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10
2016
08

超聲和聲發射診斷技術

超聲和聲發射診斷技術是無損探傷中常用的方法,在機械故障診斷中,不僅能對構件材料本身的缺陷進行診斷,而且在機器運行中能對材料的微觀形變、開裂以及裂紋的發生和發展的狀态進行監測。

超聲診斷技術利用聲波檢測物品質量是一種古老的方法.在日常生活中,经常可以看到人們用手拍打:西瓜来判斷西瓜的生熟,鐵路工人用锕頭敲擊火車車輪以檢查車輪是否開裂或松脫,買花盆、瓷器時,利用撞擊聲判斷它們的好壞以及醫生利用聽診器看病等,这都是聲波檢測的例子,在人類利用超聲波之前,生物早已利用超聲波了,蝙蝠在飛行時發出30~120kHZ的超聲波脈沖,利用反射波辨别方向、捕捉食物,海豚能發出50kHZ的超聲波,超聲波檢測與上述方法沒有本質上的差别,簡單地說,超聲波檢測就是先用發射探頭向被檢物内部發射超聲波,用接收探頭接收從缺陷處反射回来(反射法)或穿過被檢工件後(穿透法)的超聲波,并将其在顯示儀表上顯示出来,通過觀察與分析反射波或透射波的時延與衰減情況,即可獲得物體内部有無缺陷以及缺陷的位置、大小及其性質等方面的信息。

1.超聲波基礎

人們日常所聽到的各種聲音是由于各種聲源的振动通過空氣等彈性介質傳播至耳膜引起耳膜振动,進而牽动聽覺神经産生聽覺,但并不是任何頻率的機械振动都能引起聽覺,隻有當頻率在一定的範圍内的振动才能引起聽覺,人們把能引起聽覺的機械波稱为聲波,頻率在20~20000Hz之間.頻率低于20Hz的機械波稱为次聲波。頻率高于20000Hz的機械波稱为超聲波。次聲波、超聲波不能引起聽覺。

超聲探傷所用的頻率在0.5~10MHz之間,對鋼等金屬材料的檢验,常用的頻率为1~5MHz。

超聲波之所以被廣泛地應用于無損檢測是基于超聲波的如下特性。

(1)方向性好、超聲波是頻率很高、波長很短的機械波。在無損探傷中,使用的波長为毫米數量級。超聲波像光波一樣具有良好的方向性,可以定向發射,在被檢材料中發現缺陷。

(2)能量高超聲波探傷頻率遠高于聲波,而能量(聲強)與頻率平方成正比。因此超聲波的能量遠大于聲波的能量。如]MHZ的超聲波的能量相當于]kHZ的聲波的100萬倍。

(3)能在界面上産生反射、折射和波形轉換在超聲波探傷中,特别是超聲波脈沖反射法探傷中,利用了超聲波具有幾何聲学的一些特點,如在介質中直線傳播,遇界面産生反射、折射和波形轉換等。

(4)穿透力強超聲波在大多數介質中傳播時,傳播能量損失小、傳播距離大、穿透能力強。在一些金屬材料中其穿透能力可达數米。这是其他探傷手段所無法比拟的。

2.超聲波檢測的應用

超聲波檢測的應用是多方面的,既可用于鍛件、棒材、闆材、管材以及焊縫等的檢測,又可用于厚度、硬度以及材料的彈性模量和晶粒度等的檢測,超聲波檢測的适用範圍。目前超聲波在工业上的主要應用为大型鍛件缺陷的診斷、鑄件缺陷的診斷、焊縫缺陷的診斷、岩體與混凝土工程超聲波診斷等。

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