A. 超聲波具有哪些物理特性
超聲波作為一種疏密的振動波,在傳播過程中介質的壓力會交替變化。在負壓區域,液體中會產生撕裂的力,並形成真空的氣泡。聲壓達到一定值時,氣泡迅速增長,在正壓區域由於受到壓力擠破滅、閉合。此時,液體間相互碰撞產生強大的沖擊波。超聲波的這種空化效應,盡管位移和速度都較小,但加速度卻非常大,局部壓力可達幾千個大氣壓。
影響超聲波測厚儀測量精度的因素很多。首先是工件表面粗糙度過大,這會導致探頭與接觸面耦合效果差,反射回波低。對於表面銹蝕、耦合效果極差的在役設備、管道等,可以通過砂、磨、挫等方法處理表面,降低粗糙度,同時也可以將氧化物及油漆層去掉,露出金屬光澤,使探頭與被檢物通過耦合劑達到較好的耦合效果。
工件曲率半徑太小,尤其是小徑管測厚時,因常用探頭表面為平面,與曲面接觸為點接觸或線接觸,聲強透射率低。可選用小管徑專用探頭(6mm),能較精確地測量管道等曲面材料。
檢測面與底面不平行,聲波遇到底面產生散射,探頭無法接受到底波信號。鑄件、奧氏體鋼因組織不均勻或晶粒粗大,超聲波在其中穿過時產生嚴重的散射衰減,被散射的超聲波沿著復雜的路徑傳播,有可能使回波湮沒。可選用頻率較低的粗晶專用探頭(2.5MHz)。
探頭接觸面有一定磨損。常用測厚探頭表面為丙烯樹脂,長期使用會使其表面粗糙度增加,導致靈敏度下降。可選用500#砂紙打磨,使其平滑並保證平行度。如仍不穩定,則考慮更換探頭。
被測物背面有大量腐蝕坑,由於被測物另一面有銹斑、腐蝕凹坑,造成聲波衰減,導致讀數無規則變化,在極端情況下甚至無讀數。被測物體(如管道)內有沉積物,當沉積物與工件聲阻抗相差不大時,測厚儀顯示值為壁厚加沉積物厚度。
當材料內部存在缺陷(如夾雜、夾層等)時,顯示值約為公稱厚度的70%,此時可用超聲波探傷儀進一步進行缺陷檢測。溫度的影響也很重要,一般固體材料中的聲速隨其溫度升高而降低,當溫度增加100°C時,聲速下降1%。應選用高溫專用探頭(300-600°C),切勿使用普通探頭。
耦合劑的選擇和使用也很關鍵。耦合劑是用來排除探頭和被測物體之間的空氣,使超聲波能有效地穿入工件達到檢測目的。耦合劑的選擇和使用方法不當,將造成誤差或耦合標志閃爍,無法測量。根據使用情況選擇合適的耦合劑,當使用在光滑材料表面時,可以使用低粘度的耦合劑;當使用在粗糙表面、垂直表面及頂表面時,應使用粘度高的耦合劑。高溫工件應選用高溫耦合劑。
聲速選擇錯誤也是影響測量精度的因素之一。測量工件前,根據材料種類預置其聲速或根據標准塊反測出聲速。當用一種材料校正儀器後又去測量另一種材料時,將產生錯誤的結果。要求在測量前一定要正確識別材料,選擇合適聲速。
應力的影響也不可忽視。在役設備、管道大部分有應力存在,應力狀況對聲速有一定的影響。應力增加時,聲速也會緩慢增加。金屬表面氧化物或油漆覆蓋層的影響也不能忽視,盡管與基體材料結合緊密,無明顯界面,但聲速在兩種物質中的傳播速度是不同的,從而造成誤差。
B. 超聲波的波長會根據什麼因素變化
頻率和傳播速度.相同介質中不同頻率,波長不同,相同頻率,聲速不同的不同介質,波長不同.