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什么是超声波场

发布时间:2024-05-22 11:03:04

1. 超声中多次反射的现象有哪些

物理探伤就是不产生化学变化的情况下进行无损探伤。
一、什么是无损探伤?
答:无损探伤是在不损坏工件或原材料工作状态的前提下,对被检验部件的表面和内部质量进行检查的一种测试手段。

二、常用的探伤方法有哪些?
答:常用的无损探伤方法有:X光射线探伤、超声波探伤、磁粉探伤、渗透探伤、涡流探伤、γ射线探伤、萤光探伤、着色探伤等方法。

三、试述磁粉探伤的原理?
答:它的基本原理是:当工件磁化时,若工件表面有缺陷存在,由于缺陷处的磁阻增大而产生漏磁,形成局部磁场,磁粉便在此处显示缺陷的形状和位置,从而判断缺陷的存在。

四、试述磁粉探伤的种类?
1、按工件磁化方向的不同,可分为周向磁化法、纵向磁化法、复合磁化法和旋转磁化法。
2、按采用磁化电流的不同可分为:直流磁化法、半波直流磁化法、和交流磁化法。
3、按探伤所采用磁粉的配制不同,可分为干粉法和湿粉法。

五、磁粉探伤的缺陷有哪些?
答:磁粉探伤设备简单、操作容易、检验迅速、具有较高的探伤灵敏度,可用来发现铁磁材料镍、钴及其合金、碳素钢及某些合金钢的表面或近表面的缺陷;它适于薄壁件或焊缝表面裂纹的检验,也能显露出一定深度和大小的未焊透缺陷;但难于发现气孔、夹碴及隐藏在焊缝深处的缺陷。

六、缺陷磁痕可分为几类?
答:1、各种工艺性质缺陷的磁痕;
2、材料夹渣带来的发纹磁痕;
3、夹渣、气孔带来的点状磁痕。

七、试述产生漏磁的原因?
答:由于铁磁性材料的磁率远大于非铁磁材料的导磁率,根据工件被磁化后的磁通密度B=μH来分析,在工件的单位面积上穿过B根磁线,而在缺陷区域的单位面积 上不能容许B根磁力线通过,就迫使一部分磁力线挤到缺陷下面的材料里,其它磁力线不得不被迫逸出工件表面以外出形成漏磁,磁粉将被这样所引起的漏磁所吸引。

八、试述产生漏磁的影响因素?
答:1、缺陷的磁导率:缺陷的磁导率越小、则漏磁越强。
2、磁化磁场强度(磁化力)大小:磁化力越大、漏磁越强。
3、被检工件的形状和尺寸、缺陷的形状大小、埋藏深度等:当其他条件相同时,埋藏在表面下深度相同的气孔产生的漏磁要比横向裂纹所产生的漏磁要小。

九、某些零件在磁粉探伤后为什么要退磁?
答:某些转动部件的剩磁将会吸引铁屑而使部件在转动中产生摩擦损坏,如轴类轴承等。某些零件的剩磁将会使附近的仪表指示失常。因此某些零件在磁粉探伤后为什么要退磁处理。

十、超声波探伤的基本原理是什么?
答:超声波探伤是利用超声能透入金属材料的深处,并由一截面进入另一截面时,在界面边缘发生反射的特点来检查零件缺陷的一种方法,当超声波束自零件表面由探头通至金属内部,遇到缺陷与零件底面时就分别发生反射波来,在萤光屏上形成脉冲波形,根据这些脉冲波形来判断缺陷位置和大小。

十一、超声波探伤与X射线探伤相比较有何优的缺点?
答:超声波探伤比X射线探伤具有较高的探伤灵敏度、周期短、成本低、灵活方便、效率高,对人体无害等优点;缺点是对工作表面要求平滑、要求富有经验的检验人员才能辨别缺陷种类、对缺陷没有直观性;超声波探 伤适合于厚度较大的零件检验。

十二、超声波探伤的主要特性有哪些?
答:1、超声波在介质中传播时,在不同质界面上具有反射的特性,如遇到缺陷,缺陷的尺寸等于或大于超声波波长时,则超声波在缺陷上反射回来,探伤仪可将反射波显示出来;如缺陷的尺寸甚至小于波长时,声波将绕过射线而不能反射;
2、波声的方向性好,频率越高,方向性越好,以很窄的波束向介质中辐射,易于确定缺陷的位置。
3、超声波的传播能量大,如频率为1MHZ(100赫兹)的超生波所传播的能量,相当于振幅相同而频率为1000HZ(赫兹)的声波的100万倍。

十三、超生波探伤板厚14毫米时,距离波幅曲线上三条主要曲线的关系怎样?
答:测长线 Ф1 х 6 -12dB
定量线 Ф1 х 6 -6dB
判度线 Ф1 х 6 -2dB

