超声波检测-超星数字图书馆教学文稿

1、超声波检测-超星数字图书馆1.1 1.1 无损检测概述无损检测概述1.2 1.2 超声检测概述超声检测概述Xi an Polytechnic University主要内容主要内容Xi an Polytechnic University1.1 1.1 无损检测概述无损检测概述在现代化大生产中，谁掌握了高超的无损检测技术，谁就能在激在现代化大生产中，谁掌握了高超的无损检测技术，谁就能在激烈的竞争中立于不败之地。烈的竞争中立于不败之地。美国总统里根曾经说过：美国总统里根曾经说过：“没有无损检测技术，我们就不可能享没有无损检测技术，我们就不可能享有飞行器、发电厂、船舶、汽车等众多领域的领先地位。有飞行

2、器、发电厂、船舶、汽车等众多领域的领先地位。美国早在美国早在1979年的一次政府工作报告中就提出成立六大技术中心，年的一次政府工作报告中就提出成立六大技术中心，其中之一就是无损检测技术中心。其中之一就是无损检测技术中心。无损检测技术享有无损检测技术享有“工业卫士工业卫士”的美称。的美称。应用物理专业（无损检测方向）于应用物理专业（无损检测方向）于2008年就被评为校级特色专业，年就被评为校级特色专业，重点建设。重点建设。u “ “无损检测无损检测”概念概念u 身边无损检测举例身边无损检测举例u 无损检测技术的发展无损检测技术的发展u 无损检测技术的分类无损检测技术的分类Xi an Polyte

3、chnic University主要内容主要内容1.“1.“无损检测无损检测”概念概念 隔皮猜瓜隔皮猜瓜Xi an Polytechnic University& 无损检测无损检测是以不损坏被检测对象及其使用性为前提，应用多是以不损坏被检测对象及其使用性为前提，应用多种物理和化学现象，对各种材料、零部件、结构件等进行有效地种物理和化学现象，对各种材料、零部件、结构件等进行有效地检验和测试，借以评价它们的完整性、连续性、安全可靠性以及检验和测试，借以评价它们的完整性、连续性、安全可靠性以及某些物理性能。某些物理性能。2.2.身边的无损检测举例身边的无损检测举例Xi an Polytech

4、nic University利用利用X射线做透视射线做透视CT检查检查Xi an Polytechnic University利用超声波给孕妇做检查利用超声波给孕妇做检查Xi an Polytechnic University 母亲子宫里母亲子宫里7 7个月的宝宝个月的宝宝 中国农业大学教授韩东海领导的中国农业大学教授韩东海领导的课题组研制了果品检测仪，主要利用课题组研制了果品检测仪，主要利用短波近红外透射光谱快速无损检测的短波近红外透射光谱快速无损检测的方法，对苹果水性病、鸭梨黑心病、方法，对苹果水性病、鸭梨黑心病、苹果内部褐变等水果在不破坏不损伤苹果内部褐变等水果在不破坏不损伤的条件下快速

5、判断其内部质量的好坏。的条件下快速判断其内部质量的好坏。果品检测果品检测Xi an Polytechnic University果品硬度检测装置果品硬度检测装置Xi an Polytechnic University3.3.无损检测技术的发展无损检测技术的发展Evaluation edestructiv-Non-NDETesting edestructiv-Non-NDTInspection edestructiv-Non-NDI无损评价无损检测无损探伤无损检测 第一阶段主要用于产品的最终检验，在不破坏产品的前提下，发现第一阶段主要用于产品的最终检验，在不破坏产品的前提下，发现零部件中的缺陷。

6、零部件中的缺陷。Xi an Polytechnic University 第二阶段不但要进行产品的最终检验，还要测量加工过程所第二阶段不但要进行产品的最终检验，还要测量加工过程所需要的需要的 各种工艺参数。各种工艺参数。 第三阶段不但要进行产品的最终检验和过程工艺参数的测量，第三阶段不但要进行产品的最终检验和过程工艺参数的测量，而且而且 要对材料做出整体评价。要对材料做出整体评价。4.4.无损检测技术的分类无损检测技术的分类& 射线检测射线检测(X-Radiography Testing-RT)& 超声波检测超声波检测(Ultrasonic Testing-UT)& 涡

