第1章声学检测技术-绪论

1、2022-6-262022-6-26第一部分、绪论第二部分、超声检测物理基础 第三部分、仪器试块与通用方法 课课 程程 内内 容容第四部分、通用技术第五部分、典型构件和材料第六部分、标准和应用2022-6-26卢超：卢超： 博士，教授，研究生导师，博士，教授，研究生导师， 无损检测高级人员无损检测高级人员（UT，MT III级） 研究领域：检测声学，声学检测评价与仪器，研究领域：检测声学，声学检测评价与仪器， 办公室：逸夫楼办公室：逸夫楼306B, 83953487,实验室：逸夫楼实验室：逸夫楼210-214 声学检测实验室声学检测实验室 Email: 授授 课课 教

2、教 师师陈振华：博士，研究生导师陈振华：博士，研究生导师2022-6-26 0.0.声学的门类和定义声学的门类和定义 1.1.超声检测发展简史超声检测发展简史 2.2.超声检测原理超声检测原理 3.3.超声检测应用的主要超声特性超声检测应用的主要超声特性 4.4.超声检测的优点与局限性超声检测的优点与局限性 5.5.超声检测的适用范围超声检测的适用范围 6.6.声学（超声）检测前沿技术与新技术声学（超声）检测前沿技术与新技术 7.7.本课程学习内容本课程学习内容 8.8.参考书目与学术期刊参考书目与学术期刊第一章 绪论2022-6-260. 声学的门类和定义声学的门类和定义 声学声学（Acou

3、stics）研究声波的产生、传播、接收和效应的）研究声波的产生、传播、接收和效应的 科学。科学。 声波声波（Sound或或Sound wave）弹性）弹性介质中传播的压力、介质中传播的压力、应力、质点位移、质点速度等的变化或几种变化的综合。应力、质点位移、质点速度等的变化或几种变化的综合。 理论声学理论声学（Theory of sound or Theory of acoustics） 应用声学应用声学（Applied acoustics） 2022-6-26波动声学波动声学（wave acoustics） 用波动的观点研究声学问题的科学。用波动的观点研究声学问题的科学。 几何声学几何声学（g

4、eometrical acoustics或或ray acoustics） 用声线的观点研究声学问题的科学。用声线的观点研究声学问题的科学。 物理声学物理声学（physical acoustics） 研究声学中基本物理问题的研究声学中基本物理问题的 科学。科学。 水声学水声学（water acoustics） 建筑声学建筑声学（architectural acoustics） 超声学超声学（Ultrasonics） 电声学电声学（Electroacoustics）研究电声换能器原理、技术和）研究电声换能器原理、技术和应用的科学。应用的科学。 2022-6-262022-6-261. 超声检测发展

5、简史 用超声进行金属内部缺陷检测 穿透法 脉冲回波法 显示方法的改进 数字超声探伤仪 自动成像检测1929年苏联萨哈诺夫提出用超声研究物体内部结构和缺陷。 1936年完成连续波穿透法探伤的实验室研究。 19441946年美、英开发出脉冲反射式超声波探伤仪，并逐步用于锻钢和厚钢板探伤，以后相继用于各机械制造工业。 1956年dB表示法的推广、AVG曲线的提出，逐渐形成了近代超声探伤技术。 70年代对超声全息、回波频谱分析、裂纹深度测量、裂纹扩展和机械件的使用寿命进行研究。 2022-6-262 超声检测原理根据超声波在材料中传播特性，检测材料中的缺陷。过程： 向工件中发射超声波； 超声波在工件中

6、传播，遇到缺陷，传播特性改变； 检测变化后的超声波，并进行处理和分析； 根据接收波的特征，评估工件内存在缺陷的特性。2022-6-263 超声检测应用的主要特性超声检测应用的主要特性 （1 1）超声波的束射特性）超声波的束射特性可对缺陷定位（能量集中）可对缺陷定位（能量集中） （2 2）超声波在单一（均匀）介质中的传输特性）超声波在单一（均匀）介质中的传输特性 * *速度特性：可测温度、密度、浓度、强度（如杨氏模速度特性：可测温度、密度、浓度、强度（如杨氏模量）、压强、残余应力、球墨铸铁的球化率、螺栓的紧固应量）、压强、残余应力、球墨铸铁的球化率、螺栓的紧固应力等。力等。* *衰减特性衰减特性

7、 ：材质衰减主要与材料的显微组织形态，材料成：材质衰减主要与材料的显微组织形态，材料成分、缺陷以及应力状态等有关。分、缺陷以及应力状态等有关。 因此可用超声测定金属因此可用超声测定金属材料的实际晶粒度、材料成分、热处理质量、材料中的应材料的实际晶粒度、材料成分、热处理质量、材料中的应力、混凝土中的沙石比例、矿浆或纸浆的浓度等。力、混凝土中的沙石比例、矿浆或纸浆的浓度等。2022-6-26* *强穿透特性强穿透特性: :（3 3）超声在界面的反射、折射和波型转换）超声在界面的反射、折射和波型转换（4 4）超声波的谐振特性）超声波的谐振特性 ：可用此性质测量工件的厚度，可以：可用此性质测量工件的厚

