《超声波检测》课件

超声波检测超声波检测是一种利用声波探测物体的方法。它广泛应用于各个领域，包括医疗、工业、建筑等。课程简介课程目标本课程将帮助学员了解超声波检测的基本原理、技术和应用。通过学习，学员将掌握超声波检测的基本操作、数据分析和结果解读。课程内容课程内容涵盖超声波的基本特性、超声波探测技术、超声波探伤原理和应用等方面。还会介绍一些常用的超声波检测仪器设备及其操作维护方法。超声波的基本特性频率高超声波频率高于20kHz，人耳无法感知。方向性强超声波传播时，能量集中，方向性强。穿透能力强超声波能够穿透固体、液体和气体，在材料内部传播。反射和折射超声波在不同介质的交界面上发生反射和折射现象，形成回波。超声波的产生1压电效应特定材料在电场作用下产生机械形变2机械振动形变导致材料振动，产生超声波3能量转换电能转换为机械振动能超声波的产生主要依靠压电效应。压电材料在电场作用下会产生机械形变，反之，机械形变也会产生电场。通过向压电材料施加交变电压，可以使其产生周期性振动，从而产生超声波。压电效应原理压电效应是指某些材料在受到机械压力或拉伸时会在其表面产生电荷，反之，在电场的作用下也会发生形变的现象。压电材料的内部结构具有极性，在机械力的作用下，材料内部的电偶极矩发生变化，导致表面出现电荷。这种现象在超声波换能器中有着重要的应用，用于将电信号转换为机械振动，反之亦然。压电振荡器压电振荡器是一种将电能转换为机械振动的器件，核心是压电材料。压电材料在受到外力作用时会产生电荷，反之，施加电场也会使压电材料发生形变，这种特性被称为压电效应。压电振荡器在超声波检测中起着关键作用，它将电子信号转换成机械振动，从而产生超声波。超声波换能器的类型平面换能器平面换能器是最常见的类型，具有简单的结构和较低的成本。聚焦换能器聚焦换能器可以将超声波能量集中到一个小的区域，从而提高检测精度。阵列换能器阵列换能器由多个小型换能器组成，可以实现更精确的探测和图像重建。平面换能器平面换能器平面换能器是应用最广泛的超声波探头类型。它可以用于各种材料的超声波检测。扫描模式平面换能器可以进行直线扫描或二维扫描。适用于检测平面缺陷或裂纹。工作原理平面换能器发射的超声波以垂直于探头表面的方式传播。通过检测反射信号的强度和时间来判断缺陷的位置和性质。聚焦换能器聚焦换能器聚焦换能器利用声透镜或曲面反射器将超声波能量集中到一个小的区域。这种聚焦可以提高检测精度，并有助于改善信号强度。应用范围聚焦换能器广泛用于医学诊断、工业探伤和无损检测等领域，尤其适用于对缺陷尺寸较小的物体进行检测。阵列换能器阵列换能器由多个小型换能器组成。每个换能器可以独立控制，形成电子束。电子束可以引导超声波，改变检测方向。阵列换能器可实现多点、多角度检测，提供更详细的图像信息。超声波检测信号1反射信号超声波遇到缺陷或材料界面时会发生反射，形成回波信号。2透射信号超声波穿过材料时会发生衰减，并可能产生透射信号。3散射信号超声波在材料内部遇到微小缺陷或不均匀性会发生散射。4噪声信号来自环境或设备的干扰会混入检测信号。波形观察超声波检测仪器通常配备波形显示功能，通过观察信号波形可以获取有关材料内部结构、缺陷特征等信息。例如，波形可以反映缺陷的大小、形状、位置等，并帮助判断缺陷类型和严重程度。探头选择频率频率影响穿透深度和分辨率。高频探头穿透深度小，分辨率高；低频探头穿透深度大，分辨率低。尺寸探头尺寸影响声束宽度和聚焦效果。小尺寸探头声束宽度窄，聚焦效果好；大尺寸探头声束宽度宽，聚焦效果差。类型探头类型决定应用范围。例如，直探头用于检测平面对象，斜探头用于检测有角度的表面。材料探头材料应与被测材料相匹配。例如，用于检测金属材料的探头应使用高阻抗材料，用于检测非金属材料的探头应使用低阻抗材料。脉冲回波法1发射脉冲超声波探头发出短暂的超声波脉冲，进入被测物体。2接收回波探头接收从被测物体反射回来的超声波信号。3测量时间根据超声波在物体中的传播时间，计算出缺陷的位置和深度。频谱分析频谱分析是超声波检测中的重要手段，通过分析超声波信号的频率分布，可以获得关于材料内部结构和缺陷的信息。1MHz频率范围超声波检测通常使用频率范围在1MHz至100MHz的超声波信号。20kHz频率分辨率频谱分析仪器可以分辨不同频率之间的微小差异，帮助识别缺陷类型。10dB信噪比更高的信噪比可以提高频谱分析的准确性。500Hz带宽带宽是指超声波信号的频率范围，带宽越窄，信号越集中。超声波探伤1原理超声波探伤利用超声波在材料内部传播的特性，检测材料内部存在的缺陷。2方法将超声波探头接触被测材料表面，发射超声波，通过接收反射回来的超声波信号，判断材料内部是否存在缺陷。3应用广泛应用于金属、焊接、复合材料、管道等多种材料的缺陷检测，确保材料的质量和安全性。