超聲波探傷課件.ppt

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1、超聲檢測(cè)董金華IBCC160816圓盤(pán)源輻射的縱波聲場(chǎng)圓平面晶片輻射聲源的中心軸線(xiàn)上的聲壓分布，在距聲源較近處，由于壓電晶片上的各個(gè)點(diǎn)輻射源到軸線(xiàn)上同一點(diǎn)的聲波的相位差會(huì)引起聲波的干涉現(xiàn)象而使得瞬時(shí)聲壓存在著若干個(gè)周期性的極大值和極小值，這使得不同的點(diǎn)上的聲壓變化很大，由該區(qū)域的回波信號(hào)無(wú)法正確獲取缺陷的有關(guān)信息。該區(qū)域被稱(chēng)為超聲近場(chǎng)區(qū)。近場(chǎng)區(qū)長(zhǎng)度N波源軸線(xiàn)上最后一個(gè)聲壓極大值至波源的距離稱(chēng)為近場(chǎng)區(qū)長(zhǎng)度，用N表示。當(dāng)D?2λ，有N=(D2-λ2)/4λ=D2/4λ盡量避免在近場(chǎng)區(qū)探傷定量。當(dāng)距波源距離X＞3N時(shí)，聲壓與距離間的關(guān)系接近線(xiàn)性

2、，近似球面波的規(guī)律。聲束指向性θ表征聲源輻射場(chǎng)特征的另一個(gè)重要特性是聲束的指向性。聲源向一個(gè)確定的方向集中輻射超聲波束的性質(zhì)就是聲源的聲束指向性。聲束指向性反映了聲場(chǎng)中聲能的集中程度和幾何邊界。超聲探傷要求定量定位所用的超聲場(chǎng)必須具有良好的聲束指向性。主聲束的邊界與聲源軸線(xiàn)的夾角就稱(chēng)為半擴(kuò)散角，通常用θ表示。半擴(kuò)散角θ若聲束半擴(kuò)散角越小，則超聲波的輻射能量越集中，聲束指向性就越好，對(duì)缺陷的定位精度越高，對(duì)不同缺陷分辨力及檢測(cè)的靈敏度也越高。直徑為D的圓形晶片激發(fā)波長(zhǎng)為的超聲波時(shí)的半擴(kuò)散角表示為θ=70λ/D(度)邊長(zhǎng)為a的正方晶片激發(fā)波長(zhǎng)

3、為超聲波時(shí)的半擴(kuò)散角表示為θ=57λ/a(度)非擴(kuò)散區(qū)b在波源附近存在著這樣一個(gè)區(qū)域，聲波并沒(méi)有擴(kuò)展，聲束可以看成是一個(gè)圓柱體，離波源不同距離處的平均聲壓基本不變，就稱(chēng)為非擴(kuò)散區(qū)。非擴(kuò)散區(qū)是一個(gè)圓柱形區(qū)域，其長(zhǎng)度b=1.64N，N為近場(chǎng)區(qū)長(zhǎng)度。在非擴(kuò)散區(qū)（x≤b），超聲波的波陣面為平面，形成平面波聲場(chǎng)，其聲壓不隨與聲源的距離的變化而變化。當(dāng)x>b時(shí)，超聲波聲束擴(kuò)展；當(dāng)x>3N時(shí)，超聲波聲束以球面波傳播。超聲場(chǎng)的擴(kuò)散一、概述1、儀器的作用2、儀器的分類(lèi)第三章儀器、探頭和試塊第一節(jié)超聲波探傷儀脈沖波連續(xù)波調(diào)頻波A型顯示B型顯示C型顯示單通道多

4、通道按超聲波的連續(xù)性分類(lèi)按顯示方式分類(lèi)按通道分類(lèi)A型顯示是一種波形顯示，探傷儀的屏幕的橫坐標(biāo)代表聲波的傳播距離，縱坐標(biāo)代表反射波的幅度。由反射波的位置可以確定缺陷位置，由反射波的幅度可以估算缺陷大小。B型顯示是一種圖象顯示，屏幕的橫坐標(biāo)代表探頭的掃查軌跡，縱坐標(biāo)代表聲波的傳播距離，因而可直觀地顯示出被探工件任一縱截面上缺陷的分布及缺陷的深度。C型顯示也是一種圖象顯示，屏幕的橫坐標(biāo)和縱坐標(biāo)都代表探頭在工件表面的位置，探頭接收信號(hào)幅度以光點(diǎn)輝度表示，因而當(dāng)探頭在工件表面移動(dòng)時(shí)，屏上顯示出被探工件內(nèi)部缺陷的平面圖象，但不能顯示缺陷的深度。二、超

