2011210889-苗壮-超声波探测研究性实验报告.doc

超声波探测实验研究性报告苗壮（北京邮电大学，北京市 海淀区 邮编：100876）摘 要：本实验通过研究超声波的基本物理特性，超声波的特点和超声波的波形及波形转换原理，掌握超声波探头的工作原理及脉冲超声波的特点。主要研究直探头和斜探头扩散角的测量，以及直探头的定位原理一级它是如何探测缺陷深度的。对超声波产生的回波进行定量的分析和探究，并利用超声波的定位原理以及它是如何探测缺陷深度的。并通过以上研究，深入了解超声波的实质及原理，掌握其工作原理，更好利用超声波的特性。同时深入了解超声耦合剂对实验的影响及其作用。关键词：超声波；直探头；斜探头；铝试块中图分类号：TU317+.8 文献标识码：AUltrasonic detection experimental research reportZHUANG MIAO(Bupt,Beijing, 100876, China) Abstract：This experiment through the study of basic physical properties of ultrasonic, ultrasonic and ultrasonic wave and the characteristics of waveform conversion principle, grasp the working principle of ultrasonic probe and the characteristics of pulse ultrasonic wave.Main research straight probe and diffusion Angle probe Angle measurement, and straight probe positioning principle of prospecting the depth of defect level how it is.The ultrasonic echo of quantitative analysis and inquiry, and by using ultrasonic positioning principle of prospecting the depth of defect and how it is.And through the above research, in-depth understanding of the essence of the ultrasonic and principle, to master its working principle, to make better use of characteristics of the ultrasonic.At the same time insight into the ultrasonic coupling agents influence on the experiment and its function.Keywords: Ultrasound;Straight probe;Angle probe;The aluminum block超声波作为进年来的一项热门技术得到了广泛应用，由于超声波在固体中的传输损失很小，探测深度大，由于超声波在异质界面上会发生反射、折射等现象，尤其是不能通过气体固体界面。如果金属中有气孔、裂纹、分层等缺陷（缺陷中有气体）或夹杂，超声波传播到金属与缺陷的界面处时，就会全部或部分反射。反射回来的超声波被探头接收，通过仪器内部的电路处理，在仪器的荧光屏上就会显示出不同高度和有一定间距的波形。可以根据波形的变化特征判断缺陷在工件重的深度、位置和形状。因此在本实验通过超声波的这种特性，进行固体铝块内的缺陷实验。1 实验原理1.1 超声波的特性 声波是一种弹性波，超声波是频率在2104Hz1012Hz的声波超声波具有方向性好、穿透力强、易于产生和接收、探头体积小等特点1.2 超声波的应用 无损检测：海洋中的探测、材料的无损检测、医学诊断、地质勘探 改变材料性质：超声手术、超声清洗、超声焊接制造表面波电子器件：振荡器、延迟器、滤波器等 1.3 超声波波形超声波在弹性介质中传播，可以有多种振动模式，包括横波、纵波、表面波等。超声波传输通过不同材料界面时可能会改变其振动模式。2 实验数据处理2.1 直探头测量2.1.1测量直探头声速扩散角位置（cm）3.94.53.2回波幅度（V）2.51.251.25 直探头声速扩散角测量表格 由公式 得出角为14.8132.1.2 直探头测量缺陷C的深度 绝对探测法相对探测法-19.538.210.5518.68.8 2.1.2.1 绝对探测法 由公式 ，得出 =0.8us,V = 6417m/s 得 =31.28mm2.1.2.2 相对探测法 由公式 得出 =31.61mm2.3 用斜探头测量L(mm)L(mm)44.515.59.45118.624.844.09.452.715.105.333.6 斜探头测量表格2.3.1 利用公式 , 求出=5.6us V=312.5m/s 利用公式 求出=51.272.3.3 利用公式=52.4mm,得出=102.8mm3 对超声波耦合剂影响的探究3.1 超声波耦合剂概述： 耦合剂是一种由新一代水性高分子凝胶组成的医用产品。它的PH值为中性，对人体无毒无害，不易干燥，不易酸败，超声显像清晰，粘稠性适宜，无油腻性，探头易于滑动，可湿润皮肤，消除皮肤表面空气，润滑性能好，易于展开；对超声探头无腐蚀、无损伤。3.2 特点作用：耦合剂是用来排除探头和被测物体之间的空气，使超声波能有效地穿入工件达到检测目的。如果选择种类或使用方法不当，将造成误差或耦合标志闪烁，无法测量。因根据使用情况选择合适的种类，当使用在光滑材料表面时，可以使用低粘度的耦合剂；当使用在粗糙表面、垂直表面及顶表面时，应使用粘度高的耦合剂。高温工件应选用高温耦合剂。3.3 作用原理 使用超声耦合剂的目的首先是充填接触面之间的微小空隙，不使这些空隙间的微量空气影响超声的穿透；其次是通过耦合剂“过渡”作用，使探头与试块之间的声阻抗差减小，从而减小超声能量在此界面的反射损失。另外，还起到“润滑”作用，减小探头面与试块之间的摩擦，使探头能灵活的滑动探查。3.4 对实验图像的影响 耦合剂的好坏与得到的声像图质量密切相关。质量不好的耦合剂可使超声能量损失，分辨力降低，图像模糊，导致图像微弱，甚至损坏探头。若不使用耦合剂则几乎看不到回波图像。当用耦合剂完全覆盖试块后发现图像变得清晰起来。3.5 实验中的感悟 在做实验途中，若耦合剂放的较少则很难出现图像，用液体代替探头接触面的空气使超声波能量完好的传递下去，从而得到好的波形传递给示波器，因而我发现耦合剂是实验是否成功的一个决定性因素，是不能忽视的一个重点。 4 结 论通过本次实验，通过研究超声波的作用机理和应用，我发现超声波穿透能力强但是却需要耦合剂来辅助超声波进行穿透，同时发现超声波的应用价值很高，对工业，医学都有很高的价值。在本次研究中出现的问题是没有很好的理解探头的工作机理是如何把收集到的回波反馈到示波器上的。这次研究性报告与以往的不同在于注重了耦合剂的作用，通过分析耦合剂的作用来了解超声波的一些特性。这对于以后的工业应用可以着重考虑在超声波探伤时采用新型耦合剂的效率问题。并且使