金属材料探伤检查材料内部缺陷，如裂纹、气孔、夹杂物等。评估材料强度和可靠性，防止材料失效。保证生产过程的安全和产品质量，提高生产效率。焊缝探伤缺陷检测超声波探伤可检测焊接过程中的常见缺陷，例如裂纹、气孔和夹杂物，确保焊缝质量。材料评估超声波探伤可以评估焊缝的结合强度和材料的完整性，保证结构的可靠性。安全保障探伤结果可以及时发现潜在安全隐患，避免因焊缝缺陷导致的事故发生。复合材料探伤应用范围广复合材料广泛应用于航空航天、汽车制造、船舶工业等领域。其内部缺陷可能导致结构强度下降，因此需要进行可靠的探伤。技术挑战复合材料的异质性、层状结构以及非均质性给超声波探伤带来挑战。需要选择合适的探头和检测方法，以确保探伤结果的准确性和可靠性。探伤方法超声波探伤可用于检测复合材料中的分层、空洞、脱粘等缺陷。常见方法包括脉冲回波法、透射法、声速测量等。管道探伤管道内部缺陷超声波可探测裂纹、腐蚀、焊缝缺陷等。探测范围可检测管道外壁、内壁和壁厚变化。应用场景广泛应用于石油、天然气、化工等行业。流量测量超声波流量计超声波流量计通过测量流体中声波传播时间差来确定流量，适用于各种流体，如水、气体、油等。多普勒流量计多普勒流量计利用多普勒效应，测量流体中声波频率变化来确定流量，常用于测量血液流量、管道流量等。涡街流量计涡街流量计利用流体通过涡街时产生的涡流频率来确定流量，适用于测量气体和液体。电磁流量计电磁流量计利用法拉第电磁感应定律，通过测量流体中产生的感应电动势来确定流量，常用于测量导电液体，如污水、自来水等。层厚测量1原理超声波在材料中传播，通过测量超声波在材料中传播的时间，可以计算出材料的厚度。2应用广泛应用于金属板材、管道、复合材料等材料的厚度测量。3优势非接触式测量，精度高，效率高。4设备超声波测厚仪，配有探头和显示器。水下成像水下成像技术利用超声波探测水下目标物体的形状和位置，并生成图像。例如，在海洋环境中，水下成像可以用来识别鱼群、寻找沉船或绘制海底地形图。水下成像也广泛应用于水库和水利工程的巡检维护，例如检测水坝的安全状况或寻找泄漏点。水下成像技术为人类探索水下世界提供了新的工具和手段。医疗成像应用超声波在医学领域应用广泛，包括诊断和治疗。超声波成像技术可用于诊断各种疾病，例如心脏病、肝脏疾病、肾脏疾病、肿瘤等。超声波还可用于治疗某些疾病，例如肿瘤、胆结石、肾结石等。工业应用案例焊缝探伤超声波检测可用于检测焊接缺陷，例如裂纹、气孔和夹杂物。管道探伤超声波检测可用于检测管道内部腐蚀、裂纹和缺陷，确保管道安全运行。层厚测量超声波检测可用于精确测量金属板、管道和容器的厚度，控制材料质量。航空发动机超声波检测可用于检测航空发动机叶片的裂纹、疲劳损伤和材料缺陷，提高发动机安全性和可靠性。仪器设备介绍超声波探伤仪超声波探伤仪主要用于检测材料内部的缺陷。仪器包含发射探头、接收探头和信号处理电路等。它可以通过发射超声波，并接收被测材料反射回来的信号来判断缺陷的位置和大小。超声波测厚仪超声波测厚仪用于测量材料的厚度。它利用超声波在材料中传播的时间来确定厚度。适用于金属、塑料、陶瓷等各种材料的厚度测量。超声波流量计超声波流量计用于测量流体的流速和流量。它利用超声波在流体中传播的时间来确定流速。适用于各种工业管道和设备的流量测量。超声波成像系统超声波成像系统用于生成物体的二维或三维图像。它通过发射超声波并接收反射信号来构建图像。广泛应用于医疗、工业、海洋等领域。探头保养与维护清洁与保养定期清洁探头表面，去除灰尘和污垢，维护探头清洁，提高检测精度和使用寿命。定期校准定期对探头进行校准，确保其工作频率和性能符合要求，保证检测结果的准确性。正确存放将探头存放在干燥、通风的环境中，避免阳光直射，延长探头的使用寿命。专业维修遇到探头损坏或故障，应及时联系专业维修人员进行维修，避免自行拆卸和修理。安全操作注意事项11.避免接触超声波探头超声波探头会产生高频振动，直接接触会导致皮肤损伤。操作时佩戴防护手套，防止皮肤直接接触探头。22.注意超声波探伤仪的辐射超声波探伤仪发出超声波，可能会对人体造成一定影响。操作时应保持一定距离，避免长时间暴露在超声波辐射环境中。33.保持操作环境清洁超声波探头和探伤仪都需要在清洁的环境下使用。操作前清理探头表面的灰尘和污垢，保持仪器清洁，延长使用寿命。44.遵守安全操作规范严格遵守设备使用说明书，操作规范，定期检查设备，保证设备正常运行，确保安全操作。常见问题解答超声波探伤仪的使用过程中可能会出现各种问题，比如探头接触不良、信号干扰等等。常见问题包括：探头选择错误，超声波探伤仪参数设置不正确，超声波探伤仪故障等。对于这些问题，应及时进行排查和解决，以保证超声波探伤的准确性和