超声波检测基础知识第一章超声波检测超声波检测定义：使超声波与试件相互作用，就反射、透射和散射的波进行研究，对试件进行宏观缺陷检测、几何特性测量、组织结构和力学性能变化的检测和表征，并进而对其特定应用性进行评价的技术。超声检测的优点：（1）适用于金属、非金属和复合材料等多种制件的无损检测；（2）穿透能力强，可对较大厚度范围内的试件内部缺陷进行检测。如对金属材料，可检测厚度为1〜2mm的薄壁管材和板材，也可检测几米长的钢锻件;（3）缺陷定位较准确；（4）对面积型缺陷的检出率较高；（5）灵敏度高，可检测试件内部尺寸很小的缺陷；（6）检测成本低、速度快，设备轻便，对人体及环境无害，现场使用较方便。超声检测的局限性：（1）对试件中的缺陷进行精确的定性、定量仍须作深入研究；（2）对具有复杂形状或不规则外形的试件进行超声检测有困难；（3）缺陷的位置、取向和形状对检测结果有一定影响；（4）材质、晶粒度等对检测有较大影响；（5）以常用的手工A型脉冲反射法检测时结果显示不直观，且检测结果无直接见证记录。超声波检测的适用范围：从检测对象的材料来说，可用于金属、非金属和复合材料；从检测对象的制造工艺来说，可用于锻件、铸件、焊接件、胶结件等；从检测对象的形状来说，可用于板材、棒材、管材等；从检测对象的尺寸来说，厚度可小至1mm，也可大至几米；从缺陷部位来说，既可以是表面缺陷,也可以是内部缺陷。(1.1.1超声波检测的基础知识超声波声波：频率在20〜20KHz之间；次声波：频率低于20Hz；超声波：频率大于20KHz。方向性好，穿透能力强，易于获得较集中的声能,在水中传播距离远,可用于测距、测速、清洗、焊接、碎石、杀菌消毒等。超声波被应用于无损检测，主要是因为有以下特性：（1）超声波在介质中传播时，遇到界面会发生反射；（2）超声波指向性好，频率越高；指向性越好；(3)超声波传播能量大，对各种材料穿透力强。超声场及介质的声参量1)描述超声场的物理量(1)声压超声场中某一点在某一瞬间所具有的压强，与没有超声场存在时同一点的静态压强之差，称为该点的声压。单位为Pa。p二p1-p0(1.1)(2)声强在超声波传播的方向上，单位时间内介质中单位截面积上的声能叫做声强。常用I表示，单位为W/cm2。I=-pcA2®2=-p2丄=1pcV222mpc2m(3)分贝引起听觉的最弱声强称为标准声强(I=10-16W/cm2)。将某一声强与标准0声强取常用对数得到二者相差的数量级，称为声强级，用IL表示：IL=lg(I/I°)(1・3)声强级的单位为贝尔，实际应用中，贝尔单位太大，常用分贝来表示声强级的单位dB,其为贝尔的十分之一。2)介质的声参量声波在介质中的传播是由其声学参量(包括声速、声阻抗、声衰减等)决定的，因而深入研究介质的声参量具有重要意义。(1)声阻抗超声波在介质中传播时，任何一点的声压p与该点速度振幅V之比称为声阻抗，常用Z表示，单位为kg/(cm2-s)Z二匕(1.4)V声阻抗表示声场中介质对质点振动的阻碍作用。在同一声压下，介质的声阻抗越大，质点的振动速度越小。介质不同，声阻抗不同。同一种介质，如果波形不同，声阻抗也不同。当超声波由一种介质传入另一种介质时，或者从介质的界面反射时，主要取决于这两种介质的声阻抗。气体、液体、固体的声阻抗差别很大，实验测定，其声阻抗之比接近于1：3000：8000。2）声速声波在介质中传播的速度称为声速。在同一种介质中，波形不同，其传播速度也各不相同。超声波的声速还取决于介质的特性（如密度、弹性模量）。声波分为相速度和群速度。相速度：是声波传播到介质的某一选定的相位点时，在传播方向上的声速。群速度：是指传播声速的包络上，具有某种特性的点上，声波在传播方向上的速度。群速度是波群的能量传播速度，在非频散介质中，群速度等于相速度。(1.5)超声波的传播1）超声波的分类纵波横波按质点的振动方向与声波的传播方向之间的关系分类q表面波「平面波按波面的形状分类柱面波球面波声波传播方向图1-2横质点振动方向根据介质中质点的振动方向和声波的传播方向，超声波的波形可分为以下几种（1）纵波质点的振动方向和传播方向一致的波形称为纵波。如图1-1所示。它能在固体、液体、气体中传播...