5、聲波探傷儀工作原理A型顯示探傷儀同步電路發(fā)射電路掃描電路接收放大電路電源TBF主要組成部分及作用同步電路：掃描電路：發(fā)射電路：接收電路：顯示電路：電源：同步電路產(chǎn)生數(shù)十至數(shù)千個(gè)脈沖，觸發(fā)探傷儀掃描電路和發(fā)射電路掃描電路產(chǎn)生鋸齒波電壓，加在示波管水平偏轉(zhuǎn)板上發(fā)射電路產(chǎn)生幾百至上千伏的電脈沖，加于發(fā)射探頭，激勵(lì)壓電晶片振動(dòng)，發(fā)射超聲波接收電路由衰減器、射頻放大器、檢波器和視頻放大器等組成主要控制旋鈕及功能工作方式選擇發(fā)射強(qiáng)度衰減器增益深度范圍脈沖位移(延遲)抑制數(shù)字探傷儀的特征與應(yīng)用常用的A掃描數(shù)字超聲儀，穩(wěn)定性好，使用方便超聲儀器使用要點(diǎn)(

6、1)開(kāi)啟電源(2)工件測(cè)厚(3)測(cè)入射點(diǎn)(4)測(cè)折射角(5)掃描比例(6)DAC曲線(xiàn)(7)粗探在先(8)細(xì)探在后(9)指示長(zhǎng)度(10)平行檢查(11)校準(zhǔn)兩點(diǎn)(12)關(guān)機(jī)清場(chǎng)第三節(jié)探頭探頭的作用、原理一、壓電效應(yīng)——某些晶體材料在交變拉壓應(yīng)力作用下，產(chǎn)生交變電場(chǎng)的效應(yīng)稱(chēng)為正壓電效應(yīng)。反之，當(dāng)晶體材料在交變電場(chǎng)作用下，產(chǎn)生伸縮變形的效應(yīng)稱(chēng)為逆壓電效應(yīng)。正、逆壓電效應(yīng)通稱(chēng)為壓電效應(yīng)。二、壓電材料主要性能壓電應(yīng)變常數(shù)d33壓電電壓常數(shù)g33介電常數(shù)ε機(jī)電耦合系數(shù)K機(jī)械品質(zhì)因子θm頻率常數(shù)N居里溫度Tcd33=——(m/V)ΔtUg33=——(V

7、m/N)Uppε=C——tAK=——————轉(zhuǎn)換的能量輸入的能量θm=——E貯E損N=tfo=CL/2超聲波探頭對(duì)晶片的要求機(jī)電耦合系數(shù)K較大，以便獲得較高的轉(zhuǎn)換效率；機(jī)械品質(zhì)因子θm較小，以便獲得較高的分辨率和較小的盲區(qū)；壓電應(yīng)變常數(shù)d33和壓電電壓常數(shù)g33較大，以便獲得較高的發(fā)射、接收靈敏度；頻率常數(shù)N較大，介電常數(shù)ε較小，以便獲得較高的頻率；居里溫度Tc較高，聲阻抗Z適當(dāng)三、探頭種類(lèi)和結(jié)構(gòu)直探頭斜探頭表面波探頭雙晶探頭聚焦探頭高溫探頭、電磁探頭……探頭種類(lèi)和結(jié)構(gòu)直探頭用于發(fā)射和接收縱波，主要用于探測(cè)與探測(cè)面平行的缺陷，如板材、鍛件

8、探傷等。探頭種類(lèi)和結(jié)構(gòu)斜探頭可分為縱波斜探頭、橫波斜探頭和表面波斜探頭，常用的是橫波斜探頭。橫波斜探頭主要用于探測(cè)與探測(cè)面垂直或成一定角度的缺陷，如焊縫、汽輪機(jī)葉輪等。當(dāng)斜探頭的入射角大于或等