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超声波探测实验研究性报告吴文太乐(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。探究了直探头与斜探头的工作特点以及适用场合。关键词:超声波;直探头;斜探头中图分类号:TU317+.8 文献标识码:A Ultrasonic detection experimental research reportWENTAILE WU (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. Explores the the straight probe angle probe characteristics and application of occasions. Keywords: Ultrasound;Straight probe;Angle probe1 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。1.3超声波发射接收2.实验内容2.1探头声速扩散角测量直探头 斜探头2.2直探头测量缺陷深度2.3斜探头探测缺陷深度和水平距离里2.4测量折射角3.数据处理已知H=60,R1=30.R2=60,LA=20,HA=20,HB=50, LB=503.1测量直探头声速角扩散角X0 X1X2位置(cm)461986回波幅度(v)4.682.342.34由公式 得为 1.183.2直探头测量缺陷C的深度 绝对探测法相对探测法t1 t2 tc t2-t1t1-tc21.440.416.619.24.8绝对探测法 由公式 ,得出 =2.4us,V =6315.8 m/s 得 =44.84mm相对探测法 由公式 得出 =44.84mm3.3用斜探头测量LLLaoLbot1t2tcXX1 X21149438523.842.755.0435034L=11mm 利用公式 , 求出=4.9us V=3174.6m/s利用公式 求出=21.8利用公式=79.4mm,得出=102.9mm4.对于不同超声波探头选用的探究4.1超声波探头的工作原理:超声波探头通过压电效应发射、接收超声波。640V的交变电压加至压电晶片银层,使面积相同间隔一定距离的两块金属极板分别带上等量异种电荷形成电场,有电场就存在电场力,压电晶片处在电场中,在电场力的作用下发生形变,在交变电场力的作用下,发生变形的效应,称为逆压电效应,也是发射超声波的过程。超声波是机械波,机械波是由振动产生的,超声波发现缺陷引起缺陷振动,其中一部分沿原路返回,由于超声波具有一定的能量,再作用到压电晶体上,使压电晶体在交变拉、压力作用下产生交变电场,这种效应称为正压电效应,是接收超声波的过程。正、逆压电效应统称为压电效应。4.2直探头与斜探头的区别 直探头产生的超声波为垂直于探头外表的纵波声束。用直探头测量缺陷深度的步骤相对简单,而且可以选用绝对测量法和相对测量法两种方法进行测量。 斜探头主要用于横波探伤,斜探头的声束与探头外表倾斜,因而可用于检测直声束无法抵达的部位、或者缺陷的方向与检测面之间存在夹角的区域。沿工件表面传输的纵波,速度快、能量大、波长长探测深度较表面波深,对工件表面光洁度要求较表面波松。4.3直探头与斜探头的用处 直探头的用处十分普遍,典型的用处包括锻件、铸件、棒材、板材、轴类等。斜探头对焊缝检测(一般)需要根据规格,厚度,材质等决定探头的型号。5.总结 通过这次实验,我对于超声波的探测有了更多的了解。超声波依靠缺陷反射的不同的波来标定探测的缺陷的深度位置等信息。而不同的探测方法和探头适用的情况也是不同的。这次实验我探究了直探头和斜探头的工作原理,并分析了它们设计的初衷和各自适用
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