高，可發現與直徑約十分之幾毫米的空氣隙反射能力相當的反射體；

③ 在確定內部反射體的位向、大小、形狀及性質等方面較為準確；

④ 僅須從一面接近被檢驗的物體；

⑤ 可立即提供缺陷檢驗結果;

⑥ 操作安全,設備輕便。

主要缺點是：