超聲監(jiān)測(cè)技術(shù)的新應(yīng)用超聲檢測(cè)技術(shù)是一門以物理、電子、機(jī)械以及材料學(xué)為基礎(chǔ)，各行各業(yè)都在使用的通用技術(shù)之一，他是通過超聲波的產(chǎn)生、傳播及接受的物理過程完成的。目前，超聲波技術(shù)廣泛應(yīng)用于工業(yè)領(lǐng)域的很多方面。其中超聲探傷檢測(cè)是無損探傷中最為重要一種方法，由于超聲波具有穿透能力強(qiáng)、對(duì)材料人體無害、使用方便等特點(diǎn)，可對(duì)各種鍛件、軋制件、鑄件、焊縫等進(jìn)行內(nèi)部缺陷檢測(cè)，因而得到廣泛應(yīng)用。此外利用超聲波的各種特性，超聲技術(shù)還應(yīng)用于金屬與非金屬材料厚度測(cè)量、流量測(cè)量、料位及液位檢測(cè)與控制、超聲波零件清洗等工業(yè)領(lǐng)域。本文主要介紹超聲技術(shù)在設(shè)備故障檢測(cè)及診斷方面的最新應(yīng)用。一．壓力及真空系統(tǒng)的泄漏檢測(cè)當(dāng)氣體在壓力下通過限流孔時(shí)，它從一個(gè)有壓層流變?yōu)榈蛪何闪鳎▍⒁妶D1）。紊流產(chǎn)生所謂的“白噪聲”廣譜聲音。在這種白噪聲中含有超聲波分量。因?yàn)樾孤┎课坏某曌畲?，探測(cè)這些信號(hào)通常是非常簡(jiǎn)單的。目前已有成熟的超聲檢測(cè)專用儀器，可將探測(cè)到的超聲波信號(hào)轉(zhuǎn)換為人耳可聽見的音頻信號(hào)，適用于各種泄漏檢測(cè)。（參見附錄）泄漏可以在壓力系統(tǒng)或真空系統(tǒng)中出現(xiàn)。在這二種系統(tǒng)中，超聲的產(chǎn)生方式如上所述。二者之間唯一不同的是真空泄漏產(chǎn)生的超聲波振幅通常小于同等流速的壓力泄漏。其原因在于真空泄漏產(chǎn)生的紊流是發(fā)生在真空室內(nèi)，而壓力泄漏產(chǎn)生的紊流出現(xiàn)在大氣中什么樣的氣體泄漏采用超聲波探測(cè)呢？一般來說，不管何種氣體，包括空氣在內(nèi)，只要它從限流孔泄出時(shí)產(chǎn)生紊流，就可以用超聲波探測(cè)。與氣體專用的傳感器不同，超聲檢測(cè)是屬于聲音專用檢測(cè)。氣體專用傳感器僅能用于它所能辨別的具體氣體（如氦）。而超聲檢測(cè)能辨別出任何類型的氣體，因?yàn)樗綔y(cè)的是泄漏紊流所產(chǎn)生的超聲。由于超聲檢測(cè)的多功能性，它可用于各種各樣的泄漏探測(cè)。能檢測(cè)氣動(dòng)系統(tǒng)，檢測(cè)氣密電纜（如電信系統(tǒng)使用的），檢測(cè)鐵路車輛、卡車及公共汽車上的氣動(dòng)剎車系統(tǒng)。給容器、管道、機(jī)殼加壓可輕易地檢測(cè)出泄漏。通過監(jiān)聽泄漏的紊流，可方便地探測(cè)出真空系統(tǒng)、透平排氣、真空室、原料處理系統(tǒng)、冷凝器、氧氣系統(tǒng)的各種泄漏。閥門內(nèi)泄漏檢測(cè)當(dāng)液體或氣體流經(jīng)管道時(shí)，除了彎頭或障礙處，只產(chǎn)生少量紊流或不產(chǎn)生紊流。泄漏的閥門，有逃逸的液體或氣體從高壓區(qū)流向低壓區(qū)，在低壓區(qū)或（下游）側(cè)形成紊流，并產(chǎn)生白噪聲。如果閥門內(nèi)部泄漏，儀器能檢測(cè)到孔隙處產(chǎn)生的超聲波。泄漏閥座的聲音完全取決于液體或氣體的密度。有時(shí)它聽起來像細(xì)小的噼啪聲，有時(shí)像高聲呼哧聲。音質(zhì)取決于流速和管道內(nèi)部壓差。例如：低壓和中壓水流容易辨別出是水。但是，沖過半開閥門的高壓水聽起來特別像蒸汽。地下泄漏探測(cè)地下泄漏取決于具體泄漏產(chǎn)生的超聲波的量。某些微量的泄漏只發(fā)出特別小量的超聲波。另外還有土壤能隔斷超聲波，疏松的土壤比堅(jiān)實(shí)的土壤吸收更多的超聲波。如果泄漏發(fā)生在靠近表面的地方，而且比較嚴(yán)重，就能很快地探測(cè)出來。采用某些其它手段，也同樣能探測(cè)出更微小的泄漏。有時(shí)需要給管道加壓，產(chǎn)生更大的流動(dòng)和更多的超聲波。有時(shí)卻需要讓有問題的管道排水，用閥門把該區(qū)域隔離開來，再向里面注入氣體（空氣或氮?dú)猓?，使泄漏部位產(chǎn)生更大的超聲波。后一種方法被證明十分有效。另外不排水也能將檢驗(yàn)氣體注入管道的檢測(cè)區(qū)域。當(dāng)有壓力的氣體穿過液體進(jìn)入泄漏部位時(shí)，產(chǎn)生可被探測(cè)到的噼啪聲。有時(shí)，需要靠近泄漏（源）。