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    超聲波探傷儀的工作原理

    2021-05-26 16:33:05  來源：上海鼎徵儀器儀表設(shè)備有限公司
    超聲波探傷儀是運(yùn)用反射及變頻的原理來對(duì)材料進(jìn)行檢測(cè)的。 當(dāng)超聲波在被檢測(cè)材料中傳播時(shí)，材料的聲學(xué)特性和內(nèi)部組織的變化對(duì)超聲波的傳播就產(chǎn)生一定的影響，通過對(duì)超聲波受影響程度和狀況的探測(cè)了解材料性能和結(jié)構(gòu)變化的一種技術(shù)手段稱之為超聲檢測(cè)。 當(dāng)超聲波在介質(zhì)中傳播時(shí)，在不同質(zhì)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聲波波長(zhǎng)時(shí)，則超聲波在缺陷上反射回來，探傷儀可將反射波顯示出來；如缺陷的尺寸甚至小于波長(zhǎng)時(shí)，聲波將繞過射線而不能反射，從而來確定是否存在缺陷及缺陷的位置。

    超聲探傷儀的檢測(cè)原理

    超聲波的檢測(cè)原理是在被檢測(cè)材料中傳播時(shí)，材料的聲學(xué)特性和內(nèi)部組織的變化對(duì)超聲波的傳播產(chǎn)生一定的影響，通過對(duì)超聲波受影響程度和狀況的探測(cè)了解材料性能和結(jié)構(gòu)變化的技術(shù)稱為超聲檢測(cè)。超聲檢測(cè)方法通常有穿透法、脈沖反射法、串列法等。
    數(shù)字式超聲波探傷儀通常是對(duì)被測(cè)物體(比如工業(yè)材料、人體)發(fā)射超聲，然后利用其反射、多普勒效應(yīng)、透射等來獲取被測(cè)物體內(nèi)部的信息并經(jīng)過處理形成圖像。

    多普勒效應(yīng)法

    是利用超聲在遇到運(yùn)動(dòng)的物體時(shí)發(fā)生的多普勒頻移效應(yīng)來得出該物體的運(yùn)動(dòng)方向和速度等特性；

    透射法

    是通過分析超聲穿透過被測(cè)物體之后的變化而得出物體的內(nèi)部特性的，其應(yīng)用還處于研制階段；

    反射法

    超聲波探傷儀這里主要介紹的是應(yīng)用Z多的通過反射法來獲取物體內(nèi)部特性信息的方法。
    反射法是基于超聲波在通過不同聲阻抗組織界面時(shí)會(huì)發(fā)生較強(qiáng)反射的原理工作的，正如我們所知道，聲波在從一種介質(zhì)傳播到另外一種介質(zhì)的時(shí)候在兩者之間的界面處會(huì)發(fā)生反射，而且介質(zhì)之間的差別越大反射就會(huì)越大。
    所以我們可以對(duì)一個(gè)物體發(fā)射出穿透力強(qiáng)、能夠直線傳播的超聲波，超聲波探傷儀然后對(duì)反射回來的超聲波進(jìn)行接收并根據(jù)這些反射回來的超聲波的先后、幅度等情況就可以判斷出這個(gè)組織中含有的各種介質(zhì)的大小、分布情況以及各種介質(zhì)之間的對(duì)比差別程度等信息(其中反射回來的超聲波的先后可以反映出反射界面離探測(cè)表面的距離，幅度則可以反映出介質(zhì)的大小、對(duì)比差別程度等特性)。
    超聲波探傷儀從而判斷出該被測(cè)物體是否有異常。 在這個(gè)過程中就涉及到很多方面的內(nèi)容，包括超聲波的產(chǎn)生、接收、信號(hào)轉(zhuǎn)換和處理等。
    其中產(chǎn)生超聲波的方法是通過電路產(chǎn)生激勵(lì)電信號(hào)傳給具有壓電效應(yīng)的晶體(比如石英、硫酸鋰等)，使其振動(dòng)從而產(chǎn)生超聲波；而接收反射回來的超聲波的時(shí)候，這個(gè)壓電晶體又會(huì)受到反射回來的聲波的壓力而產(chǎn)生電信號(hào)并傳送給信號(hào)處理電路進(jìn)行一系列的處理，超聲波探傷儀Z后形成圖像供人們觀察判斷。
    這里根據(jù)圖像處理方法(也就是將得到的信號(hào)轉(zhuǎn)換成什么形式的圖像)的種類又可以分為A型顯示、M型顯示、B型顯示、C型顯示、F型顯示等。
    A型顯示是將接收到的超聲信號(hào)處理成波形圖像，根據(jù)波形的形狀可以看出被測(cè)物體里面是否有異常和缺陷在那里、有多大等， 超聲波探傷儀主要用于工業(yè)檢測(cè)；
    M型顯示是將一條經(jīng)過輝度處理的探測(cè)信息按時(shí)間順序展開形成一維的"空間多點(diǎn)運(yùn)動(dòng)時(shí)序圖"，適于觀察內(nèi)部處于運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的物體，超聲波探傷儀如運(yùn)動(dòng)的臟器、動(dòng)脈血管等；
    B型顯示是將并排很多條經(jīng)過輝度處理的探測(cè)信息組合成的二維的、反映出被測(cè)物體內(nèi)部斷層切面的"解剖圖像"(醫(yī)院里使用的B超就是用這種原理做出來的)，超聲波探傷儀適于觀察內(nèi)部處于靜態(tài)的物體；
    C型顯示也是一種圖象顯示，探傷儀熒光屏的橫坐標(biāo)和縱坐標(biāo)都是靠機(jī)械掃描來代表探頭在工件表面的位置。探頭接收信號(hào)幅度以光點(diǎn)輝度表示，因而，當(dāng)探頭在工件表面移動(dòng)時(shí)，熒光屏上便顯示出工件內(nèi)部缺陷的平面圖象，但不能顯示缺陷的深度。
     
