教學(xué)課件第四單元超聲波探傷.ppt

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1、第四單元超聲波探傷綜合知識(shí)模塊一超聲波探傷的基本原理【重點(diǎn)】超聲波的性質(zhì)【難點(diǎn)】超聲波的波型【授課方式】講授【教學(xué)內(nèi)容】能力知識(shí)點(diǎn)1超聲波基本原理能力知識(shí)點(diǎn)2超聲波的性質(zhì)能力知識(shí)點(diǎn)3超聲波的衰減能力知識(shí)點(diǎn)1超聲波探傷基本原理超聲波探傷是利用超聲波在物體中的傳播、反射和衰減等物理特性來發(fā)現(xiàn)缺陷的一種無損檢測(cè)方法。主要用于檢測(cè):金屬材料和部分非金屬材料的內(nèi)部缺陷。特點(diǎn)：1）超聲波探傷具有成本低、操作方便、檢測(cè)厚度大、對(duì)人和環(huán)境無害等突出優(yōu)點(diǎn)。2）探傷不直觀、難以確定缺陷的性質(zhì)、評(píng)定結(jié)果在很大程度上受操

2、作者技術(shù)水平和經(jīng)驗(yàn)的影響及不能給出永久性記錄等缺點(diǎn)。1、超聲波的波型（1）縱波質(zhì)點(diǎn)振動(dòng)方向與波傳播方向一致的波稱為縱波或壓波，用符號(hào)L表示。縱波可在固體、液體和氣體介質(zhì)中傳播。（2）橫波質(zhì)點(diǎn)振動(dòng)方向與波傳播方向垂直的波稱為橫波，用符號(hào)S表示。橫波只在固體介質(zhì)中傳播。（3）表面波僅在固體表面?zhèn)鞑デ医橘|(zhì)表面質(zhì)點(diǎn)做橢圓運(yùn)動(dòng)的聲波，稱為表面波，用符號(hào)R表示。能力知識(shí)點(diǎn)1超聲波探傷基本原理2．超聲波的聲速與波長（1）超聲波的聲速單位時(shí)間內(nèi)超聲波傳播的距離即超聲波的聲速。用符號(hào)“c”表示。（2）超聲波波長在超

3、聲波的傳播方向上相位相同的相鄰兩質(zhì)點(diǎn)間的距離稱為超聲波的波長，用符號(hào)“λ”表示。（3）聲速、波長和頻率之間的關(guān)系c=?λ能力知識(shí)點(diǎn)1超聲波探傷基本原理3．超聲波的產(chǎn)生與接收（1）逆壓電效應(yīng)與超聲波的產(chǎn)生逆壓電效應(yīng)：壓電晶片兩面施加高頻的交變電場(chǎng)，以致在晶片的厚度方向上出現(xiàn)相應(yīng)的壓縮和伸長變形的現(xiàn)象。（2）壓電效應(yīng)與超聲波的接收能力知識(shí)點(diǎn)1超聲波探傷基本原理能力知識(shí)點(diǎn)2超聲波的性質(zhì)超聲波具有以下幾方面的性質(zhì)：一、有良好的指向性1、直線性超聲波的波長很短（毫米數(shù)量級(jí)），因此它在彈性介質(zhì)中能象光波一樣沿

4、直線傳播，并符合幾何光學(xué)規(guī)律。2、束射性聲源發(fā)生的超聲波能集中在一定區(qū)域（稱為超聲場(chǎng)）定向輻射。能力知識(shí)點(diǎn)2超聲波的性質(zhì)二、異質(zhì)界面上的透射、反射、折射和波型轉(zhuǎn)換1、垂直入射異質(zhì)介面時(shí)的透射、反射和繞射固-氣界面K≈100%,因此探傷中良好的耦合是一個(gè)必要條件。2、傾斜入射異質(zhì)界面時(shí)的反射、折射、波型轉(zhuǎn)換第一臨界角（α1m）第二臨界角(α2m)能力知識(shí)點(diǎn)2超聲波的性質(zhì)由第一、第二臨界角的物理意義可知：1）當(dāng)α＜α1m時(shí)，第Ⅱ種介質(zhì)中同時(shí)存在著折射縱波和折射橫波，這種情況在探傷中不采用。2）當(dāng)α1m

