超声波无损检测

利用声学特性的无损检测技术___超声波检测技术无损检测导论（2005年元月电子修订版）夏纪真 编著 第二章无损检测技术及其应用 无损检测技术的基础是物质的各种物理性质或它们的组合以及与物质相互作用的物理现象。迄今为止，包括在工业领域已获得实际应用的和已在实验室阶段获得成功的无损检测方法已达五、六十种甚至更多，随着工业生产与科学技术的发展，还将会出现更多的无损检测方法与种类。本书仅能就几个主要方面作简单扼要的介绍。除了对于工业上已经广泛应用的五大常规无损检测技术（超声波检测、磁粉检测、涡流检测、渗透检测和射线照相检测）给予一定的工艺介绍外，对其他方法仅作概念性介绍。若需对其中某项方法作深入了解时，应查阅相应方法的专业技术介绍资料。§2.1 利用声学特性的无损检测技术§2.1.1 超声波检测技术什么是超声波？超声波有什么特性？声波是指人耳能感受到的一种纵波，其频率范围为16Hz~2KHz。当声波的频率低于16Hz时就叫做次声波，高于2KHz则称为超声波。一般把频率在2KHz到25MHz范围的声波叫做超声波。它是由机械振动源在弹性介质中激发的一种机械振动波，其实质是以应力波的形式传递振动能量，其必要条件是要有振动源和能传递机械振动的弹性介质（实际上包括了几乎所有的气体、液体和固体），它能透入物体内部并可以在物体中传播。利用超声波在物体中的多种传播特性，例如反射与折射、衍射与散射、衰减、谐振以及声速等的变化，可以测知许多物体的尺寸、表面与内部缺陷、组织变化等等，因此是应用最广泛的一种重要的无损检测技术--超声检测技术。例如用于医疗上的超声诊断（如B超）、海洋学中的声纳、鱼群探测、海底形貌探测、海洋测深、地质构造探测、工业材料及制品上的缺陷探测、硬度测量、测厚、显微组织评价、混凝土构件检测、陶瓷土坯的湿度测定、气体介质特性分析、密度测定……等等。超声波具有如下特性：1）超声波可在气体、液体、固体、固熔体等介质中有效传播。2）超声波可传递很强的能量。3）超声波会产生反射、干涉、叠加和共振现象。4）超声波在液体介质中传播时，达到一定程度的声功率就可在液体中的物体界面上产生强烈的冲击（基于“空化现象”）--从而引出了“功率超声应用“技术--例如“超声波清洗”、“超声波钻孔”、“超声波去毛刺”（统称“超声波加工”）等。5）利用强功率超声波的振动作用，还可用于例如塑料等材料的“超声波焊接”。工业无损检测技术中应用的超声波检测（UltrasonicTesting，简称UT）是无损检测技术中发展最快、应用最广泛的无损检测技术，占有非常重要的地位。在超声波检测技术中用以产生和接收超声波的方法最主要利用的是某些晶体的压电效应，即压电晶体（例如石英晶体、钛酸钡及锆钛酸铅等压电陶瓷）在外力作用下发生变形时，将有电极化现象产生，即其电荷分布将发生变化（正压电效应），反之，当向压电晶体施加电荷时，压电晶体将会发生应变，亦即弹性变形（逆压电效应）。因此，利用压电晶体制成超声波换能器（探头），对其输入高频电脉冲，则探头将以相同频率产生超声波发射到被检物体中去，在接收超声波时，探头则产生相同频率的高频电信号用于检测显示。除了利用压电效应以外，在某些情况下也利用磁致伸缩效应（强磁材料在磁化时会发生变形的现象，可用作振源或用于应变测量），也有利用电动力学方法（例如本章后面叙述的电磁-声或涡流-声方法）。（3）耦合方法的确定-超声探头与被检工件之间存在空气时，超声波将被反射而无法进入被检工件，因此在它们之间需要使用耦合介质（耦合剂），视耦合方式的不同，可以分为：接触法-超声探头与工件检测面直接接触，其间以机油、变压器油、润滑脂、甘油、水玻璃（硅酸钠Na2SiO3）或者工业胶水、化学浆糊等作为耦合剂，或者是商品化的超声检测专用耦合剂。水浸法-超声探头与工件检测面之间有一定厚度的水层，水层厚度视工件厚度、材料声速以及检测要求而异，但是水质必须清洁、无气泡和杂质，对工件有润湿能力，其温度应与被检工件相同，否则会对超声检测造成较大干扰。接触法和水浸法是超声检测中最主要应用的两种耦合方式，此外还有水间隙法、喷水柱法、溢水法、地毯法、滚轮法等多种特殊的耦合方式。（4）检测条件的准备-选择适当的超声探伤仪、超声探头、参考标准试块（或者采用计算法时的计算程序或距离-波幅曲线、AVG或DGS曲线等），以及在检测前对仪器的校准（时基线校正、起始灵敏度设定等）。[/si

