無損檢測基礎知識ABC無損檢測基礎知識ABC超聲波探傷基礎聲波是機械波的一種。按頻率的不同可以分為：1.可聞聲波20Hz≤f≤20000Hz(頻率、音量關系)2.次聲波f<20Hz3.超聲波f>20000Hz，工業探傷最常用的頻段為0.5MHz~10MHz從樂器到人與人說話的聲音講解頻率即音調的概念ABC超聲波探傷基礎聲波是機械波的一種。按頻率的不同可以分為：AB超聲波探傷基礎頻率用字母“f”表示頻率的單位為“赫茲”用字母“Hz”表示赫茲（Hz）換算關系為：1MHz=106Hz或1Hz=10-6MHzABC超聲波探傷基礎頻率用字母“f”表示ABC超聲波探傷基礎一、超聲波探傷的特點（一）超聲波探傷優點：1.指向性好超聲波波長很短，像光波一樣，可以定向發射，因而能方便、準確地對缺陷定位。

2.穿透力強超聲波能量高，在大多數介質中傳播時能量損失小，在一些金屬材料中傳播時，其穿透能力可達數米。

ABC超聲波探傷基礎一、超聲波探傷的特點ABC超聲波探傷基礎（一）超聲波探傷優點3.靈敏度高一個存在于鋼中的空氣分層厚度為10－6mm，反射率可超過21%，當分層厚度在10－5mm以上時，反射率可超過94%。4.適用面廣可檢測金屬、非金屬、復合材料等多種材料制件的檢測；采用多種波型以及各種探頭作不同方向的探測，能探出工件內部和表面各種取向的缺陷。ABC超聲波探傷基礎（一）超聲波探傷優點ABC超聲波探傷基礎（一）超聲波探傷的優點5.高效低價檢測速度快，在較短的時間內就可完成對工件的檢測，僅耗損少量電能和耦合劑。

ABC超聲波探傷基礎（一）超聲波探傷的優點ABC超聲波探傷基礎（二）超聲波探傷缺點：1.檢測結果受人為影響對試件中缺陷的發現與評價，主要取決于探傷人員對儀器的調節和判斷。2.探測面狀態影響檢測探測表面要求制備，不良的探測面影響傷損檢測靈敏度。ABC超聲波探傷基礎（二）超聲波探傷缺點：ABC超聲波探傷基礎（二）超聲波探傷缺點3.工件狀態影響檢測結果工件形狀過于復雜，材料晶粒和組織不均勻對探傷結果均有一定的影響。

4.定量精度差探測出缺陷的當量或延伸度與實際缺陷大小均有一定的誤差。ABC超聲波探傷基礎（二）超聲波探傷缺點ABC超聲波探傷基礎二、超聲波的產生人們把聲源振動在介質（如空氣等）中的傳播過程，稱為波動，簡稱波

。

波是物質的一種運動形式，可分為電磁波和機械波兩類。產生機械波需要兩個必要條件：一是要有作機械振動的振源；二是要有能傳遞機械振動的彈性介質。

ABC超聲波探傷基礎二、超聲波的產生ABC超聲波探傷基礎二、超聲波的產生在超聲波探傷中應用最廣的是利用某些壓電材料（石英、鋯鈦酸鉛等）的壓電效應，來實現超聲波的發生和接收。超聲波在傳播過程中，實際上只是振動能量的傳播，并沒有產生物質的遷移，介質質點本身僅限于平衡位置附近振動。ABC超聲波探傷基礎二、超聲波的產生ABC超聲波探傷基礎（一）超聲波常見的三種分類方式:

1.按質點的振動方向分類根據波動傳播時介質質點的振動方向與波的傳播方向不同，可將超聲波分為縱波（壓縮波）、橫波（剪切波）、表面波（瑞利波）、蘭姆波等。ABC超聲波探傷基礎（一）超聲波常見的三種分類方式:ABC超聲波探傷基礎縱波、橫波、表面波、蘭姆波定義ABC波的類型質點振動特點（定義）傳播介質應用縱波L介質質點振動方向平行于波的傳播方向固體、液體和氣體鋼板、鍛件探傷等橫波S介質質點振動方向垂直于波的傳播方向固體焊縫、鋼管探傷等表面波R在介質表面傳播時介質表面質點作橢圓運動，橢圓長軸垂直于波的傳播方向，短軸平行于波的傳播方向固體鋼板、鍛件、鋼管探傷等蘭姆波對稱型（S型）薄板中心質點作縱向運動，上下表面質點作相位相反并對稱于中心的橢圓運動固體（厚度與波長相當的薄板）厚度＜6mm非對稱型（A型）薄板中心質點作橫向運動，上下表面作相位相同的橢圓運動固體（厚度與波長相當的薄板）厚度＜6mm超聲波探傷基礎縱波、橫波、表面波、蘭姆波定義ABC波的類型質超聲波探傷基礎縱波的傳播圖譜ABC在鋼軌探傷中0°探頭就是使用的縱波。超聲波探傷基礎縱波的傳播圖譜ABC在鋼軌探傷中0°探頭就是使超聲波探傷基礎橫波的傳播圖譜ABC問題:橫波不能在液體中傳播，橫波探傷時為什么可使用耦合劑；使用不同的耦合劑對最后的折射角是否會產生影響？在鋼軌探傷中70°、37探頭就是使用的橫波。超聲波探傷基礎橫波的傳播圖譜ABC問題:橫波不能在液體中傳播超聲波探傷基礎（一）超聲波常見的三種分類方式:

