超聲波學習筆記

2022-11-15 14:51:02 字數 2957 閱讀 6260

聲波垂直缺陷表面時缺陷波最高。當有傾角時,缺陷波高隨入射角的增大而急劇下降。圖6.

45給出一光滑面的回波波高隨聲波入射角變化的情況。聲波垂直入射時,回波波高為1,當聲波入射角為2.5°時,波幅下降到1/10,傾斜12°時,下降至1/1000,此時儀器已不能檢出缺陷。

6. 圖6.45 光滑面波高與入射角的關係

(3)缺陷波的指向性:缺陷波高與缺陷波的指向性有關,缺陷波的指向性與缺陷大小有關,而且差別較大。

垂直入射於圓平面形缺陷時,當缺陷直徑為波長的2~3倍以上時,具有較好的指向性,缺陷回波較高。當缺陷直徑低於上述值時,缺陷波指向性變壞,缺陷回波降低。

當缺陷直徑大於波長的3倍時,不論是垂直入射還是傾斜入射,都可把缺陷對聲波的反射看成是鏡面反射。當缺陷直徑小於波長的3倍時,缺陷反射不能看成鏡面反射,這時缺陷波能量呈球形分布。垂直入射和傾斜入射都有大致相同的反射指向性。

表面光滑與否,對反射波指向性已無影響。因此,檢測時傾斜入射也可能發現這種缺陷。

(4)缺陷表面粗糙度的影響:缺陷表面光滑與否,用波長衡量。如果表面凹凸不平的高度差小於1/3波長,就可認為該表面是平滑的,這樣的表面反射聲束類似鏡子反射光束。否則就是粗糙表面。

對於表面粗糙的缺陷,當聲波垂直入射時,聲波被亂反射,同時各部分反射波由於人相位差而產生干涉,使缺陷回波波高隨粗糙度的增大而下降。當聲波傾斜入射時,缺陷回波波高隨著凹凸程度與波長的比值增大而增高。當凹凸程度接近波長時,即使入射角較大,也能接到到回波。

(5)缺陷性質的影響:缺陷回波波高受缺陷性質的影響。聲波在介面的反射率是由介面兩邊介質的聲阻抗決定的。

當兩邊聲阻抗差異較大時,近似地可認為是全反射,反射聲波強。當差異較小時,就有一部分聲波透射,反射聲波變弱。所以,試件中缺陷效能不同,大小相同的缺陷波波高不同。

通常含氣體的缺陷,如鋼中的白點、氣孔等,其聲阻抗與鋼聲阻抗相差很大,可以近似地認為聲波在缺陷表面是全反射。但是,對於非金屬夾雜物等缺陷,缺陷與材料之間的聲阻抗差異較小,透射的聲波已不能忽略,缺陷波高相應降低。

另外,金屬中非金屬夾雜的反射與夾雜層厚度有關,一般地說,層厚小於1/4波長時,隨層厚的增加反射相應增加。層厚超過1/4波長時,缺陷回波波高保持在一定水平上。

(6)缺陷位置的影響:缺陷波高還與缺陷位置有關。缺陷位於近場區時,同樣大小的缺陷隨位置起伏變化,定量誤差大。所以,實際檢測中總是盡量壁免在近場區檢測定量。

6.9.2 根據缺陷特徵分析缺陷性質

缺陷特徵是指缺陷的形狀、大小和密集程度。

對於平面形缺陷,在不同的方向上探測,其缺陷回波高度顯著不同。在垂直於缺陷方向探測,缺陷回波高;在平行於缺陷方向探測,缺陷回波低,甚至無缺陷回波。一般的裂紋、夾層、摺疊等缺陷就屬於平面形缺陷。

對於點狀缺陷,在不同的方向探測,缺陷回波無明顯變化。一般的氣孔、夾渣等屬於點狀缺陷。

對於密集形缺陷,缺陷波密集互相彼連,在不同的方向上探測,缺陷回波情況類似。一般白點、疏鬆、密集氣孔等屬於密集形缺陷。

1 缺陷型別識別的一般方法

缺陷型別識別是通過探頭從兩個方向掃查(即前後和左右掃查),觀察其回波動態波形來進行的。缺陷型別只用單個探頭或單向掃查識別是不太可能的,宜採用一種以上聲束方向作多種掃查,包括前後、左右、轉動和環繞掃查,以此對各種超聲資訊進行綜合評定來識別缺陷。