GB/T 12604.1—2005/ISO 5577:2000《无损检测 术语 超声检测》 1　范围 本标准界定了用于超声无损检测方法的术语，作为标准和一般使用的共同基础。 2　一般术语 2.1　声吸收 acoustical absorption 2.2　声各向异性 acoustical anisotropy 2.3　声阻抗 acoustical impedance 2.4　声影 acoustic shadow 阴影区 shadow zone 2.5　衰减 attenuation 声衰减 sound attenuation 2.6　声衰减系数 attenuation coefficient 2.7　声束轴线 beam axis 2.8　声束边缘 beam edge 2.9　声束轮廓 beam profile 2.10　声束扩散 beam spread 2.11　分贝 decibel dB 2.12　不连续 discontinuity 2.13　边缘效应 edge effect 2.14　远场 far field 2.15　缺陷 flaw defect 2.16　界面 interface 2.17　背反射损失 loss of back reflection 底波损失 2.18　近场 near field 菲涅耳区 Fresnel zone 2.19　近场长度 near field length 2.20　近场点 near field point 2.21　传播时间 propagation time time of flight 声时 2.22　反射系数 reflection coefficient 2.23　反射体 reflector 2.24　散射 scattering 2.25　声场 sound field 2.26　声速 sound velocity 传播速度 velocity of propagation 2.27　检测频率 test frequency 2.28　超声声束 ultrasonic beam 声束 sound beam 2.29　超声波 ultrasonic wave 3　与“波”相关的术语 3.1　纵波 longitudinal wave 压缩波 compressional wave 3.2　连续波 continuous wave 3.3　爬波 creeping wave 3.4　波型转换 mode conversion mode transfomation wave conversion 3.5　板波 plate wave 兰姆波 Lamb wave 3.6　横波 transverse wave 切变波 shear wave 3.7　球面波 spherical wave 3.8　表面波 surface wave 瑞利波 Rayleigh wave 3.9　波前 wavefront 波阵面 3.10　波长 wavelength 3.11　波列 wave train 4　与“角”相关的术语 4.1　入射角 angle of incidence 4.2　反射角 angle of reflection 4.3　折射角 angle of refraction 4.4　临界角 critical angle 4.5　扩散角 divergence angle 指向角 5　与“脉冲和回波”相关的术语 5.1　背面回波 back wall echo back surface echo 背反射 back reflection 底波 bottom echo B 5.2　延迟回波 delayed echo 5.3　回波 echo 反射 reflection 5.4　缺陷回波 flaw echo defect echo F 不连续回波 discontinuity echo D 5.5　幻影回波 ghost echo phantom echo wrap-around 5.6　草状回波 grass 组织回波 structural echoes 5.7　界面回波 interface echo 5.8　多次回波 multiple echo 多次反射 multiple reflection 5.9　脉冲 pulse 5.10　侧面回波 side wall echo W 5.11　干扰回波 spurious echo parasitic echo 5.12　界面波 surface echo S 表面回波 5.13　发射脉冲指示 transmission pulse indication T 始波 5.14　发射脉冲 transmitter pulse 6　与“探头”相关的术语 6.1　斜射探头 angle beam probe angle beam search unit 斜探头 angle probe 6.2　中心频率 centre frequency 6.3　会聚距离 convergence distance 6.4　会聚区 convergence zone 会聚点 convergence point 6.5　延迟声程 delay path 6.6　场深 depth of field 焦区长度 focal zone focal range 6.7　双换能器探头 double transducer probe 双晶探头 twin transducer probe 双探头 dual search unit 6.8　有效换能器尺寸 effective transducer size 6.9　电磁声换能器 electro-magnetic transducer 