超聲波探傷的原理是什么？

超聲波探傷是利用超聲波在物體中的傳播、反射和衰減等物理特性來發(fā)現(xiàn)缺陷的一種無損檢測(cè)方法。它主要用于檢測(cè)金屬材料和部分非金屬材料的內(nèi)部缺陷。

超聲波探傷的原理

超聲波探傷具有成本低、操作方便、檢測(cè)厚度大、對(duì)人和環(huán)境無害等突出優(yōu)點(diǎn),但也存在諸如探傷不直觀、難以確定缺陷的性質(zhì)、評(píng)定結(jié)果在很大程度上受操作者技術(shù)水平和經(jīng)驗(yàn)的影響及不能給出永久性記錄等缺點(diǎn)。

超聲波的的頻率高達(dá)2萬赫茲以上，透入金屬材料的深度達(dá)5米，能由一個(gè)截面進(jìn)到另一個(gè)截面，在兩個(gè)截面的邊緣上發(fā)生反射。超聲波探傷就是利用超聲波的這一特點(diǎn)來檢查焊縫的缺陷。

高頻脈沖發(fā)生器產(chǎn)生的高頻脈沖電壓，同時(shí)作用在探頭和接收放大器上。探頭內(nèi)裝有壓電晶體，能把接收到的高頻交變電壓，變成超聲振動(dòng)，向工件發(fā)射出超聲波。這時(shí)，作用在接收放大器上的高頻脈沖信號(hào)，經(jīng)放大后，在指示器的熒光屏上顯示出“始脈沖”。始脈沖的位置，表示工件的表面，也即發(fā)射超聲波的起點(diǎn)。進(jìn)入工件內(nèi)的超聲波，在其傳播方向上遇到缺陷c時(shí)引起反射，未遇上缺陷的超聲波傳到底面b,也同樣引起反射。這些反射波被探頭接收后，再將聲波振動(dòng)變?yōu)榻蛔冸妷?，由接收放大器放大，加在指示器的熒光屏上，這樣就出現(xiàn)了反射波信號(hào)，分別指出“缺陷脈沖”和“底脈沖”的波形。由于發(fā)射的時(shí)間有先后，所以它們和始脈沖相間隔的距離也不一樣。

缺陷面積越大，缺陷脈沖也越高。由于用這種方法可以檢査深達(dá)5米的金屬，所以這種方法適用于檢査大型鑄件、鍛件、電渣焊件、自動(dòng)焊件等。

超聲波探傷具有比射線探傷靈敏度高、周期短、成木低、經(jīng)濟(jì)效果好、操作簡(jiǎn)單靈便等優(yōu)點(diǎn)。缺點(diǎn)是，被檢件的表麗一定要光滑、清潔，否則難以進(jìn)行檢査>對(duì)被檢物只能發(fā)現(xiàn)缺陷，不能確定性質(zhì)，當(dāng)檢査焊接接頭時(shí)，往往要與射線檢驗(yàn)配合應(yīng)用。

超聲波具有以下幾方面的性質(zhì)：

（一）有良好的指向性

1、直線性

超聲波的波長很短(毫米數(shù)量級(jí))，因此它在彈性介質(zhì)中能象光波一樣沿直線傳播，并符合幾何光學(xué)規(guī)律。

2、束射性

聲源發(fā)生的超聲波能集中在一定區(qū)域(稱為超聲場(chǎng))定向輻射。

（二）異質(zhì)界面上的透射、反射、折射和波型轉(zhuǎn)換

1、垂直入射異質(zhì)介面時(shí)的透射、反射和繞射固-氣界面K≈100%,因此探傷中良好的耦合是一個(gè)必要條件。

2、傾斜入射異質(zhì)界面時(shí)的反射、折射、波型轉(zhuǎn)換。

由第一、第二臨界角的物理意義可知：

（1）當(dāng)a 縱波和折射橫波,這種情況在探傷中不采用。

（2）當(dāng)am≤0< a2m時(shí),第工種介質(zhì)中只存在折射橫波，這是常用的斜探頭的設(shè)計(jì)原理和依據(jù)，也是橫波探傷的基本條件。

（3）當(dāng)a2q2m時(shí)，第I種介質(zhì)中既無折射縱波又無折射橫波,但這時(shí)在第I種介質(zhì)表面形成表面波，這是常用表面波探頭的設(shè)計(jì)原理和依據(jù)。

超聲波在介質(zhì)傳播過程中, 其能量隨著傳播距離的增加而逐漸減弱的現(xiàn)象稱為超聲波的衰減。引起超聲波衰減的原因主要有以下三個(gè)方面：1.散射引起的衰減，2.介質(zhì)吸收性弓|起的衰減，3.聲束擴(kuò)散引起的衰減。