超聲檢測技術原理與應用演講人：日期:目錄CONTENTS02設備與系統(tǒng)組成技術基礎理論01主要檢測方法分類03標準化操作流程05工業(yè)應用場景技術發(fā)展趨勢0406PART技術基礎理論01超聲波的物理特性超聲波的振動頻率高于人耳能聽到的范圍01通常超聲波的振動頻率在20kHz以上，人耳無法聽到。超聲波具有穿透性02超聲波可以在氣體、液體和固體中傳播，且傳播距離較遠。超聲波的衰減與頻率相關03頻率越高，超聲波在傳播過程中的衰減越大。超聲波具有反射、折射和衍射特性04超聲波在遇到不同介質(zhì)或介質(zhì)界面時會發(fā)生反射、折射和衍射現(xiàn)象。聲波與材料相互作用聲波在材料中的傳播特性聲波對材料的熱學作用聲波對材料的力學作用聲波對材料的化學效應聲波在不同材料中的傳播速度、衰減和散射特性各不相同。超聲波在材料中傳播時，會產(chǎn)生交變應力，導致材料質(zhì)點的振動和位移。超聲波在材料中傳播時，會引起材料內(nèi)部的摩擦和熱傳導，從而使材料局部溫度升高。超聲波的作用可以改變材料內(nèi)部的化學環(huán)境和化學反應速度。檢測信號特征分析信號的時域特征超聲波檢測信號的時域特征包括信號的振幅、頻率、相位等，可以用于判斷材料內(nèi)部缺陷的位置和大小。01信號的頻域特征通過對檢測信號進行頻譜分析，可以了解信號的頻率成分和能量分布，進而判斷材料的性質(zhì)和缺陷類型。02信號的相位特征相位是描述波形周期性的重要參數(shù)，通過相位分析可以判斷缺陷的位置和深度。03信號的噪聲與干擾超聲波檢測過程中可能會受到各種噪聲和干擾的影響，如材料內(nèi)部的散射、儀器噪聲等，需要采取相應的信號處理技術來提高檢測精度。04PART設備與系統(tǒng)組成02超聲探頭類型及原理利用壓電效應將電能轉換為超聲振動，再將其轉換為電信號接收。常見類型有單晶片探頭和雙晶片探頭。壓電晶體型機械振動型超聲陣列探頭通過機械振動產(chǎn)生超聲波，接收時將機械振動轉換為電信號。常見類型有電磁式探頭和靜電式探頭。由多個超聲單元排列而成，可以實現(xiàn)聲波束的聚焦和掃描，提高成像質(zhì)量。發(fā)射模塊產(chǎn)生高頻電信號，驅動超聲探頭振動，并發(fā)射超聲波。接收模塊接收探頭反射回來的超聲波，將其轉換為電信號，并進行初步的信號處理。信號處理模塊對接收到的信號進行放大、濾波、檢波等處理，提取出有用的信號特征。圖像處理模塊將處理后的信號轉換為圖像，并進行圖像的優(yōu)化、存儲和傳輸。儀器功能模塊解析數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)配置采樣頻率通道數(shù)量化位數(shù)存儲和傳輸設備指每秒鐘采集的數(shù)據(jù)點數(shù)，采樣頻率越高，圖像分辨率越高。指每個采樣點的數(shù)據(jù)位數(shù)，量化位數(shù)越高，圖像動態(tài)范圍越大。指超聲儀器可以同時處理的信號通道數(shù)，通道數(shù)越多，可以支持的探頭類型和功能越多。用于保存和傳輸超聲圖像和數(shù)據(jù)，如硬盤、閃存、DICOM網(wǎng)絡等。PART主要檢測方法分類03利用超聲波在介質(zhì)中的傳播特性，當遇到不同聲阻抗的界面時會發(fā)生反射的原理進行檢測。主要由超聲波發(fā)生器、探頭、接收器和顯示裝置等組成。檢測速度快、定位準確、操作簡便等。廣泛應用于金屬材料的內(nèi)部缺陷檢測、厚度測量等方面。脈沖反射法技術基本原理設備組成優(yōu)點應用領域穿透法檢測原理基本原理檢測方法優(yōu)點局限性利用超聲波在物體中的穿透能力，通過對穿透后的超聲波信號進行接收和分析，判斷物體的內(nèi)部質(zhì)量。通常采用兩個相對的探頭，一個發(fā)射超聲波，一個接收穿透后的超聲波。對材料的穿透能力強，可檢測較大厚度范圍內(nèi)的缺陷。對于復雜結構或衰減較大的材料，穿透效果較差。衍射時差法（TOFD）基本原理利用超聲波在缺陷處產(chǎn)生的衍射現(xiàn)象，通過測量衍射波的傳播時差來確定缺陷的位置和大小。01技術特點具有檢測精度高、缺陷定位準確、對缺陷的定性和定量檢測能力強等優(yōu)點。02設備要求需要高性能的超聲波發(fā)射和接收設備，以及復雜的數(shù)據(jù)處理和分析軟件。