十四、何为射线的“软”与“硬”?
答:X射线穿透物质的能力大小和射线本身的波长有关,波长越短(管电压越高),其穿透能力越大,称之为“硬”;反之则称为“软”。

十五、用超生波探伤时,底波消失可能是什么原因造成的?
答:1、近表表大缺陷;2、吸收性缺陷;3、倾斜大缺陷;4、氧化皮与钢板结合不好。

十六、影响显影的主要因素有哪些?
答:1、显影时间;2、显影液温度;3、显影液的摇动;4、配方类型;5、老化程度。

十七、什么是电流?
答:电流是指电子在一定方向的外力作用下有规则的运动;电流方向,习惯上规定是由电源的正极经用电设备流向负极为正方向,即与电子的方向相反。

十八、什么是电流强度?
答:电流强度是单位时间内通过导体横截面的电量,电流有时也作为电流强度的简称,可写成I =Q \ T 式中 I 表示为电流强度Q 为电量,T 为时间 。

十九、什么是电阻?
答:指电流在导体内流动所受到的阻力,在相同的温度下,长度和截面积都相同的不同物质的电阻,差别往往很大;电阻用“R”表示,单位为欧姆,简称欧,以Ω表示。

二十、什么是电压?
答:指在电源力的作用下,将导体内部的正负电荷推移到导体的两端,使其具有电位差,电压的单位是伏特,简称伏,用符号“V”表示。

二十一、什么是交流电,有何特点?
答:交流电指电路中电流、电压、电势的大小和方向不是恒定的,而是交变的,其特点是电流、电压、电势的大小和方向都是随时间作作周期性的变化;工矿企业设备所用的交流电动机、民用照明、日常生活的电器设备都是以交流电作为电源;交流电有三相和单相之分,其电压380伏和220伏。
二十二、什么是直流电,有何特点?
答:指在任何不同时刻,单位时间内通过导体横截面的电荷均相等,方向始终不变的电流;其特点是电路中的电流、电压、电势的大小和方向都是不随时间变化而变化,而是恒定的;直流电机、电镀、电机励磁、蓄电池充电、半导体电路等。
二十三、什么是欧姆定律?
答:欧姆定律反映了有稳恒电流通过的电路中电阻、电压和电流相互关系;欧姆定律指出,通过电路中的电流与电路两端电压成正比,与电路中的电阻成反比;即I =V \ R。

二十四、什么是电磁感应?
答:通过闭合回路的磁通量发生变化,而在回路中产生电动势的现象称为电磁感应;这样产生电动势称为感应电动势,如果导体是个闭合回路,将有电流流过,其电流称为感生电流;变压器,发电机、各种电感线圈都是根据电磁感应原理工作。

二十五、简述超生波探伤中,超生波在介质中传播时引起衰减的原因是什么?
答:1、超声波的扩散传播距离增加,波束截面愈来愈大,单位面积上的能量减少。
2、材质衰减一是介质粘滞性引起的吸收;二是介质界面杂乱反射引起的散射。

二十六、CSK-ⅡA试块的主要作用是什么?
答:1、校验灵敏度;2、校准扫描线性。

二十七、影响照相灵敏度的主要因素有哪些?
答:1、X光机的焦点大小;2、透照参数选择的合理性,主要参数有管电压、管电流、曝光时间和焦距大小;3、增感方式;4、选用胶片的合理性;5、暗室处理条件;6、散射的遮挡等。

二十八、用超生波对饼形大锻件探伤,如果用底波调节探伤起始灵敏度对工作底面有何要求?
答:1、底面必须平行于探伤面;
2、底面必须平整并且有一定的光洁度。

二十九、超声波探伤选择探头K值有哪三条原则?
答:1、声束扫查到整个焊缝截面;
2、声束尽量垂直于主要缺陷;
3、有足够的灵敏度。

三十、超声波探伤仪主要有哪几部分组成?
答:主要有电路同步电路、发电路、接收电路、水平扫描电路、显示器和电源等部份组成。

三十一、发射电路的主要作用是什么?
答:由同步电路输入的同步脉冲信号,触发发射电路工作,产生高频电脉冲信号激励晶片,产生高频振动,并在介质内产生超声波。

三十二、超声波探伤中,晶片表面和被探工件表面之间使用耦合剂的原因是什么?
答:晶片表面和被检工件表面之间的空气间隙,会使超声波完全反射,造成探伤结果不准确和无法探伤。

三十三、JB1150-73标准中规定的判别缺陷的三种情况是什么?
答:1、无底波只有缺陷的多次反射波。
2、无底波只有多个紊乱的缺陷波。
3、缺陷波和底波同时存在。

三十四、JB1150-73标准中规定的距离――波幅曲线的用途是什么?
答:距离――波幅曲线主要用于判定缺陷大小,给验收标准提供依据它是由判废线、定量线、测长线三条曲线组成;
判废线――判定缺陷的最大允许当量;
定量线――判定缺陷的大小、长度的控制线;测长线――探伤起始灵敏度控制线。

