演講人：日期:無損超聲檢測原理講解CATALOGUE目錄01技術(shù)概述02物理基礎理論03檢測系統(tǒng)組成04核心檢測方法05缺陷分析與應用06技術(shù)發(fā)展前沿01技術(shù)概述基本定義與檢測目的01定義無損超聲檢測是一種利用超聲波在不破壞被檢測對象的前提下，對材料或結(jié)構(gòu)進行檢測和評價的技術(shù)。02檢測目的檢測材料或結(jié)構(gòu)中的缺陷、測量厚度、評估材料性能等，以確保產(chǎn)品質(zhì)量和結(jié)構(gòu)安全。技術(shù)優(yōu)勢與局限性具有穿透力強、檢測速度快、精度高、對人體無害等優(yōu)點，且可用于多種材料的檢測。優(yōu)勢對于復雜形狀和結(jié)構(gòu)的物體，檢測效果可能受到一定影響；同時，對于某些特殊材料，如多孔材料或復合材料，無損超聲檢測的準確性可能會降低。局限性0102應用領域分類工業(yè)檢測醫(yī)療設備科學研究質(zhì)量控制廣泛應用于金屬、非金屬材料的檢測，如鋼板、鋼管、鑄件、鍛件等，可檢測其內(nèi)部缺陷、裂紋、夾雜等。用于人體組織的超聲成像，如B超、彩超等，可幫助醫(yī)生診斷疾病。在材料科學、聲學等領域，用于研究材料的聲學性能、微觀結(jié)構(gòu)等。在制造過程中對產(chǎn)品進行實時檢測，以確保產(chǎn)品質(zhì)量符合標準。02物理基礎理論頻率和波長超聲波的頻率高于20kHz，波長較短，具有更好的方向性和穿透性。傳播速度超聲波在介質(zhì)中的傳播速度與介質(zhì)的密度和彈性有關，通常比可聽聲波速度快。傳播形式超聲波主要以縱波形式傳播，同時也存在橫波和表面波等。散射現(xiàn)象超聲波在傳播過程中遇到小顆?；蚪缑鏁r會發(fā)生散射，導致能量損失。超聲波波動特性聲阻抗與反射定律聲阻抗定義聲阻抗是介質(zhì)密度與聲速的乘積，表示介質(zhì)對聲波的阻礙能力。01反射定律當超聲波遇到聲阻抗不同的介質(zhì)界面時，會發(fā)生反射現(xiàn)象，反射角等于入射角。02反射系數(shù)反射系數(shù)與兩種介質(zhì)的聲阻抗差異有關，聲阻抗差異越大，反射系數(shù)越大。03透射現(xiàn)象部分超聲波會穿過介質(zhì)界面繼續(xù)傳播，這種現(xiàn)象稱為透射。04聲波衰減影響因素散射衰減擴散衰減吸收衰減聲波在固體中的衰減超聲波在傳播過程中，遇到不同聲阻抗的界面或散射體時，會發(fā)生散射現(xiàn)象，導致聲波能量損失。介質(zhì)對超聲波的吸收是導致聲波衰減的另一個重要原因，吸收衰減與介質(zhì)的性質(zhì)和超聲波的頻率有關。超聲波在傳播過程中，由于波束的擴散，使得單位面積上的聲波能量隨距離的增加而減小。在固體中，超聲波的衰減通常比在液體和氣體中要小，因此超聲波在固體中的傳播距離更遠。03檢測系統(tǒng)組成超聲探頭類型與功能利用壓電效應發(fā)射和接收超聲波，具有靈敏度高、分辨率高等特點。壓電晶體型探頭利用電磁原理發(fā)射和接收超聲波，適用于高溫和不易接觸的環(huán)境。電磁型探頭利用激光束檢測物體表面振動來產(chǎn)生和接收超聲波，適用于非接觸測量。激光探頭信號發(fā)生器與接收器產(chǎn)生特定頻率和波形的電信號，驅(qū)動超聲探頭產(chǎn)生超聲波。信號發(fā)生器信號接收器信號處理與分析電路接收超聲探頭反射或透射回來的信號，并將其轉(zhuǎn)換為電信號進行處理和分析。對接收到的信號進行濾波、放大、模數(shù)轉(zhuǎn)換等處理，提取有用信息進行分析和顯示。耦合劑作用與選擇耦合劑作用填充超聲探頭與被測物體之間的空氣間隙，提高超聲傳輸效率。01耦合劑選擇根據(jù)被測物體材料、表面狀況以及檢測要求選擇合適的耦合劑，常見有水、甘油、機油等。02耦合劑使用方法將適量耦合劑涂抹于超聲探頭與被測物體接觸面，確保超聲傳輸效果。0304核心檢測方法脈沖回波法原理原理說明脈沖回波法是一種基于超聲波在材料中傳播、反射和接收的原理來進行檢測的方法。當超聲波遇到異質(zhì)界面時，會發(fā)生反射和散射，通過測量反射波或散射波的時間、振幅和形態(tài)等參數(shù)，可以判斷材料內(nèi)部的缺陷。儀器設備優(yōu)點與局限脈沖回波法通常使用壓電換能器來發(fā)射和接收超聲波，同時需要配合高性能的示波器或數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)來記錄和分析信號。