03應用領域主要用于金屬材料的高精度檢測，如核電、航空、航天等領域的在役檢查和質(zhì)量監(jiān)控。04PART工業(yè)應用場景04金屬構件缺陷檢測裂紋檢測焊接質(zhì)量檢測腐蝕程度評估金屬材料內(nèi)部缺陷檢測超聲檢測能夠高效發(fā)現(xiàn)金屬構件中的裂紋，包括細微的表面裂紋和內(nèi)部裂紋。通過超聲檢測可以判斷金屬構件的腐蝕程度，準確評估其剩余壽命。超聲檢測能夠檢測焊縫中的氣孔、夾渣、未熔合等缺陷，確保焊接質(zhì)量。超聲檢測可檢測金屬材料內(nèi)部的夾雜物、縮孔、疏松等缺陷，提高材料質(zhì)量。復合材料的無損評價纖維方向判斷超聲檢測可以準確判斷復合材料中纖維的排列方向，為材料設計提供依據(jù)。02040301纖維斷裂和基體開裂檢測超聲檢測可檢測復合材料中的纖維斷裂和基體開裂，及時預防材料失效。界面結合情況評估超聲檢測能夠評估復合材料中各層之間的結合情況，發(fā)現(xiàn)脫粘、分層等缺陷。復合材料內(nèi)部缺陷檢測超聲檢測可檢測復合材料內(nèi)部的孔隙、夾雜等缺陷，提高材料可靠性。管道焊縫質(zhì)量評估焊縫缺陷檢測超聲檢測能夠準確檢測管道焊縫中的氣孔、夾渣、未焊透等缺陷，提高焊縫質(zhì)量。焊縫結構評估超聲檢測可以評估焊縫的結構，包括焊縫的寬度、深度、形狀等參數(shù)。焊縫應力狀態(tài)分析超聲檢測可以分析焊縫的應力狀態(tài)，為焊接工藝的優(yōu)化提供參考。焊縫腐蝕程度評估超聲檢測可以評估焊縫的腐蝕程度，及時采取措施進行修復或更換。PART標準化操作流程05檢測前參數(shù)設置探頭選擇根據(jù)檢測目的和工件特性，選擇合適的探頭類型、頻率、陣元數(shù)等參數(shù)。01儀器設置根據(jù)探頭參數(shù)和檢測標準，設置儀器增益、濾波、檢波方式等參數(shù)。02校準與調(diào)試進行儀器校準和調(diào)試，確保檢測結果的準確性和可靠性。03耦合劑選擇根據(jù)檢測材料和探頭類型，選擇合適的耦合劑，以保證良好的聲耦合效果。04掃查路徑規(guī)劃原則掃查方向掃查間距掃查速度掃查順序根據(jù)工件形狀和檢測要求，確定掃查方向和掃查路徑，確保全面覆蓋被檢區(qū)域。根據(jù)檢測深度和工件復雜程度，合理選擇掃查速度，避免漏檢和誤檢。根據(jù)探頭特性和檢測要求，確定掃查間距，確保相鄰兩次掃查之間有足夠的重疊區(qū)域。按照一定順序進行掃查，通常從重要區(qū)域或易檢區(qū)域開始，逐步向其他區(qū)域擴展。數(shù)據(jù)記錄與報告規(guī)范數(shù)據(jù)記錄報告編寫報告審核報告存檔詳細記錄檢測過程中的各項參數(shù)和數(shù)據(jù)，包括探頭類型、儀器設置、掃查路徑、檢測結果等。根據(jù)檢測數(shù)據(jù)和標準，編寫檢測報告，包括檢測目的、檢測過程、檢測結果及分析和建議等內(nèi)容。由專業(yè)人員進行報告審核，確保報告的準確性和完整性。將檢測報告和相關數(shù)據(jù)存檔，以備后續(xù)查詢和追溯。PART技術發(fā)展趨勢06相控陣技術進展超聲相控陣技術原理通過控制陣列換能器的發(fā)射和接收信號的相位差，實現(xiàn)聲束的掃描和聚焦。相控陣技術優(yōu)點提高檢測速度、分辨率和靈敏度，同時可實現(xiàn)復雜結構件的檢測。相控陣技術局限性設備復雜度高、成本昂貴，且對檢測人員的專業(yè)技能要求較高。相控陣技術發(fā)展方向向更高頻率、更寬頻帶、更大規(guī)模陣列方向發(fā)展，同時與智能化技術相結合，提高檢測效率和準確性。智能化檢測系統(tǒng)智能化檢測系統(tǒng)概念集超聲檢測、信號處理、人工智能等技術于一體的自動化檢測系統(tǒng)。01智能化檢測系統(tǒng)功能可實現(xiàn)自動檢測、識別、定位和評估缺陷，同時減少人為干預，提高檢測效率和準確性。02智能化檢測系統(tǒng)發(fā)展趨勢向更高程度的自動化、智能化方向發(fā)展，同時注重與其他無損檢測技術的融合，實現(xiàn)綜合檢測。03智能化檢測系統(tǒng)應用領域已廣泛應用于航空航天、鐵路交通、建筑等領域，未來將進一步拓展至更多領域。04包括超聲檢測人員資質(zhì)、設備性能、檢測方法、缺陷評定等方面的標準。現(xiàn)有超聲檢測標準將更加注重超聲檢測技術的創(chuàng)新性、實用性和國際化，同時加強與其他無損