2 點狀缺陷

點狀缺陷是指氣孔和小夾渣等小缺陷,大多屬體積性缺陷。

回波幅度較小,探頭左右、前後掃查時均顯示動態波形ⅰ,轉動掃查時情況相同。對缺陷作環繞掃查時,從不同方向、用不同聲束角度探測,進行聲程差修正後,回波高度基本相同。

3 線性缺陷

有明顯的指示長度,但不易測出其斷面尺寸。線性夾渣、線性未焊透或線性未熔合均屬這類缺陷。這類缺陷在長度上也可能是間斷的,如鏈狀夾渣、斷續未焊透和斷續未熔合等。

探頭對準這類缺陷前後掃查時一般顯示波形ⅰ的特徵,左右掃查則顯示波形ⅱ,或者有點象波形ⅲa。轉動和環繞掃查時,回波高度在與缺陷平面相垂直方向兩側迅速降落。只要訊號不能明顯斷開較大距離,則表明缺陷基本連續。

若缺陷斷面大致為圓柱形,只要聲束垂直於缺陷的縱軸,作聲軸距離修正後,回波高度變化較小。

若缺陷斷面為平面狀,從不同方向、用不同角度探測時,回波高度在與缺陷平面相垂直方向有明顯降落。

斷續的缺陷在長度方向上波高包絡有明顯降落,應在明顯斷開的位置附近作轉動和環繞掃查,如觀察到在垂直方向附近波高迅速降落,且無明顯的二次回波,則證明缺陷是斷續的。

4 體積狀缺陷

這種缺陷有可測長度和明顯斷面尺寸,如不規則或球形的大夾渣。

左右掃查一般顯示動態波形ⅱ或ⅲa,前後掃查顯示波形ⅲa或ⅲb。

轉動掃查時,若聲束垂直於缺陷縱軸,所顯示的波形頗似波形ⅲb,一般可觀察到最高回波。環繞掃查時,在缺陷軸線的垂直方向兩側,回波高度有不規則的變化。

這種缺陷在方向變動較大,或更換多種聲束角度時,仍能被探測到,但回波高度有不規則變化。

5 平面狀缺陷

這種缺陷有長度和明顯的自身高度。表面既有光滑的,也有粗糙的。如裂紋、面狀未熔合或麵狀未焊透等。

左右、前後掃查時顯示回波動態波形ⅱ或ⅲa、ⅲb。

對表面光滑的缺陷作轉動和環繞掃查時,在與缺陷平面相垂直方向的兩側,回波高度迅速降落。對表面粗糙的缺陷作轉動掃查時,顯示動態波形ⅲb的特徵,而作環繞掃查時,在與缺陷平面相垂直方向兩側回波高度的變化均不規則。

由於缺陷相對於波束的取向及其表面粗糙度不同,通常回波幅度變化很大。

6 多重缺陷

這是一群相隔距離很近的缺陷,用超聲波無法單獨定位、定量。如密集氣孔或再熱裂紋等。

作左右、前後掃查時,由各個反射體產生的回波在時基線上出現位置不同,次序也不規則。每個單獨的訊號顯示波形ⅰ的特徵。根據回波的不規則性,可將此類缺陷與有多個反射面的裂紋區分開來。

通過轉動和環繞掃查,可大致了解密集缺陷的性質是球形還是平面型點狀反射體。

從不同方向、用不同角度測出的回波高度的平均量值,若反射有明顯方向性,這就表明是一群平面型點狀反射體

超聲檢測測量精度較高,但對被檢測底板表面要求較高,同時需要耦合劑,不能檢測有覆蓋層的罐底板,檢測效率較低。超聲測厚只能是抽查式的單點檢測,對於均勻腐蝕具有較好的代表性,而對於分散的區域性麻坑腐蝕很難捕捉到,因此漏檢的可能性極大。

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