三十五、什么是超声场?
答:充满超声场能量的空间叫超声场。

三十六、反映超声场特征的主要参数是什么?
答:反映超声场特征的重要物理量有声强、声压声阻抗、声束扩散角、近场和远场区。

三十七、探伤仪最重要的性能指标是什么?
答:分辨力、动态范围、水平线性、垂直线性、灵敏度、信噪比。

三十八、超声波探伤仪近显示方式可分几种?
答:1、A型显示示波屏横座标代表超声波传递播时间(或距离)纵座标代表反射回波的高度;2、B型显示示波屏横座标代表超声波传递播时间(或距离),这类显示得到的是探头扫查深度方向的断面图;3、C型显示仪器示波屏代表被检工件的投影面,这种显示能绘出缺陷的水平投影位置,但不能给出缺陷的埋藏深度。

三十九、超声波探头的主要作用是什么?
答:1、探头是一个电声换能器,并能将返回来的声波转换成电脉冲;2、控制超声波的传播方向和能量集中的程度,当改变探 头入射 角或改变超声波的扩散角时,可使声波的主要能量按不同的角度射入介质内部或改变声波的指向性,提高分辨率;3、实现波型转换;4、控制工作频率;适用于不同的工作条件。

四十、磁粉探头的安全操作要求?
答:1、当工件直接通过电磁化时,要注意夹头间的接触不良、或用了太大的磁化电流引起打弧闪光,应戴防护眼镜,同时不应在有可能燃气体的场合使用;2、在连续使用湿法磁悬液时,皮肤上可涂防护膏;3、如用于水磁悬液,设备 须接地良好,以防触电;4、在用茧火磁粉时,所用紫外线必须经滤光器,以保护眼睛和皮肤。

四十一、什么是分辨率?
答:指在射线底片或荧光屏上能够识别的图像之间最小距离,通常用每1毫米内可辨认线条的数目表示。

四十二、什么是几何不清晰度?
答:由半影造成的不清晰度、半影取决于焦点尺寸,焦距和工件厚度。

四十三、为什么要加强超波探伤合录和报告工作?
答:任何工件经过超声波探伤后,都必须出据检验报告以作为该工作质量好坏的凭证,一份正确的探伤报告,除建立可靠的探测方法和结果外,很大程度上取决于原始记录和最后出据的探伤报告是非常重要的,如果我们检查了工件不作记录也不出报告,那么探伤检查就毫无意义。

四十四、磁粉探伤中为什么要使用灵敏试片?
答:使用灵敏试片目的在于检验磁粉和磁悬液的性能和连续法中确定试件表面有效磁场强度和方向以及操作方法是否正确等综合因素。

四十五、什么叫定影作用?
答:显影后的胶片在影液中,分影剂将它上面未经显影的溴化银溶解掉,同时保护住黑色金属银粒的过程叫定影作用。

四十六、着色(渗透)探伤的基本原理是什么?
答:着色(渗透)探伤的基本原理是利用毛细现象使渗透液渗入缺陷,经清洗使表面渗透液支除,而缺陷中的渗透残瘤,再利用显像剂的毛细管作用吸附出缺陷中残瘤渗透液而达到检验缺陷的目的。

四十七、着色(渗透)探伤灵敏度的主要因素有哪些?
答:1、渗透剂的性能的影响;2、乳化剂的乳化效果的影响;3、显像剂性能的影响;4、操作方法的影响;5、缺陷本身性质的影响。

四十八、在超声波探伤中把焊缝中的缺陷分几类?怎样进行分类?
答:在焊缝超声波探伤中一般把焊缝中的缺陷 分成三类:点状缺陷、线状缺陷、面状缺陷。
在分类中把长度小于10mm的缺陷叫做点状缺陷;一般不测长,小于10mm的缺陷按5mm计。把长度大于10mm的缺陷叫线状缺陷。把长度大于10mm高度大于3mm的缺陷叫面状缺陷。

四十九、胶片洗冲程序如何?
答:显影、停影、定影、水洗、干燥。

五十、什么叫导电性?
答:指金属能够传导电流的性质。

五十一、什么叫磁性?
答:指金属具有导磁的性能;从实用意义讲如:可用磁性材料(金属)制造永久磁铁、电工材料,也可用磁性来检查磁性金属是否有裂纹等

五十二、什么叫高压?
答:设备对地电压在250伏以上者称为高压。

五十三、什么叫低压?
答:设备对地电压在250伏以下者称为低压。

五十四、什么叫安全电压?
答:人身触及带电导体时,无生命危险的电压,一般都采用36伏以下的电压称为安全电压。
凡工作场所潮湿或在金属容器内,隧道、矿井内用电器照明等,均采用12伏安全电压。

五十五、超声波试块的作用是什么?
答:超声波试块的作用是校验仪器和探头的性能,确定探伤起始灵敏度,校准扫描线性。

五十六、什么是斜探头折射角β的正确值?
答:斜探头折射角的正确值称为K值,它等于斜探头λ射点至反射点的水平距离和相应深度的比值。

五十七、当局部无损探伤检查的焊缝中发现有不允许的缺陷时如何办?
答:应在缺陷的延长方向或可疑部位作补充射线探伤。补充检查后对焊缝质量仍然有怀疑对该焊缝应全部探伤。

五十八、非缺陷引起的磁痕有几种?
答:1、局部冷 作硬化,由材料导磁变化造成的磁痕聚集;2、两种不同材料的交界面处磁粉堆积;3、碳化物层组织偏析;4、零件截面尺寸的突变处磁痕;5、磁化电流过高,因金属流线造成的磁痕;6、由于工件表面不清洁或油污造成的斑点状磁痕。

