超聲檢測(cè)（UT）的原理和特點(diǎn)
發(fā)布時(shí)間：2021-01-11 0:43:37 | 人感興趣 | 評(píng)分：3 | 收藏：
超聲檢測(cè)主要的應(yīng)用是檢測(cè)工件內(nèi)部宏觀缺陷和材料厚度測(cè)量。
按照不同特征，可將超聲檢測(cè)分為多種不同的方法：
(1)按原理分類：超聲波脈沖反射法、衍射時(shí)差法(Time ofFlight Diffraction，簡(jiǎn)稱TOFD)等。
(2)按顯示方式分類：A型顯示、超聲成像顯示(B、C、D、P掃描成像、雙控陣成像等)。
超聲檢測(cè)原理
超聲檢測(cè)，本質(zhì)上是利用超聲波與物質(zhì)的相互作用：反射、折射和衍射。
(1)什么是超聲波?
我們把能引起聽(tīng)覺(jué)的機(jī)械波稱為聲波，頻率在20-20000Hz之間，而頻率高于20000Hz的機(jī)械波稱為超聲波，人類是聽(tīng)不到超聲波的。對(duì)于鋼等金屬材料的檢測(cè)，我們常用頻率為0.5~10MHz的超聲波。(1MHz=10的六次方Hz)
(2)如何發(fā)出和接收超聲波?
超聲檢測(cè)用探頭的核心元件是壓電晶片，其具有壓電效應(yīng)：在交變拉壓應(yīng)力的作用下，晶體可以產(chǎn)生交變電場(chǎng)。
當(dāng)高頻電脈沖激勵(lì)壓電晶片時(shí)，發(fā)生逆壓電效應(yīng)，將電能轉(zhuǎn)換成聲能(機(jī)械能)，探頭以脈沖的方式間歇發(fā)射超聲波，即脈沖波。當(dāng)探頭接受超聲波時(shí)，發(fā)生正壓電效應(yīng)，將聲能轉(zhuǎn)換成電能。
超聲檢測(cè)所用的常規(guī)探頭，一般由壓電晶片、阻尼塊、接頭、電纜線、保護(hù)膜和外殼組成，一般分為直探頭和斜探頭兩個(gè)類別，后者的話通常還有一個(gè)使晶片與入射面成一定角度的斜鍥塊。
該探頭型號(hào):2.5P8*12 K2.5，其參數(shù)為：
a)2.5代表頻率f：2.5MHz;
b)P代表晶片材料為：鋯鈦酸鉛陶瓷，具有溫度穩(wěn)定性好、電性能優(yōu)異、容易制造而且價(jià)格低廉等優(yōu)點(diǎn);
c)8*12代表矩形晶片尺寸為：8mm*12mm;
d)K2.5代表：斜探頭折射角的正切值為2.5，即tan(68.2°)=2.5，其折射角為68.2°。
A型顯示的超聲波脈沖反射法工作原理：
聲源產(chǎn)生的脈沖波進(jìn)入到工件中，超聲波在工件中以一定方向和速度向前傳播。當(dāng)遇到兩側(cè)聲阻抗有差異的界面時(shí)(聲阻抗存在差異往往是因?yàn)椴牧现心撤N不連續(xù)性造成，如裂紋、氣孔、夾渣等)部分聲波被反射，檢測(cè)設(shè)備接受和顯示：分析聲波幅度和位置等信息，評(píng)估缺陷是否存在或存在缺陷的大小位置等。
A型顯示的超聲波脈沖反射法的特點(diǎn)：
1、適用范圍
適用于金屬、非金屬和復(fù)合材料等多種制件。
a)原材料、零部件檢測(cè)：鋼板、鋼鍛件、鋁及鋁合金板材、鈦及鈦合金板材、復(fù)合板、無(wú)縫鋼管等。
b)對(duì)接焊接接頭檢測(cè)：鋼制對(duì)接接頭(包括管座角焊縫、T形焊接接頭，支撐架和結(jié)構(gòu)件)，鋁及鋁合金對(duì)接接頭
圖為鋼制對(duì)接接頭：T形焊接接頭。
2、A型顯示的超聲波脈沖反射法的優(yōu)點(diǎn)
a)穿透能力強(qiáng)，可對(duì)較大厚度范圍內(nèi)的工件內(nèi)部缺陷進(jìn)行檢測(cè)。如對(duì)于金屬材料，可檢測(cè)厚度為1~2mm的薄壁管材和板材，也可檢測(cè)幾米長(zhǎng)的鋼鍛件。
b)缺陷定位較準(zhǔn)確。
c)對(duì)面積型缺陷的檢出率較高。
d)靈敏度高，可檢測(cè)工件內(nèi)部尺寸很小的缺陷。超聲檢測(cè)理論靈敏度約為超聲波波長(zhǎng)的一半，當(dāng)檢測(cè)對(duì)象為鋼制件，采用2.5MHz頻率的超聲斜探頭，其靈敏度約為0.65mm。
e)檢測(cè)成本低、速度快，設(shè)備輕便，對(duì)人體及環(huán)境無(wú)害，現(xiàn)場(chǎng)使用較方便。
3、A型顯示的超聲波脈沖反射法的局限
a)對(duì)工件中的缺陷進(jìn)行定性、定量仍需作深入研究。
b)對(duì)具有復(fù)雜形狀或不規(guī)則外形的工件進(jìn)行超聲檢測(cè)有困難。
c)缺陷的位置、取向和形狀對(duì)檢測(cè)結(jié)果有一定影響。
d)工件材質(zhì)、晶粒度等對(duì)檢測(cè)有較大影響。
e)檢測(cè)結(jié)果顯示不直觀，檢測(cè)結(jié)果無(wú)直接見(jiàn)證記錄。
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