超聲波檢測技術在(2)

1、超聲波檢測技超聲波檢測技術的術的應用應用超聲波是什么超聲波是什么 超聲波是一種頻率高于20000赫茲的聲波，它的方向性好，穿透能力強，易于獲得較集中的聲能，在水中傳播距離遠，可用于測距、測速、清洗、焊接、碎石、殺菌消毒等。在醫(yī)學軍事、工業(yè)、農業(yè)上有很多的應用。超聲波因其頻率下限大于人的聽覺上限而得名。 科學家們將每秒鐘振動的次數(shù)稱為聲音的頻率，它的單位是赫茲(Hz)。我們人類耳朵能聽到的聲波頻率為20Hz-20000Hz。因此，我們把頻率高于20000赫茲的聲波稱為超聲波。通常用于醫(yī)學診斷的超聲波頻率為1兆赫茲-30兆赫茲。超聲波相關產品超聲波相關產品超聲振動篩超聲波洗衣機雷達超聲捕獵機 超聲

2、波的特點超聲波的特點方向性好方向性好在大多數(shù)介質中傳播時在大多數(shù)介質中傳播時傳播能量損失小，傳播傳播能量損失小，傳播距離大，穿透能力強。距離大，穿透能力強。在一些金屬材料中在一些金屬材料中其穿透能力可達數(shù)米。其穿透能力可達數(shù)米。穿透能穿透能力強力強超聲波探傷預率遠高于超聲波探傷預率遠高于聲波，而能量與聲波，而能量與頻率平頻率平方成正比。超聲檢測的方成正比。超聲檢測的工作頻率遠高于聲波的工作頻率遠高于聲波的頻率。頻率。在超聲波探傷中，特別在超聲波探傷中，特別是超聲波脈沖反射法探是超聲波脈沖反射法探傷中。利用了超聲波具傷中。利用了超聲波具有幾何聲學的一些特點有幾何聲學的一些特點，如在介質中直線傳播

3、，如在介質中直線傳播，遇界面產生反射、折，遇界面產生反射、折射和波型轉換等射和波型轉換等能能 量量 高高反射、折反射、折射和波型射和波型的轉換的轉換 具有像光波具有像光波 一樣定向一樣定向束束射的射的特性。超聲波是特性。超聲波是頻率很高、波長很短的頻率很高、波長很短的機械波，在無損探傷中，機械波，在無損探傷中，使用的波長為毫米數(shù)量使用的波長為毫米數(shù)量級。級。 2 2、超聲波的分類超聲波的分類 超聲波探傷方法超聲波探傷方法超聲檢測的方法很多，可按原理、波型和使用探頭的數(shù)目及探頭接觸方式來分類。按原理分類，有脈沖反射法、穿透法和共振法；按顯示方式分類，有A型顯示、B型顯示和C型顯示；按波型分類，有

4、縱波法、橫波法、表面波法和板波法；按探頭數(shù)目分類，有單探頭法、雙探頭法和多探頭法；按耦合方式分類，有接觸法和液浸法；按入射角度分類，有直射聲束法和斜射聲束法。 一、脈沖反射法一、脈沖反射法 超聲波以持續(xù)極短的時間發(fā)射脈沖到被檢試件內，根據(jù)反射波來檢測試件缺陷的方法，稱為脈沖反射法。 按照判斷缺陷情況的回波性質，脈沖反射法還可分為缺陷回波法、底面回波高度法、底面多次回波法三種。 （1）缺陷回波法 根據(jù)儀器示波屏上顯示的缺陷探傷圖形進行判斷的探傷，稱為缺陷回波法。該方法是反射法的基本方法。 （2）底面回波高度法 當試件的材質和厚度不變時，底面回波高度應是基本不變的。如果試件內存在缺陷，底面回波高度

5、會下降甚至消失，如下圖所示。 這種依據(jù)底面回波的高度變化判斷試件缺陷情況的探傷方法，稱為底面回波高度法. 3）底面多次回波法 當透入試件的超聲波能量較大，而試件厚度較小時，在試件完好無缺陷的情況下，超聲波可在探測面與底面之間往復傳播多次，示波屏上出現(xiàn)多次底波B1、B2、B3。如果試件存在缺陷，則由于缺陷的反射以及散射而增加了聲能的損耗，底面回波次數(shù)減少,.同時也打亂了各次底面回波高度依次按指數(shù)衰減的規(guī)律，并顯示出缺陷回波， 主要用于厚度不大、形狀簡單、探側面與地面平行的試件檢測底面多次回波法a無缺陷 b小缺陷 c大缺陷 二、穿透法二、穿透法 穿透法是依據(jù)脈沖波或連續(xù)波穿透試件之后的能量變化來判