五十九、磁粉检验规程包括哪些内容?
答:1、规程的适用范围;2、磁化方法(包括磁化规范、工件表面的准备);3、磁粉(包括粒度、颜色、磁悬液与荧光磁悬液的配制)。4、试片;5、技术操作;6、质量评定与检验记录。

六十、磁粉探伤适用范围?
答:磁粉探伤是用来检测铁磁性材料表面和近表面缺陷的种检测方法。

六十一、超声波探伤仪中同步信号发生器的主要作用是什么?它主要控制哪二部分电路工作?
答:同步电路产生同步脉冲信号,用以触发仪器各部分电路同时协调工作,它主要控制同步发射和同步扫描二部分电路。

六十二、无损检测的目地?
答:1、改进制造工艺;2、降低制造成本;3、提高产品的可能性;4、保证设备的安全运行。

六十三、超声波焊缝探伤时为缺陷定位仪器时间扫描线的调整有哪几种方法?
答:有水平定位仪、垂直定位、声程定位三种方法。

六十四、试比较干粉法与湿粉法检验的主要优缺点?
答:干粉法检验对近表面缺陷的检出能力高,特别适于大面积或野外探伤;湿粉法检验对表面细小缺陷检出能力高,特别适于不规则形状的小型零件的批量探伤。

2. 超声波的特性是什么

我们的耳朵只能分辨频率为20至2万赫的声音,频率比人的听频范围高的声波是属于声音的类别之一,属于机械波,声波是指人耳能感受到的一种纵波,其频率范围为16Hz-20KHz。当声波的频率低于16Hz时就叫做次声波,高于20KHz则称为超声波声波。
超声波具有如下特性:
1) 超声波可在气体、液体、固体、固熔体等介质中有效传播。
2) 超声波可传递很强的能量。
3) 超声波会产生反射、干涉、叠加和共振现象。
4) 超声波在液体介质中传播时,可在界面上产生强烈的冲击和空化现象。

穿透力强,可以用超声波测距离,就是我们所说的声纳,还有超声波的破碎力强,可以用来碎石,就是结石.
下面在详细介绍下:

超声波的基本特性

频率在2kHz以上的声波称之为超声波,由于频率f升高,波长λ变短使得超声波比普通声波具有特殊性,即近似于光的某些特征。如束射性,由一种媒质进人另一种媒质发生折射、反射等。同时有很强的被吸收性与衰减性,带有很强的能量。本节简要介绍超声波的几个主要特征。

【超声波的束射性】

人耳可感受的声音是无指向性的球面波,即以声源为中心呈球面向四周扩散周围均能听到声音。由于超声波频率很高,所以方向性就相对要强,方向性即柬射性。当超声波发生体压电晶体的直径尺寸远大于超声波波长时,则晶体所产生的超声波就类似于光的特性,如图1一1一1所示。

紧靠晶体辐射板的一段叫近场区,接近于圆柱状;离晶本辐射较远的部分,超声波以一定的角度扩散,叫远场区。若压晶体圆片的直径为D,超声波在该介中的波长为λ,则近区的长度为:

D2-λ2 D2

N= ———— ≈ —— (D》λ)

4λ 4λ

由上式看出,压电晶体片直径愈大或频率越高,即波长λ愈短,则近场区的长度愈长,此超声波场的束射性就愈好。

声学工作者用光衍射法,对医用超声波换能器的声场显示做了深入、生动的研究。

就是这个研究成果的一组照片,它对我们深入而又形象地理解超声波的束射性,超声波的聚焦性,都有很大的帮助。图1-2是这种是这种光衍射法的实验光路图。图中的He——Ne激光器的波长为6328A(埃),O为一组组合透镜,它将光束镜发出的扩散光束变为平行光束。最后在相屏上得到的是一个超声波声束的倒立的实相。图1-3图1-6的一组照片,就是从这个相屏上拍摄而成的。整个实验均在暗室中进行。图1-5所示的这张未聚焦的单片换能器的全景超声波束照片,是我们超声波治疗机所发出的超声波声束的生动、形象的显示,是值得我们深入研究和理解的。

理解了超声波的束射性,对超声波治疗有重要的意义。由于超声波具有很强的束射性,在超声波治疗时,要注意使用声头辐面垂直,对准治疗部位。以由于超声波声头辐射出的超声波场中心处最强,愈向外侧愈弱,所以,在超声波治疗操作时,一般都要以一定的速度,在治疗部位做小圆周或其它形式的移动,以使治疗部位得到的超声波剂量基本均匀,从而保证治疗效果的良好。

【超声波的透射、反射、折射与聚集】

由于超声波的频率较高,所以超声波在定向传播时,在两种不同媒质的分界面上,会出现类似于光线一样的透射、反射和折射现象。

光线的透射、反射与折射现象是常见的。例如,我们在一个黑暗的环境里将一束光线投身到一个盛满水的透明玻璃烧杯里,我们将十分清楚地看到光线在水面上产生的透射、反射与折射现象。我们采用图1一2所示的光衍射法,也可以清楚地看到超声波声束的反射、透射与折射现象。见图1一7。