电动换能器 electrodynamic transducer 6.10　焦距 focal length 6.11　焦点 focal point focus 6.12　聚焦探头 focussing probe 6.13　液浸探头 immersion probe 6.14　探头标称角 nominal angle of probe 6.15　标称频率 nominal frequency 6.16　标称换能器尺寸 nominal transducer size 换能器尺寸 transducer size 元件尺寸 element size 6.17　直探头 normal probe 直射探头 straight beam probe straight beam search unit 6.18　峰值频率 peak frequency 6.19　峰数 peak number 6.20　相控阵探头 phased array probe 6.21　探头 probe search unit 6.22　探头阻尼因子 probe damping factor 6.23　探头入射点 probe index 6.24　探头靴 probe shoe 6.25　屋顶角 roof angle 半顶角 toe-in-semi-angle 6.26　偏向角 squint angle 6.27　偏向角 squint angle 6.28　表面波探头 surface wave probe 6.29　换能器 transducer 晶片 crystal 元件 element 6.30　换能器背衬 transducer backing 6.31　可变角探头 variable angle probe 6.32　耐磨片 wear plate diaphragm 6.33　斜楔 wedge 折射棱镜 refracting prism 6.34　轮式探头 wheel probe wheel search unit 7　与“超声检测仪器”相关的术语 7.1　幅度线性 amplitude linearity 7.2　盲区 dead zone 7.3　延迟扫描 delayed time base sweep 零点校正 correction of zero point 7.4　动态范围 dynamic range 7.5　电子距离-幅度补偿 electronic distance-amplitude-compensation (EDAC) 7.6　时基线扩展 expanded time-base sweep scale expansion 7.7　缺陷检测灵敏度 flaw (defect) detection sensitivity 7.8　增益控制 gain control dB 控制 dB control 增益调节 gain adjustment 7.9　闸门 gate 时间闸门 time gate 7.10　闸门水平 gate level 闸门电平 监视电平 monitor level 监视水平 7.11　脉冲（回波）幅度 pulse (echo) amplitude 信号幅度 signal amplitude 7.12　脉冲能量 pulse energy 7.13　脉冲（回波）长度 pulse (echo) length 脉冲宽度 7.14　脉冲重复频率 pulse repetition frequency prf 脉冲重复率 pulse repetition rate 7.15　脉冲形状 pulse shape 7.16　抑制 rejection supression reject grass cutting 7.17　分辨力 resolution 7.18　时基线 time base 扫描线 sweep 7.19　时基线控制 time base control 扫描线控制 sweep control 7.20　时基线性 time base linearity 7.21　时基线范围 time base range 检测范围 test range 7.22　超声检测设备 ultrasonic test equipment 7.23　超声检测仪 ultrasonic test instrument

那位师傅知道有用于耐火材料行业的便携式超声波无损探伤仪，主要测磷酸.石墨,镁砂.漂珠.草酸.碳黑,铝粉,蛭石,黄糊精,硅微粉,蓝晶石.硅线石,尖晶石,莫来石,硌矿石,甲长石.堇青石.碳化硅.锆英砂,钢纤维,膨润土,娟云母粉,硬脂酸，柠檬酸,中档球,电熔镁,白刚玉,板状刚玉,金属硅粉.氧化铬绿,金属铝粉,氟硅酸钠.广西白泥,苏州白土,高温沥青.山西铝石(骨料),防爆纤维.三聚磷酸钠,六偏磷酸钠,磷酸二氢铝,羧甲基纤维素.水曲柳黏土粉,(磊安特和建筑牌)铝酸盐水泥，纯铝酸钙水泥,木质素磺酸钙,拉法基68和71水泥等材料。分析产品内部的裂纹，内部密度。最大体积是350mm*350mm*350mm的材料。