6、斷缺陷情況的一種方法，如圖所示。 (a) 無缺陷； (b) 有缺陷 穿透法常采用兩個探頭，一個作發(fā)射用，一個作接收用，分別放置在試件的兩側進行探測。 圖a為無缺陷時的波形. 圖b為有缺陷時的波形。 穿透法 三、共振法三、共振法 依據(jù)試件的共振特性，來判斷缺陷情況的方法稱為共振法。 若聲波(頻率可調的連續(xù)波)在被檢工件內傳播，當試件的厚度為超聲波的半波長或半波長的整數(shù)倍時，由于入射波和反射波的相位相同，則引起共振，因而儀器可顯示出共振頻率點，用相鄰的兩個共振頻率之差，由以下公式算出試件厚度:式中： 第n點的共振頻率 c 被檢試件的聲速 試件的厚度）（12cnnff 超聲波診斷實例超聲波診斷實例超

7、聲波檢測技術在高壓設備絕超聲波檢測技術在高壓設備絕緣狀態(tài)監(jiān)測中的應用緣狀態(tài)監(jiān)測中的應用電力設備中高壓絕緣體發(fā)生劣化時會發(fā)生局部放電，從而產生超聲波。當發(fā)電設備材料發(fā)生龜裂，電站蒸氣管道出現(xiàn)泄漏，機器會產生異常的振動，這時也會發(fā)出超聲波。通過對超聲的檢測可以發(fā)現(xiàn)設備的故障。通常使用被動的檢測方式能夠檢測出導體和絕緣體的老化、污穢的程度、表面的放電、開關裝置的輕微振動、導線的節(jié)點等的在線故障。 使用主動的檢測方式，向機器和材料發(fā)射一定頻率的超聲波，通過檢測其反射波的強度，相位和頻譜可以檢測導體和絕緣體的內部損傷和絕緣內部的空隙。 擴展擴展 超聲波檢查人體組織的運用超聲波檢查人體組織的運用一、一、

8、A 型型 (Amplitude mode) 幅度調制型幅度調制型 超聲束在人體組織的傳播過程中，遇到不同聲阻抗的聲學界面所產生的一分列反射回聲，在示波屏時間軸上以振幅高低表達。 X 軸自左至右表示回聲的先后順序，代表人體組織的線深， y 軸自基線上方代表振幅的高低，即表示界面反射的強弱，反射強則回聲振幅高，反射弱則回聲振幅低。可用于探測界面距離，臟器經值及病變的物理特征。A 型超聲屬一維顯示，不能形成直觀圖像，主要依據(jù)波幅高低，波型密度、波的活躍度、形態(tài)等作為診斷疾病的基礎。 二、二、 B 型型 (Brightness mode) 輝度調制型輝度調制型 以不同輝度的光點表示界面反射訊號的強弱，

9、反射強則亮，反射弱則暗。聲束順序掃查臟器時，反射光點群按次序分布成一切面聲像圖，故此方法可顯示臟器的二維切面圖像。當成速度大于 24F/sec 時，即可顯示臟器的活動狀態(tài)，稱為實時顯像。B 型超聲診斷有多種掃查方式，根據(jù)探頭種類及掃查方式可分為線掃、扇掃及凸形掃等。方式階的 B 型超聲診斷可清晰顯示軟組織的微細結構，可用于胸腔、腹腔、盆腔內臟器、顱腦、眼球、乳腺、甲狀腺的探測，臨床應最廣。 三、三、 M 型型 (Motion mode) 活動顯示型活動顯示型 檢查運動臟器的結構及其相對運動與時間關系。應用單軸聲波探測距離隨時間變化的曲線，垂直方向代表距離和濃度變化，水平方向代表掃描時間，從光點

10、的移動可觀察界面的深度移動狀況，主要用于心臟及大血管的探查，稱為 M 型超聲心動圖。 四、四、 D 型型 (Doppler) 多普勒型多普勒型 根據(jù)多普勒效應，用各種方式顯示探頭與被測物體之間相對運動產生的多普勒頻移。 X 軸為慢掃基線， Y 軸代表頻移的大小，振幅高度與頻移大小成正比。 D 型超聲主要用于心臟及大血管血流動力學狀態(tài)的檢測，特別是瓣膜病及先天性心臟病的返流及分流的檢測。 Doppler 的發(fā)射有脈沖式 Pulsed wave Doppler,PW 與連續(xù)式 Continuous wave Doppler,CW 兩 種，脈沖多普勒有距離選通功能，可探測某一深度局部的血流速度、方向、性質，進行定位診斷