光的聚集现象是常见的。如果我们手边在一个放大镜,在强烈的阳光下,太阳光经过放大镜的聚集到一点,就会将这一点上的纸或者香烟等物点燃。许多人都亲身做过这个实验。

超声波的聚集现象和光线的聚集现象是一样的。利用超声波聚集装置可以将超声波束会聚到一点,从而将超声波的声强提高几倍甚至几千倍,利用这样巨大的声强可以做许多很有意义的工作。例如:超声波切割、超声波钻孔、超声波打磨等。

【超声波的吸收与衰减】

声波在各种媒质中传播时,由于媒质要吸收掉它的一部分能量,所以,随着传播路程的增加,声波的强度会逐渐减弱。

在一个广场上,一个民族弦乐正在为广大群众作街头演出,许多人闻讯前去观看和欣赏那动听的音乐。当你从远处走近这个乐队时,首先听到的是那音调低沉的鼓声,随着你慢慢走近乐队,你就逐渐听到了锁呐声、笛声、二胡声等;当你最后走到乐队周围时,你才听到了那音调很高的清脆的铃声。

这个例子,很生动地说明了各种不同频率的声波,在空气中传播时被吸收的程度是不同的。频率越高的声波,空气对它的吸收越强,所以它传播的距离较短。例如上述乐队中音调很高的铃声;因其频率很高,空气对它的吸收作用很强,所以传不远。反之,对频率越低的声波,空气对它的吸收较少,因此,它传播的距离较长。上述乐队中音调低沉的大鼓声音传得很远,正是由于它的频率很低的缘故。

声波在媒质中传播时,被吸收而衰减的另一个特点是对于同一个声波,当它在围体、液体或气体,以及各种不同物质中传播时,它被吸收的程度也是不同的。对于一个频率固定的声波,在气体中传播时,它被吸收的最厉害;在液体中传播时,它吸收的较少;而在固体中传播时,则被吸收的最少。所以,声波在空气中传播的最短,在水中则可传播的远一些,而在金属中则能传播得很远。

以上关于声波吸收的两个特性,无论对可听声,或是对超声波,都是适用的。对于超声波来讲,由于它的频率很高,所发,它在空气中传播时,被吸特别厉害。据科学家们的实验,频率为100亿Hz的超声波,在它离开声源的一刹那间,马上会被空气全部吸收掉。在超声波治疗的临床应用中,对于超声波的吸收特性,必须予以足够的重视。这一点,在下面的有关章节中,将要详细谈到。

【超声波的巨大能量】

超声波之所以在工业、国防和医疗等方面发挥着独特而又巨大的作用,还有一个原因是由于超声波比一般可听声有着强大的功率。根据声学工作者的实验测定,一般的讲话声音的能量是很小的。假设我们想用普通说话的能量来烧开一壶水,那么,必须动员700多万人,连续大声喊叫12个小时才行。超声波具有的能量,要比一般可听声大的多。根据有关声学实验测定,频率为100万赫兹的超声波的能量,要比同幅度的频率为1000赫兹的可听声能量大100万倍。所以说,拥有巨大的能量,是超声波的一个重要特点。超声波的许多应用,也都是利用它的这一特点进行工作的。为什么超声波拥有这么强大的功率呢?这是由于声波到达某一物质中时,由于声波的振动作用,使物质中的分子随便之一起振动,两者振动的频率是一致的。物质分子振动的频率,决定了该物质分子振动的速度,频率越高,速度越大。我们知道,一个运动物体所具有的动能E与其质量M和运动速度有下列关系:

E=Mv2

即,运动物体的动能与其质量成正比,与其速度的平方也成正比。

由于超声波的频率很高,它使所进入的物质分子运动速度,也随之变的很高。根据上式可知,这样高的运动速度,使该物质分子具有很大的动能,这就是超声波拥有巨大能量的缘故。

【超声波的声压特性】

所谓“声压”指的是由于声波的振动而使声场中的物体受到附加压力的强度,单位为公斤/平方厘米,一般可听声的声压非常微小,其数值约为0.000001公斤/平方厘米~0.000002公斤/平方厘米。这公微小的声压,一般是不引起人们的注意的。但是,超声波的声压,一般是很大的。例如,在水中通过一般强度的超声波时,因超声波而产生的附加压力,可以达到好几个大气压。超声波之所以能够产生这样强的声压,可以达到好几个大气压,其根本原

因仍然是由于超声波的频率很高,所以振动时,使高密度分子间的伸拉很快以致使其间形成瞬时的真空与压缩高密度区,产生巨大的压力差。当它的振幅达到一定程度时,超声波拥有的能量十分巨大。

当超声波束通过液体时,由于巨大的超声波声压作用,可以在液体中出现"空化现象"。这种现象所产生的瞬时压力,可以高达几千个,甚至上万个大气压!这么巨大的瞬时压力,使超声波的应用,在许多方面显示出它独特的巨大作用。现在已被普遍应用的超声波清洗,超声波乳化等,都是超声波空化现象的具体运用。