2.按振動持續時間分類

根據波源振動持續時間的長短，超聲波可分為連續波和脈沖波兩種。其中連續波是指波源持續不斷地振動所輻射的波，常用于穿透法探傷和共振法測厚。而脈沖波則指波源振動持續時間很短（微秒級1μｓ＝10－6ｓ）、間歇輻射的波，超聲波探傷中廣泛采用的就是脈沖波。ABC超聲波探傷基礎（一）超聲波常見的三種分類方式:ABC超聲波探傷基礎連續波與脈沖波圖譜

ABC超聲波探傷基礎連續波與脈沖波圖譜ABC超聲波探傷基礎（一）超聲波常見的三種分類方式：3.按波的形狀分類波形是根據波陣面的形狀來區分的，所謂波陣面，是指同一時刻介質中振動相位相同的所有質點聯成的面。根據波陣面形狀的不同，波又可以分為三種：平面波、柱面波和球面波ABC超聲波探傷基礎（一）超聲波常見的三種分類方式：ABC超聲波探傷基礎平面波、柱面波和球面波圖譜

ABC超聲波探傷基礎平面波、柱面波和球面波圖譜ABC超聲波探傷基礎不同波形分類及特性

ABC波形特性平面波1．無限大平面（即波長與聲源尺寸相比可忽略不計）作簡諧振動時，在各向同性的彈性介質中傳播的波2．如不考慮介質吸收波的能量，聲壓不隨聲源的距離而變化球面波1．聲源為點狀球體，波陣面是以聲源為中心的球面2．聲強與距聲源距離的平方成反比柱面波1．聲源為一無限長的線狀直柱，波陣面是同軸圓柱面2．聲強與距聲源的距離成反比超聲波探傷基礎不同波形分類及特性ABC波形特超聲波探傷基礎（二）超聲波超聲波的基本參數

1.振幅（A）從平衡位置到振動最大位移之間的距離。2.周期（T）質點完成一次全振動所需要的時間。3.頻率（f）質點在單位時間內完成全振動的次數。ABC超聲波探傷基礎（二）超聲波超聲波的基本參數ABC超聲波探傷基礎（二）超聲波超聲波的基本參數

按照以上的定義，容易看出：頻率與周期是互為倒數的，即：從定義中可以看出：周期是時間量，通常單位為秒(s)，在超聲波探傷中，則通常使用微秒為單位（μs）。周期單位換算關系：1s=106μs或1μs=10-6sABC超聲波探傷基礎（二）超聲波超聲波的基本參數ABC超聲波探傷基礎超聲波超聲波的基本參數

4.波長（λ）同一波線上相鄰兩振動相位相同的質點間的距離稱為波長。5.聲速（C）聲波在彈性介質中，單位時間內所傳播的距離，也可稱為波速。

單位為米/秒（m/s）或千米/秒（km/s）。波長、聲速和頻率之間的關系式：ABC超聲波探傷基礎超聲波超聲波的基本參數ABC超聲波探傷基礎（三）超聲場及其特征值

1.超聲場概述超聲場充滿超聲波的空間。

N表示直探頭的近場區長度；D表示為圓形壓電晶片的直徑；λ表示超聲波波長；A表示方晶片（或矩形晶片）面積。

ABC超聲波探傷基礎（三）超聲場及其特征值ABC超聲波探傷基礎（三）超聲場及其特征值

2.波束指向性與指向角（θ0）

超聲波能量集中在一定區域并向一個方向輻射的現象稱為波束指向性。非擴散的區域為近場長度（N）的1.67倍，大于1.67N為擴散區。ABC超聲波探傷基礎（三）超聲場及其特征值ABC超聲波探傷基礎（三）超聲場及其特征值

2.波束指向性與指向角（θ0）

對圓盤聲源輻射的縱波聲場，其聲束聲束指向角（θ0）計算式如下：式中：D-為晶片的直徑；λ-為超聲波波長

ABC超聲波探傷基礎（三）超聲場及其特征值ABC超聲波探傷基礎（三）超聲場及其特征值

3.超聲場的特征值描述超聲場的特征值主要有聲壓、聲強和聲阻抗。（1）聲壓超聲場中某一點某一瞬時所具有的壓強（P1）與該點沒有超聲波存在時的靜態壓強（P0）之差稱為該點的聲壓（P）。

ABC超聲