7、流检测涡流检测(Eddy-Current Testing-ET)& 渗透检测渗透检测(Penetrate Testing-PT& 磁粉检测磁粉检测(Magnetic Particle Testing-MPT)& 目视检测（目视检测（Visual Testing VT）常规无损检测方法常规无损检测方法Xi an Polytechnic University& 声发射检测声发射检测& 声振检测声振检测& 激光全息检测激光全息检测& 红外检测红外检测& 微波检测微波检测其他无损检测方法其他无损检测方法& 金属磁记忆检测金属磁记忆

8、检测& 工业工业CT检测检测& 核磁共振检测核磁共振检测& 泄漏检测泄漏检测&工业内窥镜检测工业内窥镜检测Xi an Polytechnic University1. 1. 什么是无损检测？什么是无损检测？ 列出列出5 5大常规无损检测的名称。大常规无损检测的名称。2. 2. 无损检测的发展经历了哪三个阶段？无损检测的发展经历了哪三个阶段？ 各阶段的主要任务有什么不同？各阶段的主要任务有什么不同？绪论部分习题绪论部分习题Xi an Polytechnic University参考文献参考文献1. 1. 无损检测网站无损检测网站2.2.无损检测无损检测核心期刊核心

9、期刊 3.3.无损探伤无损探伤期刊期刊4. 4. 无损检测、超声检测教材无损检测、超声检测教材 5. 5. 图书馆、其他网上书籍及网络资料图书馆、其他网上书籍及网络资料Xi an Polytechnic UniversityXi an Polytechnic University1.2 1.2 超声检测概述超声检测概述前言：前言：超声检测是目前国内外应用最为广泛、使用频率超声检测是目前国内外应用最为广泛、使用频率最高且发展较快的一种无损检测技术。超声检测和射线最高且发展较快的一种无损检测技术。超声检测和射线检测、磁粉检测、涡流检测、渗透检测并称为五大常规检测、磁粉检测、涡流检测、渗透检测并称为

10、五大常规检测技术。检测技术。Xi an Polytechnic Universityu 声波及超声波声波及超声波u 超声检测的基本原理超声检测的基本原理u 超声检测技术的发展超声检测技术的发展u 超声检测的特点超声检测的特点主要内容主要内容 1. 1. 声波：声波：以波动形式在弹性介质中传播的机械振动。以波动形式在弹性介质中传播的机械振动。 产生条件：产生条件： 1) 1) 要有作机械振动的波源要有作机械振动的波源( (即声源即声源) )； 2) 2) 要有能够传递机械振动的介质要有能够传递机械振动的介质( (即弹性介质即弹性介质) )。 两者缺一不可。两者缺一不可。一、声波及超声波一、声波及

11、超声波Xi an Polytechnic University声波分类：声波分类： 用频率来表征声波，并以人耳的可感觉频率为界限。用频率来表征声波，并以人耳的可感觉频率为界限。20kHz 20kHzf 20Hz 20Hzff超声波可闻声波次声波声波 超声波是频率大于超声波是频率大于20kHz的机械波，是超声振动在介质中的机械波，是超声振动在介质中 的传播。的传播。Xi an Polytechnic University2. 2. 超声波的重要特性超声波的重要特性 (1) (1) 超声波方向性好超声波方向性好 (2) (2) 超声波能量高超声波能量高 (3) (3) 超声波在界面上产生反射、折射