超声波的空化现象是怎样产生的呢?让我们通过观察一个声学实验,来了解空化现象产生的奥妙。

如图1一8所示,在一个盛满水的玻璃容器中,放大一个超声波发生器的声头。

在超声波机末工作之前,该容器中的液体分子受到的只是大气压的压力,液体的分子都很稳定,没有什么变化。当超声波机开始工作后,一般强大的超声波束穿过了整个液体内部。我们知道,当声波通往某种物质时,由于声振动现象,这种压缩和稀疏相互交替的作用,使该物质分子受到的压力产生了变化。例如当超声波振动使水分子压缩时,水分子所受到压力将是大气压加上水分子被压缩时受到的压力,这个变化的压力就是前面我们所谈到的"声压"。当这个巨大的声压使水分子团压缩时,好象水分子团受到了来自四面八方的巨大压力(参看图1一8A)当超声波振动使水分子稀疏时,水分子又受到了向四面八方散开的拉力(参看图1一8B)。对于一般的液体,它能经受得住声压的巨大压力作用,所以在受到压缩力时,水分子团不会发生反常的现象。但是当水分子团受到稀疏作用而受到四面八方的拉力时,它们就支持不住了。在拉力集中的地分,水分子团就会断裂开来,这种断裂作用,最容易发生在存有杂质和气泡的地方,因为这些地方水的强度特别低,根本经不住几倍于大气压力的巨大的拉力作用而发生断裂。这种断裂的结果,使水中会产生许多气泡状的小空腔,这种空腔存在的时间很短,一瞬间,就会闭合起来。小空腔闭合的时侯,会产生巨大的瞬时压力,一般的可高达几千个,甚至上万个大气压。这种巨大的瞬时压力,可以使悬浮在水中的固体表面受到急剧的破坏,超声波的绝妙的清洗作用、乳化作用以及超声波治疗中利用超声波来击碎 脑血栓和胆结石块等,都是运用了超声波的这种巨大的瞬时压力。这种由于超声波在液体中的声压,而使液体分子团破裂而产生无数气体小空腔,由于这些小空腔闭合而产生的瞬时压力的现象,称之为超声波的空化现象。超声波的空化现象,也是超声波的重要特性之一。

3. 超声波束的近场区和远场区各有什么特点

1、近场区

生源附近由于声压急剧起伏,出现多个极大值和极小值,最后一个声压极大值处与声源的距离成为近场长度,用N表示,N值以内的区域称为近场区。

当测量距离r=λ/2π≈λ/6时,感应场强度与辐射场强度相当。在距离辐射源比较近(r<λ/6)的地方,感应场强度大于辐射场强度。

2、远场区

一般当r大于3λ时,可忽略感应场的成份,认为处于远场(区)。

辐射场强度角分布基本上与距天线的距离无关的场区,在辐射远场区,将天线上各点到测量点的连线当作是平行的,所引入的误差小于一定的限度。如天线尺寸为D,则远场区距离应大于2D2/λ。

(3)什么是超声波场扩展阅读:

超声波是弹性机械振动波,它与可听声相比还有一些特点:

传播的方向较强,可聚集成定向狭小的线束;在传播介质质点振动的加速度非常之大;在液体介质中当超声强度达到一定值后便会发生空化现象。

束射特性

从声源发出的声波向某一方向(其他方向甚弱)定向地传播,称之为束射。 超声波由于它的波长较短,当它通过小孔(大于波长的孔)时,会呈现出集中的一束射线向一定方向前进。

又由于超声方向性强,所以可定向采集信息。同样当超声波传播的方向上有一障碍 物的直径大于波长时,便会在障碍物后产生“声影”。这些犹如光线通过小孔和障碍物一样,所以超声波具有和光波相似的束射特性。

超声波的束射性的好坏,一般用发散角的大小来衡量(习惯上用半发射角臼表示)。以平面圆形活塞式声源为例,其大小决定超声波基本原理于声源的宜径(D)和声波的波长(λ)。