脈沖回波法具有高靈敏度、高分辨率和可測缺陷深度等優(yōu)點，但要求被檢測材料具有一定的聲阻抗和厚度，且檢測速度相對較慢。123穿透法是通過測量超聲波穿透被檢物體后的能量變化來檢測缺陷的。具體操作時，將探頭放置在被檢物體的一側(cè)發(fā)射超聲波，然后在另一側(cè)接收穿透后的超聲波，并測量其能量衰減情況。穿透法操作流程操作流程如果材料內(nèi)部存在缺陷，超聲波在傳播過程中會發(fā)生散射、吸收和反射等現(xiàn)象，導致穿透能量降低。因此，通過比較穿透前后的能量差異，可以判斷材料內(nèi)部是否存在缺陷。缺陷判斷穿透法適用于檢測厚度較大、衰減較小的材料，如金屬、塑料等。同時，穿透法還可以用于測量材料的厚度和聲速等參數(shù)。適用范圍TOFD技術(shù)特點TOFD原理TOFD（TimeofFlightDiffraction）是一種基于超聲波衍射原理的檢測技術(shù)。當超聲波遇到裂紋等缺陷時，會發(fā)生衍射現(xiàn)象，衍射波的傳播方向與入射波的方向不同，且傳播路徑較長。通過接收和分析這些衍射波，可以準確地確定缺陷的位置和大小。01缺陷定位準確TOFD技術(shù)能夠準確地確定缺陷的深度和位置，且檢測結(jié)果不受材料組織、晶粒大小等因素的影響。高分辨率由于TOFD技術(shù)利用衍射波進行檢測，因此具有極高的分辨率和定位精度，能夠檢測到非常小的缺陷。02TOFD技術(shù)適用于各種類型的材料和結(jié)構(gòu)的檢測，如焊縫、鑄件、復合材料等。同時，TOFD技術(shù)還可以與其他無損檢測技術(shù)結(jié)合使用，提高檢測效率和準確性。0401高分辨率05缺陷分析與應用常見缺陷信號特征裂紋夾雜氣泡分層超聲波在傳播過程中遇到裂紋時，會發(fā)生反射、散射和衍射，導致信號幅度變化，出現(xiàn)明顯的波形異常。夾雜物對超聲波的傳播造成阻礙，引起信號衰減和速度變化，表現(xiàn)為波形中的不連續(xù)或畸變。氣泡會散射超聲波，導致信號衰減和波形畸變，其影響程度與氣泡大小和分布有關。分層缺陷會導致超聲波在界面上發(fā)生反射和透射，使得信號幅度和波形發(fā)生變化，分層平行于超聲波傳播方向時最為明顯。工業(yè)檢測案例分析利用超聲波檢測鑄件中的縮孔、夾雜、裂紋等缺陷，確保鑄件質(zhì)量符合標準。鑄件檢測焊縫是結(jié)構(gòu)中常見的缺陷部位，超聲波檢測可發(fā)現(xiàn)焊縫中的裂紋、夾渣、未焊透等缺陷。復合材料因其各向異性特點，傳統(tǒng)檢測方法難以發(fā)現(xiàn)其內(nèi)部缺陷，而超聲波檢測具有較好的適應性。焊縫檢測針對在役設備如管道、壓力容器等，超聲波檢測可發(fā)現(xiàn)其內(nèi)部腐蝕、壁厚減薄、裂紋等缺陷，及時采取措施防止事故發(fā)生。在役設備檢測01020403復合材料檢測結(jié)果評估標準缺陷尺寸缺陷性質(zhì)缺陷位置檢測靈敏度根據(jù)超聲波檢測到的信號特征，可以推算出缺陷的大致尺寸，如長度、深度和寬度等。通過接收到的信號時間差和波速，可以計算出缺陷在工件中的位置，為后續(xù)修復提供準確信息。根據(jù)信號特征和缺陷回波類型，可以初步判斷缺陷的性質(zhì)，如裂紋、夾雜或氣泡等。檢測靈敏度反映了超聲波檢測系統(tǒng)的最小可檢缺陷尺寸，通常以信噪比或最小可檢缺陷尺寸來衡量。06技術(shù)發(fā)展前沿通過調(diào)整探頭中各個陣元的激勵和接收信號，實現(xiàn)超聲波束的偏轉(zhuǎn)和聚焦，提高檢測分辨率和靈活性。包括線陣、面陣等結(jié)構(gòu)，可根據(jù)檢測需求靈活配置探頭，實現(xiàn)復雜工件的全方位檢測。采用先進的成像算法，如合成孔徑成像、扇掃成像等，提高檢測結(jié)果的直觀性和準確性。廣泛應用于核工業(yè)、航空航天、鐵路交通等領域的無損檢測。相控陣超聲技術(shù)相控陣超聲原理相控陣探頭設計相控陣成像技術(shù)相控陣檢測應用自動化檢測系統(tǒng)自動化檢測意義提高檢測效率、降低人工成本、減少人為誤判，實現(xiàn)大規(guī)模、快速的無損檢測。自動化檢測系統(tǒng)組成包括超聲傳感器、信號采集與處理模塊、運動控制模塊、缺陷識別與評估模塊等。自動化檢測流程從工件上料、定位、掃描、數(shù)據(jù)采集、分析處理到結(jié)果輸出，實現(xiàn)全程自動化。自動化檢測關鍵技術(shù)如傳感器技術(shù)、信號處理技術(shù)、模式識別技術(shù)等，直接影響自動化檢測系統(tǒng)的性能。人工智能融合方向人工智能在無損檢測中的應用利用深度學習、機器學習等算法，提高檢測精度和效