這種情況下，打入細(xì)的結(jié)實(shí)金屬棒，使其接近（但不碰到）管道。將接觸探頭挨住金屬棒，監(jiān)聽泄漏聲音。該檢測(cè)需每隔1~3英尺重復(fù)一次，直到聽到泄漏的聲音。超聲音頻無損泄漏檢驗(yàn)：是一種超聲波無損探傷的方法，常用于檢驗(yàn)無法加壓或無法抽成真空的系統(tǒng)。該超聲波檢驗(yàn)的用途非常廣泛，如檢測(cè)容器、管子、管道、換熱器、焊縫、密封填料、密封、門、窗、艙口等。1）潤(rùn)滑膜變薄時(shí)，聲級(jí)增高。高出基線8dB并伴有均勻的呼哧聲，說明潤(rùn)滑不足。2）加注潤(rùn)滑劑時(shí)，要加注的剛使讀數(shù)回到基線。3）注意：某些潤(rùn)滑劑需要一定的時(shí)間來均勻地覆蓋軸承表面，每次要少量地加注。不要過量潤(rùn)滑。過量潤(rùn)滑引起軸承故障的通常原因之一是過量潤(rùn)滑。潤(rùn)滑劑的超壓經(jīng)常破壞或“爆裂”軸承密封，或引起溫升，產(chǎn)生應(yīng)力和變形。要避免過量潤(rùn)滑：1）如果讀數(shù)仍在基線，并且軸承發(fā)出的仍是基線聲音，不要加注潤(rùn)滑劑。2）加注潤(rùn)滑劑時(shí)，要加注的剛使讀數(shù)回到基線。3）如上所述，某些潤(rùn)滑劑需要時(shí)間來均勻地覆蓋軸承表面。低速軸承超聲技術(shù)可用來監(jiān)測(cè)低速軸承。具靈敏度范圍和頻率調(diào)節(jié)功能的超聲檢測(cè)儀器完全能夠夠監(jiān)聽軸承的音色。轉(zhuǎn)速極低的軸承（小于25rpm），通常比較大（≥1/2英寸），并采用高粘度潤(rùn)滑脂來潤(rùn)滑。大多數(shù)情況下是聽不到聲音的，因?yàn)闈?rùn)滑脂把大部分聲能都吸收了。如果能聽到聲音，通常為噼啪聲，說明軸承正在發(fā)生變形。其它大多數(shù)低速軸承是可以設(shè)定基線的，并能進(jìn)行如上所述的監(jiān)測(cè)。三．電孤、電暈、漏電檢測(cè)超聲技術(shù)可以用于探測(cè)電氣系統(tǒng)的三個(gè)基本問題：電孤放電：電傳導(dǎo)到“地面”時(shí)會(huì)產(chǎn)生電孤。閃電就是一個(gè)很好的例子。電暈放電：當(dāng)導(dǎo)體上帶電壓時(shí)，如天線或高壓輸電線路超過周圍空氣的限界值時(shí)，空氣開始游離并形成藍(lán)色或紫色輝光。漏電：常稱之為“小型電弧放電”，它沿著損壞的絕緣體路徑運(yùn)動(dòng)。典型的應(yīng)用包括：絕緣子、電纜、開關(guān)柜、母線、繼電器、線路斷路器、配電箱、接線盒等。在變電站，還可檢測(cè)像絕緣子、變壓器和絕緣套管等裝置。超聲技術(shù)可用于低壓（小于15kV）、中壓（15kV~115kV）和高壓（大于115kV）系統(tǒng)的故障檢測(cè)。低壓設(shè)備檢測(cè)：低壓設(shè)備主要關(guān)心的是電弧放電故障。典型的110，220，380V電力系統(tǒng)主要使用紅外熱像儀或點(diǎn)溫儀檢測(cè)電路接點(diǎn)溫度變化。電路熱點(diǎn)可指示出潛在的設(shè)備故障或火災(zāi)發(fā)生危險(xiǎn)。因?yàn)楫?dāng)電弧發(fā)生時(shí)，常伴隨熱現(xiàn)象。但是，當(dāng)設(shè)備被遮擋住時(shí)，采用紅外技術(shù)進(jìn)行檢測(cè)就不可能了。超聲波檢測(cè)常用于封閉的開關(guān)柜、繼電器、斷路器的電弧檢測(cè)。由于在門縫和排氣孔周圍掃描可以探測(cè)出超聲波的輻射，因此就象使用紅外線掃描裝置一樣，不需要開關(guān)柜離線就可檢測(cè)出嚴(yán)重的故障，如電弧放電、漏電及電暈放電等。確定故障是否存在，比較簡(jiǎn)單。比較同類設(shè)備之間的音質(zhì)和聲級(jí)，有問題的聲音會(huì)完全不同。中壓及高壓設(shè)備檢測(cè)。中高壓設(shè)備通常產(chǎn)生更大的能源損耗。電弧、電暈及漏電現(xiàn)象發(fā)生時(shí)，都會(huì)產(chǎn)生超聲波，并預(yù)示者潛在的設(shè)備故障。通過檢測(cè)超聲信號(hào)可以相當(dāng)容易地探測(cè)出這些故障。當(dāng)電從高壓線路漏出或從電氣接線間“跳躍”，它會(huì)擾動(dòng)其周圍的空氣分子并產(chǎn)生超聲波。多數(shù)情況下，該聲音聽起來象噼啪聲或“油煎”聲音，有時(shí)候該聲音聽起來像蜂鳴聲。局部放電：局部放電具有極大的破壞性，它可引起絕緣劣化，通常發(fā)生于變壓器及使用SF6的絕緣系統(tǒng)中。其產(chǎn)生的超聲波聽起來像嗡嗡聲夾雜著爆裂聲。在高壓電