参考资料来源:网络-超声波基本原理

参考资料来源:网络-超声波



4. 超声波探伤仪原理技术的其他

4.超声波探伤与X射线探伤相比较有何优的缺点?
答:超声波探伤比X射线探伤具有较高的探伤灵敏度、周期短、成本低、灵活方便、效率高,对人体无害等优点;缺点是对工作表面要求平滑、要求富有经验的检验人员才能辨别缺陷种类、对缺陷没有直观性;超声波探 伤适合于厚度较大的零件检验。
5、超声波探伤的主要特性有哪些?
答:(1)超声波在介质中传播时,在不同质界面上具有反射的特性,如遇到缺陷,缺陷的尺寸等于或大于超声波波长时,则超声波在缺陷上反射回来,探伤仪可将反射波显示出来;如缺陷的尺寸甚至小于波长时,声波将绕过缺陷而不能反射;
(2)波声的方向性好,频率越高,方向性越好,以很窄的波束向介质中辐射,易于确定缺陷的位置。
(3)超声波的传播能量大,如频率为1MHZ(100赫兹)的超生波所传播的能量,相当于振幅相同而频率为1000HZ(赫兹)的声波的100万倍。
6、超生波探伤板厚14毫米时,距离波幅曲线上三条主要曲线的关系怎样?
答:测长线 Ф1 х 6 -12dB
定量线 Ф1 х 6 -6dB
判度线 Ф1 х 6 -2dB
7、用超生波探伤时,底波消失可能是什么原因造成的?
答:(1)近表表大缺陷;(2)吸收性缺陷;(3)倾斜大缺陷;(4)氧化皮与钢板结合不好。
8、简述超生波探伤中,超生波在介质中传播时引起衰减的原因是什么?
答:(1)超声波的扩散传播距离增加,波束截面愈来愈大,单位面积上的能量减少。
(2)材质衰减一是介质粘滞性引起的吸收;二是介质界面杂乱反射引起的散射。
9、CSK-ⅡA试块的主要作用是什么?
答:(1)校验灵敏度;(2)校准扫描线性。
10、用超声波对饼形大锻件探伤,如果用底波调节探伤起始灵敏度对工作底面有何要求?
答:(1)底面必须平行于探伤面;
(2)底面必须平整并且有一定的光洁度。
11.超声波探伤选择探头K值有哪三条原则?
答:(1)声束扫查到整个焊缝截面;
(2)声束尽量垂直于主要缺陷;
(3)有足够的灵敏度。
12、超声波探伤仪主要有哪几部分组成?
答:主要有电路同步电路、发电路、接收电路、水平扫描电路、显示器和电源等部份组成。
13、发射电路的主要作用是什么?
答:由同步电路输入的同步脉冲信号,触发发射电路工作,产生高频电脉冲信号激励晶片,产生高频振动,并在介质内产生超声波。
14、超声波探伤中,晶片表面和被探工件表面之间使用耦合剂的原因是什么?
答:晶片表面和被检工件表面之间的空气间隙,会使超声波完全反射,造成探伤结果不准确和无法探伤。
15、JB1150-73标准中规定的判别缺陷的三种情况是什么?
答:(1)无底波只有缺陷的多次反射波。
(2)无底波只有多个紊乱的缺陷波。
(3)缺陷波和底波同时存在。
16、JB1150-73标准中规定的距离――波幅曲线的用途是什么?
答:距离――波幅曲线主要用于判定缺陷大小,给验收标准提供依据它是由判废线、定量线、测长线三条曲线组成;
判废线――判定缺陷的最大允许当量;
定量线――判定缺陷的大小、长度的控制线;
测长线――探伤起始灵敏度控制线。
17、什么是超声场?
答:充满超声场能量的空间叫超声场。
18、反映超声场特征的主要参数是什么?
答:反映超声场特征的重要物理量有声强、声压声阻抗、声束扩散角、近场和远场区。
19、探伤仪最重要的性能指标是什么?
答:分辨力、动态范围、水平线性、垂直线性、灵敏度、信噪比。
20、超声波探伤仪近显示方式可分几种?
答:(1)A型显示示波屏横坐标代表超声波传递播时间(或距离),纵坐标代表反射回波的高度;(2)B型显示示波屏横坐标代表超声波传递播时间(或距离),这类显示得到的是探头扫查深度方向的断面图;(3)C型显示仪器示波屏代表被检工件的投影面,这种显示能绘出缺陷的水平投影位置,但不能给出缺陷的埋藏深度。
21、超声波探头的主要作用是什么?
答:1、探头是一个电声换能器,并能将返回来的声波转换成电脉冲;2、控制超声波的传播方向和能量集中的程度,当改变探 头入射 角或改变超声波的扩散角时,可使声波的主要能量按不同的角度射入介质内部或改变声波的指向性,提高分辨率;3、实现波型转换;4、控制工作频率;适用于不同的工作条件。
22、为什么要加强超波探伤合录和报告工作?
答:任何工件经过超声波探伤后,都必须出据检验报告以作为该工作质量好坏的凭证,一份正确的探伤报告,除建立可靠的探测方法和结果外,很大程度上取决于原始记录和最后出据的探伤报告是非常重要的,如果我们检查了工件不作记录也不出报告,那么探伤检查就毫无意义。
23、无损检测有哪些应用
应用时机:设计阶段;制造过程;成品检验;在役检查。
应用对象:各类材料(金属、非金属等);各种工件(焊接件、锻件、铸件等);各种工程(道路建设、水坝建设、桥梁建设、机场建设等)。
24、超声波焊缝探伤时为缺陷定位仪器时间扫描线的调整有哪几种方法?
答:有水平定位仪、垂直定位、声程定位三种方法
25、在超声波探伤中把焊缝中的缺陷分几类?怎样进行分类?
