超声波检测技术在 (2)

1、超声波检测技超声波检测技术的术的应用应用超声波是什么超声波是什么 超声波是一种频率高于20000赫兹的声波，它的方向性好，穿透能力强，易于获得较集中的声能，在水中传播距离远，可用于测距、测速、清洗、焊接、碎石、杀菌消毒等。在医学军事、工业、农业上有很多的应用。超声波因其频率下限大于人的听觉上限而得名。 科学家们将每秒钟振动的次数称为声音的频率，它的单位是赫兹(Hz)。我们人类耳朵能听到的声波频率为20Hz-20000Hz。因此，我们把频率高于20000赫兹的声波称为超声波。通常用于医学诊断的超声波频率为1兆赫兹-30兆赫兹。超声波相关产品超声波相关产品超声振动筛超声波洗衣机雷达超声捕猎机 超声

2、波的特点超声波的特点方向性好方向性好在大多数介质中传播时在大多数介质中传播时传播能量损失小，传播传播能量损失小，传播距离大，穿透能力强。距离大，穿透能力强。在一些金属材料中在一些金属材料中其穿透能力可达数米。其穿透能力可达数米。穿透能穿透能力强力强超声波探伤预率远高于超声波探伤预率远高于声波，而能量与声波，而能量与频率平频率平方成正比。超声检测的方成正比。超声检测的工作频率远高于声波的工作频率远高于声波的频率。频率。在超声波探伤中，特别在超声波探伤中，特别是超声波脉冲反射法探是超声波脉冲反射法探伤中。利用了超声波具伤中。利用了超声波具有几何声学的一些特点有几何声学的一些特点，如在介质中直线传播

3、，如在介质中直线传播，遇界面产生反射、折，遇界面产生反射、折射和波型转换等射和波型转换等能能 量量 高高反射、折反射、折射和波型射和波型的转换的转换 具有像光波具有像光波 一样定向一样定向束束射的射的特性。超声波是特性。超声波是频率很高、波长很短的频率很高、波长很短的机械波，在无损探伤中，机械波，在无损探伤中，使用的波长为毫米数量使用的波长为毫米数量级。级。 2 2、超声波的分类超声波的分类 超声波探伤方法超声波探伤方法超声检测的方法很多，可按原理、波型和使用探头的数目及探头接触方式来分类。按原理分类，有脉冲反射法、穿透法和共振法；按显示方式分类，有A型显示、B型显示和C型显示；按波型分类，有

4、纵波法、横波法、表面波法和板波法；按探头数目分类，有单探头法、双探头法和多探头法；按耦合方式分类，有接触法和液浸法；按入射角度分类，有直射声束法和斜射声束法。 一、脉冲反射法一、脉冲反射法 超声波以持续极短的时间发射脉冲到被检试件内，根据反射波来检测试件缺陷的方法，称为脉冲反射法。 按照判断缺陷情况的回波性质，脉冲反射法还可分为缺陷回波法、底面回波高度法、底面多次回波法三种。 （1）缺陷回波法 根据仪器示波屏上显示的缺陷探伤图形进行判断的探伤，称为缺陷回波法。该方法是反射法的基本方法。 （2）底面回波高度法 当试件的材质和厚度不变时，底面回波高度应是基本不变的。如果试件内存在缺陷，底面回波高度

5、会下降甚至消失，如下图所示。 这种依据底面回波的高度变化判断试件缺陷情况的探伤方法，称为底面回波高度法. 3）底面多次回波法 当透入试件的超声波能量较大，而试件厚度较小时，在试件完好无缺陷的情况下，超声波可在探测面与底面之间往复传播多次，示波屏上出现多次底波B1、B2、B3。如果试件存在缺陷，则由于缺陷的反射以及散射而增加了声能的损耗，底面回波次数减少,.同时也打乱了各次底面回波高度依次按指数衰减的规律，并显示出缺陷回波， 主要用于厚度不大、形状简单、探侧面与地面平行的试件检测底面多次回波法a无缺陷 b小缺陷 c大缺陷 二、穿透法二、穿透法 穿透法是依据脉冲波或连续波穿透试件之后的能量变化来判

