实验6—6超声波探伤实验【实验目的】1．深入了解超声波的产生及在介质中的传播规律。2．了解超声波探伤仪的工作原理。3．掌握超声波探伤仪的使用方法。4．掌握纵波探伤缺陷的识别和定位方法。【实验原理】在超声波探伤中，很多场合都需要知道材料中声波传播的速度。对于超声波探伤人员来说，测定声速最简单的方法是用超声波探伤仪来测定，由于现在的超声波探伤仪都是工作在脉冲波状态下，因此这种方法也可归结为脉冲测量方法。采用这种方法测量时，可用单探头方式，也可用双探头方式；能用于纵波声速的测量，也能用于横波声速的测量，只是两者在材料中激发超声波的类型和接收超声波的方式方面有所不同。脉冲反射法是运用最广泛的一种超声波探伤法。它使用的不是连续波，而是有一定持续时间按一定频率间隔发射的超声脉冲。探伤结果可以用示波器显示。发生器在一定时间间隔内发射一个触发脉冲信号，通过专用压电换能器的作用，使得信号以相同的频率作机械振动，这个高频脉冲信号相应地在示波器荧光屏上形成一个起始脉冲信号。当探头接触到所要探测的工件面时，超声波以一定的速度在其内部传播，当遇到缺陷或工件底面时，就会引起反射，反射后的超声波返回到探头。此时，压电换能器又将声脉冲转换成电脉冲并将讯号再次传送到示波器，形成一个反射脉冲信号。由于电子束在荧光屏上的移动与超声波在均匀物质中传播过程都是匀速的，所以来自缺陷或底面的反射脉冲信号距起始脉冲的距离与探头距缺陷或底面的距离是成正比的。脉冲反射法就是根据缺陷及底面反射信号的有无，反射信号幅度的高低及其反射信号在荧光屏上的位置来判断有无缺陷、缺陷的大小以及缺陷的深度的。脉冲反射法可以分为直接接触纵波脉冲反射法和斜角探伤法，这里我们主要介绍直接接触纵波脉冲反射法。我们知道纵波是指材料中质点振动方向与声波传播方向一致的波型。探伤时，当探头垂直地或以不大于第一临界角的角度耦合到工件上时，在工件内部都能获得纵波。直接接触纵波脉冲反射法通常分为一次脉冲反射法、多次脉冲反射法及组合双探头脉冲反射法。1.声波、超声波、脉冲波机械振动在介质中的传播过程称为机械波；机械振动在弹性介质中的传播就称为弹性波（即声波）—它是一种重要的机械波。声波产生的条件是首先要有一个作机械振动的质点作大学物理实验231232实验6—6超声波探伤实验大学物理实验233234实验6—6超声波探伤实验大学物理实验235236实验6—6超声波探伤实验对于缺陷的判定大致可以分为两类：一类是吸收性缺陷（如疏松等）。声波穿过时不引起反射，但声能的衰减很大，使声能在几次反射、甚至在一次反射后就消耗殆尽；另一类是非吸收性缺陷。若缺陷较小，在每次反射中缺陷波与底波同时存在，如图6-6-4所示，此时缺陷波的峰值小于底面反射脉冲波对应的峰值，缺陷深度可由公式d二d-vt/2求出；若缺ii陷面积接近或大于声束横截面面积时，底面的一次反射脉冲波就很小或者声波只在表面与缺陷之间往复反射，荧光屏上没有底面反射脉冲波，而只有缺陷的多次反射脉冲波，如图6-6-5所示，此时缺陷为大缺陷，缺陷深度可由公式d二vt/2求出。如果做二维缺陷深度的测试,ii则可以计算出缺陷的厚度Ad。本实验只作非吸收性缺陷实验，实验时要注意区分无缺陷和大于声束直径缺陷的波形（主要看各波之间的间距）。实验中，若要使探头有效地向工件中发射超声波以及有效地接收到由工件返回来的超声波，必须使探头和工件探测面之间有良好的声耦合。良好的声耦合可以通过填充耦合介质来实现（这里我们采用凡士林），以避免其间有空气层存在，这是因为空气层的存在将使声能几乎完全被反射。【实验仪器】XYZ-2型超声波综合设计实验仪，专用探头一个，标准金属测试块（八个），待测缺陷金属块，示波器一台（20MHz以上）。【实验内容与步骤】1.打开XYZ-2型超声波综合设计实验仪（参见图6-6-6）和示波器电源，预热两分钟。2．连结探头和高频线，连接好的探头接入打开的XYZ-2型超声波综合设计实验仪面板中的收/发接口，用高频线连接实验仪面板中的示波器输出端和示波器的输入端口【CH1（X）或CH2（Y）】。3.用探头紧密接触标准试块（注意：一定要...