答:在焊缝超声波探伤中一般把焊缝中的缺陷 分成三类:点状缺陷、线状缺陷、面状缺陷。
在分类中把长度小于10mm的缺陷叫做点状缺陷;一般不测长,小于10mm的缺陷按5mm计。把长度大于10mm的缺陷叫线状缺陷。把长度大于10mm高度大于3mm的缺陷叫面状缺陷。
26、超声波试块的作用是什么?
答:超声波试块的作用是校验仪器和探头的性能,确定探伤起始灵敏度,校准扫描线性。
27、什么是斜探头折射角β的正确值?
答:斜探头折射角的正确值称为K值,它等于斜探头λ射点至反射点的水平距离和相应深度的比值。
28、当局部无损探伤检查的焊缝中发现有不允许的缺陷时如何办?
答:应在缺陷的延长方向或可疑部位作补充射线探伤。补充检查后对焊缝质量仍然有怀疑对该焊缝应全部探伤。
29、超声波探伤仪中同步信号发生器的主要作用是什么?它主要控制哪二部分电路工作?
答:同步电路产生同步脉冲信号,用以触发仪器各部分电路同时协调工作,它主要控制同步发射和同步扫描二部分电路。
30、无损检测的目的?
答:1、改进制造工艺;2、降低制造成本;3、提高产品的可能性;4、保证设备的安全运行。
31.超探仪的作用及主要应用行业
超探仪是一种便携式工业无损探伤仪器,它能够快速便捷、无损伤、精确地进行工件内部多种缺陷(焊缝、裂纹、夹杂、折叠、气孔、砂眼等)的检测、定位、评估和诊断。既可以用于实验室,也可以用于工程现场。本仪器能够广泛地应用在制造业、钢铁冶金业、金属加工业、化工业等需要缺陷检测和质量控制的领域,也广泛应用于航空航天、铁路交通、锅炉压力容器等领域的在役安全检查与寿命评估。它是无损检测行业的必备仪器。 编号 应用行业 1 电力 2 锅炉与压力容器 3 机械 4 钢铁工业 5 钢结构 6 石油 7 化工 8 铁路 9 航天航空 10 船舶 11 管道 12 高校 13 永磁 14 科研院所 15 军工 16 陶瓷 32.有关超声波探伤的国家标准和行业标准 超声波探伤国家标准和行业标准有:
1、QB/T 无损检测术语 超声检测
2、JB/T 10061-1999 A型脉冲反射式超声探伤仪通用技术条件
3、JJG 746-91 超声探伤仪 中华人民共和国国家计量检定规程 33.斜探头K值与角度的对应关系 NO. K值 对应角度 1 K1 对应45度 2 K1.5 对应56.3度 3 K2 对应63.4度 4 K2.5 对应68.2度 5 K3 对应71.6度 34. 焊缝探伤超声波探头的选择方案参考 编号 被测工件厚度 选择探头和斜率 选择探头和斜率 1 4—5mm 6×6 K3 不锈钢:1.25MHz
铸铁:0.5—2.5 MHz
普通钢:5MHz 2 6—8mm 8×8 K3 3 9—10mm 9×9 K3 4 11—12mm 9×9 K2.5 5 13—16 mm 9×9 K2 6 17—25 mm 13×13 K2 7 26—30 mm 13×13 K2.5 8 31—46 mm 13×13 K1.5 9 47—120 mm 13×13( K2—K1) 10 121—400 mm 18×18 ( K2—K1)
20×20 ( K2—K1) 注:以上方案仅作参考,各企业可视具体情况稍作改动
35.探头型号表
注:下表所列探头型号仅供探伤时参考 产品名称 频率(MHZ) 晶片面积(mm2) 说明 直探头(硬保护膜) 0.5~10 Φ8 Φ10 Φ14 Φ20 Φ24Φ30 直探头(软保护膜) 0.5~5 Φ10 Φ14 Φ20 Φ24 双晶片直探头 2.5~5 10×12×2Φ14×2Φ20×2 F5 F10 F15 F20 F30 斜探头 1~5 9×9 8×8 10×12 Φ14
12×15 14×16 13×13Φ20 30o40o50oK1 K1.5 K2 K2.5 K3 斜探头 1~5 18×18 双晶片斜探头 2.5 5 8×8×2 10×12×2 K1 K2 K3
F10 F20 F30 表面波探头 2.5 5 9×9 10×12 13×13 HB-50 回波探头 小角管探头 2.5 5 Φ14 Φ20 小角管探头 5 6×6 5×7 K1 K2 K2.5 K3 小角管探头 5 双晶曲面片 板波探头 1~5 20×20? 30×30 入射角由用户定 爬波探头 1~5 薄波探头 5 可检测5MM以下薄板 可变角探头 2.5 5 10×10 角度可变范围0o~90o 液浸式探头 1~5 Φ10 Φ12 Φ14 Φ20 充水探头 1~5 Φ14 Φ20 双晶充水探头 1~5 Φ14 Φ20 交距由用户定 液浸聚焦探头 1~5 Φ14 Φ20 点聚焦线聚焦 接触式聚焦直探头 2.5? 5 Φ14 Φ20 焦距10~60 接触式聚焦斜探头 2.5? 5 Φ14 Φ20 焦距10~60 常规测厚探头 1~5 小径管测厚探头 1~5 Φ8 中温测厚探头 1~5 上限300℃ 高温测厚探头 1~5 上限500℃ 深水探头 1~5 用于水下超声探伤 常用试验块

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