6、断缺陷情况的一种方法，如图所示。 (a) 无缺陷； (b) 有缺陷 穿透法常采用两个探头，一个作发射用，一个作接收用，分别放置在试件的两侧进行探测。 图a为无缺陷时的波形. 图b为有缺陷时的波形。 穿透法 三、共振法三、共振法 依据试件的共振特性，来判断缺陷情况的方法称为共振法。 若声波(频率可调的连续波)在被检工件内传播，当试件的厚度为超声波的半波长或半波长的整数倍时，由于入射波和反射波的相位相同，则引起共振，因而仪器可显示出共振频率点，用相邻的两个共振频率之差，由以下公式算出试件厚度:式中： 第n点的共振频率 c 被检试件的声速 试件的厚度）（12cnnff 超声波诊断实例超声波诊断实例超

7、声波检测技术在高压设备绝超声波检测技术在高压设备绝缘状态监测中的应用缘状态监测中的应用电力设备中高压绝缘体发生劣化时会发生局部放电，从而产生超声波。当发电设备材料发生龟裂，电站蒸气管道出现泄漏，机器会产生异常的振动，这时也会发出超声波。通过对超声的检测可以发现设备的故障。通常使用被动的检测方式能够检测出导体和绝缘体的老化、污秽的程度、表面的放电、开关装置的轻微振动、导线的节点等的在线故障。 使用主动的检测方式，向机器和材料发射一定频率的超声波，通过检测其反射波的强度，相位和频谱可以检测导体和绝缘体的内部损伤和绝缘内部的空隙。 扩展扩展 超声波检查人体组织的运用超声波检查人体组织的运用一、一、

8、A 型型 (Amplitude mode) 幅度调制型幅度调制型 超声束在人体组织的传播过程中，遇到不同声阻抗的声学界面所产生的一分列反射回声，在示波屏时间轴上以振幅高低表达。 X 轴自左至右表示回声的先后顺序，代表人体组织的线深， y 轴自基线上方代表振幅的高低，即表示界面反射的强弱，反射强则回声振幅高，反射弱则回声振幅低。可用于探测界面距离，脏器经值及病变的物理特征。A 型超声属一维显示，不能形成直观图像，主要依据波幅高低，波型密度、波的活跃度、形态等作为诊断疾病的基础。 二、二、 B 型型 (Brightness mode) 辉度调制型辉度调制型 以不同辉度的光点表示界面反射讯号的强弱，

9、反射强则亮，反射弱则暗。声束顺序扫查脏器时，反射光点群按次序分布成一切面声像图，故此方法可显示脏器的二维切面图像。当成速度大于 24F/sec 时，即可显示脏器的活动状态，称为实时显像。B 型超声诊断有多种扫查方式，根据探头种类及扫查方式可分为线扫、扇扫及凸形扫等。方式阶的 B 型超声诊断可清晰显示软组织的微细结构，可用于胸腔、腹腔、盆腔内脏器、颅脑、眼球、乳腺、甲状腺的探测，临床应最广。 三、三、 M 型型 (Motion mode) 活动显示型活动显示型 检查运动脏器的结构及其相对运动与时间关系。应用单轴声波探测距离随时间变化的曲线，垂直方向代表距离和浓度变化，水平方向代表扫描时间，从光点

10、的移动可观察界面的深度移动状况，主要用于心脏及大血管的探查，称为 M 型超声心动图。 四、四、 D 型型 (Doppler) 多普勒型多普勒型 根据多普勒效应，用各种方式显示探头与被测物体之间相对运动产生的多普勒频移。 X 轴为慢扫基线， Y 轴代表频移的大小，振幅高度与频移大小成正比。 D 型超声主要用于心脏及大血管血流动力学状态的检测，特别是瓣膜病及先天性心脏病的返流及分流的检测。 Doppler 的发射有脉冲式 Pulsed wave Doppler,PW 与连续式 Continuous wave Doppler,CW 两 种，脉冲多普勒有距离选通功能，可探测某一深度局部的血流速度、方向、性质，进行定位诊断