    C型顯示、F型顯示用得比較少。

    超聲波探傷儀主要技術(shù)指標(biāo)：

    1.靈敏度

    超聲波探傷中靈敏度一般是指整個(gè)探傷系統(tǒng)(儀器和探頭)發(fā)現(xiàn)Z小缺陷的能力。發(fā)現(xiàn)缺陷愈小，靈敏度就愈高。
    超聲波探傷儀的探頭的靈敏度常用靈敏度余量來衡量。靈敏度余量是指儀器Zda輸出時(shí)(增益、發(fā)射強(qiáng)度Zda，衰減和抑制為0)，使規(guī)定反射體回波達(dá)基準(zhǔn)高所需衰減的衰減總量。靈敏度余量大，說明超聲波探傷儀與探頭的靈敏度高。靈敏度余量與儀器和探頭的綜合性能有關(guān)，因此又叫儀器與探頭的綜合靈敏度。

    2.盲區(qū)與始脈沖寬度

    盲區(qū)是指從探測(cè)面到能夠發(fā)現(xiàn)缺陷的Z小距離。盲區(qū)內(nèi)的缺陷一概不能發(fā)現(xiàn)。
    始脈沖寬度是指在一定的靈敏度下，屏幕上高度超過垂直幅度20%時(shí)的始脈沖延續(xù)長(zhǎng)度。始脈沖寬度與靈敏度有關(guān)，靈敏度高，始脈沖寬度大。

    3.分辨力

    超聲波探傷儀與探頭的分辨力是指在屏幕上區(qū)分相鄰兩缺陷的能力。能區(qū)分的相鄰兩缺陷的距離愈小，分辨力就愈高。

    4.信噪比

    信噪比是指屏幕上有用的Z小缺陷信號(hào)幅度與無用的噪聲雜波幅度之比。信噪比高，雜波少，對(duì)探傷有利。信噪比太低，容易引起漏檢或誤判，嚴(yán)重時(shí)甚至無法進(jìn)行探傷。
    超聲波探傷儀檢測(cè)不但可以做到非常準(zhǔn)確，而且相對(duì)其他檢測(cè)方法來說更為方便、快捷，也不會(huì)對(duì)檢測(cè)對(duì)象和操作者產(chǎn)生危害，所以受到了人們?cè)絹碓狡毡榈臍g迎，有著非常廣闊的發(fā)展前景。
     
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