超聲波檢測(cè)技術(shù)在(2)

1、超聲波檢測(cè)技超聲波檢測(cè)技術(shù)的術(shù)的應(yīng)用應(yīng)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(qiáng)，易于獲得較集中的聲能，在水中傳播距離遠(yuǎn)，可用于測(cè)距、測(cè)速、清洗、焊接、碎石、殺菌消毒等。在醫(yī)學(xué)軍事、工業(yè)、農(nóng)業(yè)上有很多的應(yīng)用。超聲波因其頻率下限大于人的聽覺上限而得名。 科學(xué)家們將每秒鐘振動(dòng)的次數(shù)稱為聲音的頻率，它的單位是赫茲(Hz)。我們?nèi)祟惗淠苈牭降穆暡l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(xué)診斷的超聲波頻率為1兆赫茲-30兆赫茲。超聲波相關(guān)產(chǎn)品超聲波相關(guān)產(chǎn)品超聲振動(dòng)篩超聲波洗衣機(jī)雷達(dá)超聲捕獵機(jī) 超聲

2、波的特點(diǎn)超聲波的特點(diǎn)方向性好方向性好在大多數(shù)介質(zhì)中傳播時(shí)在大多數(shù)介質(zhì)中傳播時(shí)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(qiáng)。距離大，穿透能力強(qiáng)。在一些金屬材料中在一些金屬材料中其穿透能力可達(dá)數(shù)米。其穿透能力可達(dá)數(shù)米。穿透能穿透能力強(qiáng)力強(qiáng)超聲波探傷預(yù)率遠(yuǎn)高于超聲波探傷預(yù)率遠(yuǎn)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(cè)的方成正比。超聲檢測(cè)的工作頻率遠(yuǎn)高于聲波的工作頻率遠(yuǎn)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(xué)的一些特點(diǎn)有幾何聲學(xué)的一些特點(diǎn)，如在介質(zhì)中直線傳播

3、，如在介質(zhì)中直線傳播，遇界面產(chǎn)生反射、折，遇界面產(chǎn)生反射、折射和波型轉(zhuǎn)換等射和波型轉(zhuǎn)換等能能 量量 高高反射、折反射、折射和波型射和波型的轉(zhuǎn)換的轉(zhuǎn)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(zhǎng)很短的頻率很高、波長(zhǎng)很短的機(jī)械波，在無損探傷中，機(jī)械波，在無損探傷中，使用的波長(zhǎng)為毫米數(shù)量使用的波長(zhǎng)為毫米數(shù)量級(jí)。級(jí)。 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(cè)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(shí)間發(fā)射脈沖到被檢試件內(nèi)，根據(jù)反射波來檢測(cè)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(zhì)，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(jìn)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(dāng)試件的材質(zhì)和厚度不變時(shí)，底面回波高度應(yīng)是基本不變的。如果試件內(nèi)存在缺陷，底面回波高度

5、會(huì)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(dāng)透入試件的超聲波能量較大，而試件厚度較小時(shí)，在試件完好無缺陷的情況下，超聲波可在探測(cè)面與底面之間往復(fù)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(shí)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(jiǎn)單、探側(cè)面與地面平行的試件檢測(cè)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(gè)探頭，一個(gè)作發(fā)射用，一個(gè)作接收用，分別放置在試件的兩側(cè)進(jìn)行探測(cè)。 圖a為無缺陷時(shí)的波形. 圖b為有缺陷時(shí)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(diào)的連續(xù)波)在被檢工件內(nèi)傳播，當(dāng)試件的厚度為超聲波的半波長(zhǎng)或半波長(zhǎng)的整數(shù)倍時(shí)，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(diǎn)，用相鄰的兩個(gè)共振頻率之差，由以下公式算出試件厚度:式中： 第n點(diǎn)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(shí)例超聲波診斷實(shí)例超

7、聲波檢測(cè)技術(shù)在高壓設(shè)備絕超聲波檢測(cè)技術(shù)在高壓設(shè)備絕緣狀態(tài)監(jiān)測(cè)中的應(yīng)用緣狀態(tài)監(jiān)測(cè)中的應(yīng)用電力設(shè)備中高壓絕緣體發(fā)生劣化時(shí)會(huì)發(fā)生局部放電，從而產(chǎn)生超聲波。當(dāng)發(fā)電設(shè)備材料發(fā)生龜裂，電站蒸氣管道出現(xiàn)泄漏，機(jī)器會(huì)產(chǎn)生異常的振動(dòng)，這時(shí)也會(huì)發(fā)出超聲波。通過對(duì)超聲的檢測(cè)可以發(fā)現(xiàn)設(shè)備的故障。通常使用被動(dòng)的檢測(cè)方式能夠檢測(cè)出導(dǎo)體和絕緣體的老化、污穢的程度、表面的放電、開關(guān)裝置的輕微振動(dòng)、導(dǎo)線的節(jié)點(diǎn)等的在線故障。 使用主動(dòng)的檢測(cè)方式，向機(jī)器和材料發(fā)射一定頻率的超聲波，通過檢測(cè)其反射波的強(qiáng)度，相位和頻譜可以檢測(cè)導(dǎo)體和絕緣體的內(nèi)部損傷和絕緣內(nèi)部的空隙。 擴(kuò)展擴(kuò)展 超聲波檢查人體組織的運(yùn)用超聲波檢查人體組織的運(yùn)用一、一、

8、A 型型 (Amplitude mode) 幅度調(diào)制型幅度調(diào)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(xué)界面所產(chǎn)生的一分列反射回聲，在示波屏?xí)r間軸上以振幅高低表達(dá)。 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(qiáng)弱，反射強(qiáng)則回聲振幅高，反射弱則回聲振幅低?？捎糜谔綔y(cè)界面距離，臟器經(jīng)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(chǔ)。 二、二、 B 型型 (Brightness mode) 輝度調(diào)制型輝度調(diào)制型 以不同輝度的光點(diǎn)表示界面反射訊號(hào)的強(qiáng)弱，

9、反射強(qiáng)則亮，反射弱則暗。聲束順序掃查臟器時(shí)，反射光點(diǎn)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(dāng)成速度大于 24F/sec 時(shí)，即可顯示臟器的活動(dòng)狀態(tài)，稱為實(shí)時(shí)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(xì)結(jié)構(gòu)，可用于胸腔、腹腔、盆腔內(nèi)臟器、顱腦、眼球、乳腺、甲狀腺的探測(cè)，臨床應(yīng)最廣。 三、三、 M 型型 (Motion mode) 活動(dòng)顯示型活動(dòng)顯示型 檢查運(yùn)動(dòng)臟器的結(jié)構(gòu)及其相對(duì)運(yùn)動(dòng)與時(shí)間關(guān)系。應(yīng)用單軸聲波探測(cè)距離隨時(shí)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(shí)間，從光點(diǎn)

10、的移動(dòng)可觀察界面的深度移動(dòng)狀況，主要用于心臟及大血管的探查，稱為 M 型超聲心動(dòng)圖。 四、四、 D 型型 (Doppler) 多普勒型多普勒型 根據(jù)多普勒效應(yīng)，用各種方式顯示探頭與被測(cè)物體之間相對(duì)運(yùn)動(dòng)產(chǎn)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(dòng)力學(xué)狀態(tài)的檢測(cè)，特別是瓣膜病及先天性心臟病的返流及分流的檢測(cè)。 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(cè)某一深度局部的血流速度、方向、性質(zhì)，進(jìn)行定位診斷