12、、衍射和波形转换超声波在界面上产生反射、折射、衍射和波形转换 (4) (4) 超声波穿透能力强超声波穿透能力强Xi an Polytechnic University二、超声检测的基本原理二、超声检测的基本原理Xi an Polytechnic University(1) (1) 声源产生超声波并以一定的耦合方式进入工件。声源产生超声波并以一定的耦合方式进入工件。(2(2）超声波在工件中传播并与工件材料以及其中的缺陷）超声波在工件中传播并与工件材料以及其中的缺陷 相互作用，使其传播方向或特征被改变。相互作用，使其传播方向或特征被改变。(3(3）改变后的超声波通过被检测设备被接收，并可对其）改变

13、后的超声波通过被检测设备被接收，并可对其 进行处理和分析。进行处理和分析。(4(4）根据接收的超声波的特征，评估工件本身及其内是）根据接收的超声波的特征，评估工件本身及其内是 否存在缺陷及缺陷的特性。否存在缺陷及缺陷的特性。Xi an Polytechnic University超声波超声波发生器发生器 示波器示波器一次回波一次回波二次回波二次回波探头探头 试块试块Xi an Polytechnic UniversityXi an Polytechnic University(1) (1) 检测材料表面及内部缺陷。检测材料表面及内部缺陷。(2) (2) 进行材料厚度的测量进行材料厚度的测量 。

14、(3) (3) 用于材料内部组织和特性的表征及应力的测量。用于材料内部组织和特性的表征及应力的测量。(4) (4) 对工件的特定应用性进行评价。对工件的特定应用性进行评价。在特定设备行业中，超声检测是指宏观缺陷检测和材料厚度测量。在特定设备行业中，超声检测是指宏观缺陷检测和材料厚度测量。超声检测的作用超声检测的作用 对于宏观缺陷的检测，常用的频率为对于宏观缺陷的检测，常用的频率为0.525MHz。对于钢等金属材料的检测，常用的频率为对于钢等金属材料的检测，常用的频率为0.510MHz。Xi an Polytechnic University三三. .超声检测技术的发展超声检测技术的发展(1)

15、(1) 生活常识生活常识-“-“隔皮猜瓜隔皮猜瓜”1. 超声检测技术的酝酿与萌生阶段超声检测技术的酝酿与萌生阶段(2)(2) 19世纪世纪70年，就有了超声波传播的理论基础。年，就有了超声波传播的理论基础。 瑞利的瑞利的声学理论声学理论阐述了声波在固体、液体和气体阐述了声波在固体、液体和气体中的传播的特性。中的传播的特性。(3)(3)压电效应是超声波赖以产生的物理机制。压电效应是超声波赖以产生的物理机制。Xi an Polytechnic University(5) (5) 第一次世界大战第一次世界大战-推动了水声定位向兵器的发展。推动了水声定位向兵器的发展。(4)(4) “冰海沉船冰海沉船”

16、事件促使了回声探测仪的诞生。事件促使了回声探测仪的诞生。(6) (6) 二战和战后和平年代，作为水声兵器的声纳得到了二战和战后和平年代，作为水声兵器的声纳得到了较全面的发展。较全面的发展。Xi an Polytechnic University声呐声呐被动主动声呐的分类声呐的分类声呐声呐: : 就是利用声波对水下目标进行探测和定位的装置就是利用声波对水下目标进行探测和定位的装置。Xi an Polytechnic Universityu 声呐的军事地位：声呐的军事地位： 因战争而产生因战争而产生 因为战争而发展因为战争而发展 是最重要的水中兵器是最重要的水中兵器Xi an Polytechni

17、c Universityu 生物声呐生物声呐海豚海豚灵敏度高灵敏度高目标识别能力强目标识别能力强抗干扰能力强抗干扰能力强具有具有“语言语言”能力能力Xi an Polytechnic University 回声定位者回声定位者 发声特点发声特点 (1)(1)可听声，用于个体之间的交流。可听声，用于个体之间的交流。 (2)(2)超声波，用于回声定位。超声波，用于回声定位。 蝙蝠手杖蝙蝠手杖u 生物声呐生物声呐蝙蝠蝙蝠Xi an Polytechnic University(1) (1) 超声波用于无损检测始于超声波用于无损检测始于2020世纪世纪2020年代末。年代末。(2) (2) 超声检测技