5、≤α＜α2m時(shí)，第Ⅱ種介質(zhì)中只存在折射橫波,這是常用的斜探頭的設(shè)計(jì)原理和依據(jù),也是橫波探傷的基本條件。3)當(dāng)α≥α2m時(shí)，第Ⅱ種介質(zhì)中既無折射縱波又無折射橫波,但這時(shí)在第Ⅱ種介質(zhì)表面形成表面波,這是常用表面波探頭的設(shè)計(jì)原理和依據(jù)。能力知識(shí)點(diǎn)3超聲波的衰減超聲波在介質(zhì)傳播過程中，其能量隨著傳播距離的增加而逐漸減弱的現(xiàn)象稱為超聲波的衰減。引起超聲波衰減的原因主要有以下三個(gè)方面：1．散射引起的衰減超聲波在傳播過程中，在介質(zhì)內(nèi)部如遇到阻抗不同的界面，則會(huì)在界面上產(chǎn)生散亂反射、折射和波形轉(zhuǎn)換，從而聲波的能量

6、，此衰減成為散射衰減。衰減程度取決與晶粒大小與超聲波波長之比。2．介質(zhì)吸收性引起的衰減超聲波的傳播過程是以介質(zhì)質(zhì)點(diǎn)的機(jī)械振動(dòng)二進(jìn)行的，由于質(zhì)點(diǎn)的相對(duì)運(yùn)動(dòng)和相互摩擦，使部分的超聲波能量轉(zhuǎn)變成熱能，此種形式的超聲波能量的衰減為介質(zhì)吸收性引起的衰減。3．聲束擴(kuò)散引起的衰減超聲波在傳播過程中會(huì)擴(kuò)散，隨著傳播距離的增加，擴(kuò)散的程度也將增加。擴(kuò)散導(dǎo)致波束截面增大，從而使單位面積上聲能減小，這種形式引起的超聲波能量衰減成為聲束擴(kuò)散引起的衰減。本課小結(jié)1.超聲波的波型橫波、縱波、表面波。2.超聲波的性質(zhì)第一臨界角

7、第二臨界角課后作業(yè)1．何謂超聲波？它有哪些重要特性？2．超聲波是如何產(chǎn)生的？3．超聲波的波長、頻率與聲速的相互關(guān)系是怎樣的？4．什么是波型轉(zhuǎn)換？波型轉(zhuǎn)換的發(fā)生與哪些因素有關(guān)？綜合知識(shí)模塊二超聲波探傷設(shè)備簡介【重點(diǎn)】超聲波探傷儀【難點(diǎn)】超聲波探傷儀的性能【授課方式】講授【教學(xué)內(nèi)容】能力知識(shí)點(diǎn)1超聲波探頭能力知識(shí)點(diǎn)2超聲波探傷儀能力知識(shí)點(diǎn)3試塊能力知識(shí)點(diǎn)1超聲波探頭超聲波探傷設(shè)備一般由超聲波探傷儀、探頭和試塊組成。超聲波探頭又稱壓電超聲換能器，是實(shí)現(xiàn)電-聲能量相互轉(zhuǎn)換的能量轉(zhuǎn)換器件。一、探頭的種類由于

8、工件形狀和材質(zhì)、探傷目的及探傷條件等不同,因而將使用各種不同形式的探頭。在焊縫探傷中常用的探頭有以下幾種：1．直探頭聲束重直于被探工件表面入射的探頭稱為直探頭。它可發(fā)射和接收縱波。組成:壓電元件、吸收塊、保護(hù)膜和殼體等。能力知識(shí)點(diǎn)1超聲波探頭1）壓電元件由壓電晶片經(jīng)過極化和涂上電極制成。在壓電晶片上涂上電極的目的：使供給晶片的電壓能夠均勻分布。2）吸收塊由環(huán)氧樹脂和鎢粉制成，澆注在晶片背面上。作用：吸收雜波，并使晶片在激勵(lì)電脈結(jié)束后，將聲能很快損耗掉而停止振動(dòng)，以便接收反射回波。3