1、超声波无损检测方法应用探讨摘 要：本文对超声波无损检测的现状原理进行介绍，并对超声波传感器内部结构进行说明，以及超声波无损检测的几种检测方法，相比较其他的检测方法，超声波无损检测技术具有对缺陷定位更准确更深入的优势。 关键词超：声波 无损检测 1 超声波无损检测现状及原理 现状：超声波无损检测技术是国内外应用最广泛、使用频率最高且发展较快的无损检测技术，主要体现在改进产品质量、产品设计、加工制造、成品检测及设备服役的各个阶段保证设备的可靠性和安全性。在现代无损检测技术中，超声成像技术是一种令人瞩目的新技术，超声图像可以提供直观和大量的信息，对检测物品中存在的缺陷可以减少人为干扰，有效提高无损检
2、测的可靠性，是定量无损检测的重要工具。 原理：超声波无损检测主要是基于超声波在试件中的传播特性，声源产生超声波，采用一定的方式使超声波进入试件后；超声波在试件中传播并与试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；改变后的超声波通过检测设备被接受，并可对其进行处理和分析，根据接受超声波的特征，评估试件本身及其内部是否存在缺陷及缺陷的特性。 2 超声波无损检测方法应用 2.1 超声波传感器在无损检测中的应用 可闻声波是人们能听到的声音，由物体震动产生，它的频率在20Hz20kHz 范围内。于 20Hz 称为次声波，人耳虽然听不到但与人体器官发生共振，频率超过 20kHz 称为超声波，
3、检测中常用的超声波频率范围为几十 kHz 到几十 MHz，超声波是一种在弹性介质中的机械震荡波，它的传播波型主要可分为纵波、横波、表面波等三种，超声波具有以下基本特性：传播速度与介质的密度，弹性特性和环境条件有关，通过两种不同介质时，会产生反射和折射现象，随着介质中传播距离的增加，介质吸收能量，使超声波的强度有所衰减，超声波传感器利用晶体的压电效应和电致伸缩效应，将电和能相互转换，实现对各种参量的测量，超声波传感器配上不同电路制成各种超声波仪器和装置，广泛应用于工业生产等许多领域。超声波无损探伤具有应用方便、适用性强、准确率高，易自动化等许多优点。 2.2 超声波传感器的主要作用和结构 超声波
4、传感器是一种可逆换能器，超声波换能器又称超声波探头，超声波换能器的主要工作原理有压电式、磁致伸缩式、电磁式等。在检测技术中主要采用压电式。超声波探头的主要作用是：一个电声换能器，并能将反射回来的声波转换成电脉冲；控制超声波的传播方向和能量集中的程度，当改变探头的入射角或改变超声波的扩散角时，可使声波的主要能量按不同的角度射入介质内部或改变声波的指向性，提高分辨率；实现波型转换，控制工作频率，适用于不同的工作条件，超声波探头又分为直探头、斜探头、双探头、表面波探头等。 超声波探头与被测物体接触时，探头与被测物体表面间存在一层空气薄层，空气将引起三个界面间强烈的杂乱反射波，造成干扰，并造成很大的衰
5、减。为此并需将接触面之间的空气排挤掉，使超声波能顺利的入射到被测介质中，在工业中，经常使用一种称为耦合剂的液体物质，使之充满在接触层中，起到传递超声波的作用。常用的耦合剂有水、机油、甘油等。 超声波探伤是目前应用十分广泛的无损探伤技术中的一种主要检测手段，它既可以检测材料表面缺陷，又可以检测内部几米深的缺陷。但缺点是对工作表面要求平滑，要求富有经验的检测人员才能辨别缺陷种类，超声波探伤适用于厚度较大的零件检验。 3 超声波无损探伤的方法 到目前为止，已经应用的利用超声波探伤进行无损检测的方法主要有以下几种： 超声波探伤的方法很多，最常用的是脉冲反射法。一般在均匀的材料中，缺陷的存在将造成材料的
6、不连续，这种不连续往往又造成声阻抗的不一致，由反射定理可知，超声波在两种不同声阻抗的介质的交界面上将会发生反射，反射回来的能量的大小与交界面两边介质声阻抗的差异和交界面的取向、大小有关。脉冲反射式超声波探伤仪就是根据这个原理设计的。脉冲反射法根据超声波波形的不同又分为纵波探伤、横波探伤和表面波探伤。 目前便携式的脉冲反射式超声波探伤仪大部分是 A 扫描方式的，所谓 A 扫描显示方式即显示器的横坐标是超声波在被检测材料中的传播时间或者传播距离，纵坐标是超声波反射波的幅值。譬如，在一个钢工件中存在一个缺陷，由于这个缺陷的存在，造成了缺陷在钢材料之间形成了一个不同介质之间的交界面，交界面之间的声阻抗
7、不用，当发射的超声波遇到这个界面之后，就会发生发射，反射回来的能量又被探头接受到，在显示屏幕中横坐标的一定的位置就会显示出来一个反射波的波形，横坐标的这个位置就是缺陷在被检测材料中的深度。这个反射波的长度和形状因不同的缺陷而不同，反应了缺陷的性质。 4 结论 超声波无损检测技术有其不同与其他无损检测技术的优点，其灵敏度高，应用范围广，穿透能力强，灵活性好，对缺陷的定位准确。由于超声波无损检测的设备简单轻便，能更好的应用于户外检测，随着超声波检测技术的不断研发创新，在不久的将来，超声波无损检测技术因其独特的特性必将有更加广泛的前景。 参考文献 1王升贵，刘尹霞超声波传感器在无损探伤中的应用，科技信息2007（13）：84、93 2孟立凡. 传感器原理及应用. 北京：国防工业出版社，2005