18、术得以广泛应用应归功于脉冲回波式超超声检测技术得以广泛应用应归功于脉冲回波式超 声检测仪的出现。声检测仪的出现。(3) (3) 20世纪世纪80年代，发展了年代，发展了B型显示和型显示和C型显示型显示。(4) (4) 20世纪世纪80年代末出现了数字式超声检测仪器。年代末出现了数字式超声检测仪器。2. 2. 超声检测技术的发展超声检测技术的发展Xi an Polytechnic University3.3. 超声检测技术应用现状超声检测技术应用现状国外：国外：目前世界上无损检测技术最先进的国家当属美国，而德目前世界上无损检测技术最先进的国家当属美国，而德国和日本是将无损检测技术与工业实际应用协

19、调得最有效的国国和日本是将无损检测技术与工业实际应用协调得最有效的国家。家。国内：国内：已建立和发展了一支训练有素、技艺精湛的无损检测队已建立和发展了一支训练有素、技艺精湛的无损检测队伍，从事无损检测理论的研究和无损检测实际检测的应用；已伍，从事无损检测理论的研究和无损检测实际检测的应用；已有了培养无损检测专方向的学校；拥有一大批无损检测仪器、有了培养无损检测专方向的学校；拥有一大批无损检测仪器、设备专业制造厂家。设备专业制造厂家。 Xi an Polytechnic University1. 1. 超声检测的适用范围超声检测的适用范围检测对象检测对象适用范围适用范围材料材料金属、非金属、复合

20、材料金属、非金属、复合材料工艺制造工艺制造锻件、铸件、焊接件、胶结件等锻件、铸件、焊接件、胶结件等形状形状板材、棒材、管材等板材、棒材、管材等 尺寸尺寸小至小至1mm，大到几米，大到几米检测部位检测部位表面缺陷、内部缺陷表面缺陷、内部缺陷特种设备特种设备起重机械、游乐设施等机电类设备起重机械、游乐设施等机电类设备四四. .超声检测的特点超声检测的特点Xi an Polytechnic University2.2.优点优点 (1) (1) 可适用于金属、非金属、复合材料等多种制件；可适用于金属、非金属、复合材料等多种制件； (2) (2) 穿透能力强，可检测工件表面及内部缺陷；穿透能力强，可检测

21、工件表面及内部缺陷； (3) (3) 对工件内部缺陷的定位较准确；对工件内部缺陷的定位较准确； (4) (4) 对面积型缺陷的检出率较高；对面积型缺陷的检出率较高； (5) (5) 仅需从一侧接近试件，便于复杂形状工件的检测；仅需从一侧接近试件，便于复杂形状工件的检测； (6) (6) 设备轻便，对人体及环境无害，可作现场检测；设备轻便，对人体及环境无害，可作现场检测； (7) (7) 所用参数设置及有关波形均可存储，供以后分析调用。所用参数设置及有关波形均可存储，供以后分析调用。Xi an Polytechnic University3. 3. 局限性局限性 (1) (1) 对缺陷作精确的定

22、性，定量表征仍需作深入研究；对缺陷作精确的定性，定量表征仍需作深入研究； (2) (2) 为使超声波能以常用的压电换能器为声源进入试件，为使超声波能以常用的压电换能器为声源进入试件， 一般需用耦合剂；一般需用耦合剂； (3) (3) 对试件形状的复杂性有一定限制；对试件形状的复杂性有一定限制； (4) (4) 常用的手工常用的手工A A型脉冲反射法检测时结果显示不直观，型脉冲反射法检测时结果显示不直观， 检测结果无直接见证记录。检测结果无直接见证记录。Xi an Polytechnic Universityu 鱼洗鱼洗u 三石音三石音u 回音壁回音壁u 曾侯乙编钟曾侯乙编钟古代声学奇葩古代声学奇葩Xi a