8、度，可以探测胶接结构、复合材料中有无脱粘、分层、贫胶、气孔等探测胶接结构、复合材料中有无脱粘、分层、贫胶、气孔等缺陷。缺陷。（5 5）超声波的频谱特性）超声波的频谱特性2022-6-264 4 超声检测的优点与局限性超声检测的优点与局限性优点：优点： 适应于检测各种材料：适应于检测各种材料： 穿透能量强；穿透能量强； 灵敏度高；可检测内部及表面的微裂纹；灵敏度高；可检测内部及表面的微裂纹； 可对缺陷定位；可对缺陷定位； 可远距离检测，现场检测；可远距离检测，现场检测； 设备轻便，环保，对人体无害。设备轻便，环保，对人体无害。2022-6-26局限性：局限性：由于盲区和缺陷取向的影响，某些缺陷难

9、于检测；由于盲区和缺陷取向的影响，某些缺陷难于检测；形状复杂的工件，有一定的难度；形状复杂的工件，有一定的难度；材料组织的均匀性对灵敏度和信噪比有影响；材料组织的均匀性对灵敏度和信噪比有影响；对缺陷定量、定性的评定需要丰富的经验；对缺陷定量、定性的评定需要丰富的经验；压电晶片探头，需要耦合剂。压电晶片探头，需要耦合剂。2022-6-265 5 超声检测的适应范围超声检测的适应范围材料方面：适合各种材料；材料方面：适合各种材料；制造工艺：锻件、铸件、焊接件、胶接件、复合材料；制造工艺：锻件、铸件、焊接件、胶接件、复合材料；工件形状：板材、棒材、管材；工件形状：板材、棒材、管材；工件厚度：可小到工

10、件厚度：可小到1 1毫米，大到几米；毫米，大到几米；缺陷位置：内部缺陷和表面缺陷；缺陷位置：内部缺陷和表面缺陷；产业领域：国防、航空航天、船舶、民用工业、建筑、产业领域：国防、航空航天、船舶、民用工业、建筑、 交通、铁道、农林产品等。交通、铁道、农林产品等。2022-6-266 6 超声检测前沿技术与新技术超声检测前沿技术与新技术TOFDTOFD检测技术：将在焊接件检测中取代射线检测；检测技术：将在焊接件检测中取代射线检测；导波检测方法：管道、大型构建、机身、梁等；导波检测方法：管道、大型构建、机身、梁等；超声相控阵：电子扫描聚焦成像检测；超声相控阵：电子扫描聚焦成像检测；激光超声检测：复合材

11、料及特殊金属材料；激光超声检测：复合材料及特殊金属材料；超声显微镜成像检测：精细陶瓷，半导体晶片等超声显微镜成像检测：精细陶瓷，半导体晶片等7 7 本课程学习内容本课程学习内容超声检测物理基础，超声探伤通用技术、典型构件与材超声检测物理基础，超声探伤通用技术、典型构件与材料的检测、无损检测标准等料的检测、无损检测标准等2022-6-268 8 参考书、学术期刊及网站参考书、学术期刊及网站1 1）参考书：）参考书：* * 蒋危平，方京，超声检测学，武汉测绘科技大学，蒋危平，方京，超声检测学，武汉测绘科技大学，19911991* * 国防培训教材，超声检测，国防工业出版社，国防培训教材，超声检测，

12、国防工业出版社，20052005* * 冶金部培训教材，金属材料的超声波探伤，冶金部培训教材，金属材料的超声波探伤，20022002* * 杜功焕，声学基础（第杜功焕，声学基础（第2 2版），南京大学出版社，版），南京大学出版社，20012001* * 夏纪真，工业超声波无损检测技术，广东科技出版社，夏纪真，工业超声波无损检测技术，广东科技出版社，20092009* * 李家伟、陈积懋李家伟、陈积懋无损检测手册无损检测手册机械工业出版社，机械工业出版社，20022002* *美国无损检测手册美国无损检测手册（超声卷（超声卷) )世界图书出版公司，世界图书出版公司，199619962022-6-262 2）学术期刊）学术期刊* *无损检测无损检测，上海材料研究所，中国无损检测学会会，上海材料研究所，中国无损检测学会会刊刊* *无损探伤无损探伤，辽宁丹东；，辽宁丹东；* *应用声学应用声学，中科院声学所；，中科院声学所；* *声学技术声学技术，上海东海站；，上海东海站；* *声学学报声学学报，中科院声学所；，中科院声学所；* *NDT&E InternationalNDT&E International，* *UltrasonicsUltrasonics* *Nondestructive Testing and EvaluationNondestructive Test