超聲講義原始稿

1、超聲波探傷1緒論緒論無(wú)損檢測(cè)是指在不損壞試件的前提下，以物理或化學(xué)方無(wú)損檢測(cè)是指在不損壞試件的前提下，以物理或化學(xué)方法為手段，借助于先進(jìn)的技術(shù)和設(shè)備器材，對(duì)內(nèi)部及表面的法為手段，借助于先進(jìn)的技術(shù)和設(shè)備器材，對(duì)內(nèi)部及表面的結(jié)構(gòu)、性質(zhì)、狀態(tài)進(jìn)行檢查和測(cè)試的方法。結(jié)構(gòu)、性質(zhì)、狀態(tài)進(jìn)行檢查和測(cè)試的方法。在無(wú)損檢測(cè)技術(shù)發(fā)展過(guò)程中，出現(xiàn)過(guò)三個(gè)名稱，即：無(wú)在無(wú)損檢測(cè)技術(shù)發(fā)展過(guò)程中，出現(xiàn)過(guò)三個(gè)名稱，即：無(wú)損探傷（損探傷（NondistructiveIn

2、spection）無(wú)損檢測(cè)（）無(wú)損檢測(cè)（NondistructiveTesting），無(wú)損評(píng)價(jià)（，無(wú)損評(píng)價(jià)（NondistructiveEralvation）。這三個(gè)名稱體現(xiàn)了無(wú)損檢測(cè)從探傷到評(píng)價(jià)的演。這三個(gè)名稱體現(xiàn)了無(wú)損檢測(cè)從探傷到評(píng)價(jià)的演變。變。無(wú)損探傷最早期階段的名稱，其涵義是探測(cè)和發(fā)現(xiàn)缺無(wú)損探傷最早期階段的名稱，其涵義是探測(cè)和發(fā)現(xiàn)缺陷；無(wú)損檢測(cè)是當(dāng)前階段的名稱，其內(nèi)涵是不僅探測(cè)缺陷，陷；無(wú)損檢測(cè)是當(dāng)前階段的名稱，其內(nèi)涵是不僅探測(cè)

3、缺陷，還包括探測(cè)試件的一些其他信息，例如結(jié)構(gòu)、性質(zhì)、狀態(tài)還包括探測(cè)試件的一些其他信息，例如結(jié)構(gòu)、性質(zhì)、狀態(tài)等，并試圖通過(guò)測(cè)試，掌握更多的信息；而無(wú)損評(píng)價(jià)不僅包等，并試圖通過(guò)測(cè)試，掌握更多的信息；而無(wú)損評(píng)價(jià)不僅包括前述兩個(gè)名稱的內(nèi)涵，更重要的對(duì)缺陷的形狀、尺寸、位括前述兩個(gè)名稱的內(nèi)涵，更重要的對(duì)缺陷的形狀、尺寸、位置、取向、置、取向、內(nèi)含物，缺陷部位的組織內(nèi)含物，缺陷部位的組織做出較明確的描述，尤做出較明確的描述，尤為重要的是缺陷部位的組

4、織，殘余應(yīng)力等。結(jié)合成像技術(shù)，為重要的是缺陷部位的組織，殘余應(yīng)力等。結(jié)合成像技術(shù)，自動(dòng)化技術(shù)，計(jì)算機(jī)數(shù)據(jù)分析和處理等技術(shù)，與材料力學(xué)，自動(dòng)化技術(shù)，計(jì)算機(jī)數(shù)據(jù)分析和處理等技術(shù)，與材料力學(xué)，斷裂力學(xué)等學(xué)科知識(shí)應(yīng)用，對(duì)試件或產(chǎn)品的質(zhì)量和性能給出斷裂力學(xué)等學(xué)科知識(shí)應(yīng)用，對(duì)試件或產(chǎn)品的質(zhì)量和性能給出全面，準(zhǔn)確評(píng)價(jià)進(jìn)而對(duì)設(shè)備壽命進(jìn)行評(píng)估。全面，準(zhǔn)確評(píng)價(jià)進(jìn)而對(duì)設(shè)備壽命進(jìn)行評(píng)估。對(duì)無(wú)損評(píng)價(jià)來(lái)說(shuō)，設(shè)計(jì)、結(jié)構(gòu)分析人員、材料、工藝人對(duì)無(wú)損評(píng)價(jià)來(lái)說(shuō)，設(shè)計(jì)、結(jié)構(gòu)

5、分析人員、材料、工藝人員與無(wú)損檢測(cè)人員的相互協(xié)作至關(guān)重要。從事無(wú)損檢測(cè)評(píng)價(jià)員與無(wú)損檢測(cè)人員的相互協(xié)作至關(guān)重要。從事無(wú)損檢測(cè)評(píng)價(jià)工作的技術(shù)人員除必須掌握方法的理論基礎(chǔ)，正確運(yùn)用檢測(cè)工作的技術(shù)人員除必須掌握方法的理論基礎(chǔ)，正確運(yùn)用檢測(cè)技術(shù)，也需要對(duì)設(shè)計(jì)要求有很好的理解，對(duì)制造過(guò)程有豐富技術(shù)，也需要對(duì)設(shè)計(jì)要求有很好的理解，對(duì)制造過(guò)程有豐富的知識(shí)以了解不同工藝可能引起的缺陷特征，及其對(duì)材料性的知識(shí)以了解不同工藝可能引起的缺陷特征，及其對(duì)材料性能

6、的影響。能的影響。射線檢測(cè)（射線檢測(cè)（RadiographyTesting，簡(jiǎn)稱，簡(jiǎn)稱RT）；超聲波檢；超聲波檢測(cè)（測(cè)（UltrasonicTesting簡(jiǎn)稱簡(jiǎn)稱UT）；磁粉檢測(cè)（；磁粉檢測(cè)（MagicTesting，簡(jiǎn)稱，簡(jiǎn)稱MT），滲透檢測(cè)（，滲透檢測(cè)（PerantTesting，簡(jiǎn)稱，簡(jiǎn)稱PT），渦流檢測(cè)（，渦流檢測(cè)（PerantTesting，簡(jiǎn)稱，簡(jiǎn)稱ET），聲發(fā)射檢測(cè)，聲發(fā)射檢測(cè)（AcousticEmission，簡(jiǎn)稱，簡(jiǎn)稱

7、AE）等。）等。另定義：是指在不損壞另定義：是指在不損壞及其將來(lái)使用和使用可靠性及其將來(lái)使用和使用可靠性的方式，對(duì)材料或制件或此的方式，對(duì)材料或制件或此二者進(jìn)行宏觀缺陷檢測(cè)，幾二者進(jìn)行宏觀缺陷檢測(cè)，幾何特性測(cè)量，化學(xué)成分。組何特性測(cè)量，化學(xué)成分。組織結(jié)構(gòu)和力學(xué)性能變化的評(píng)織結(jié)構(gòu)和力學(xué)性能變化的評(píng)價(jià)，并進(jìn)而就材料或制件對(duì)價(jià)，并進(jìn)而就材料或制件對(duì)應(yīng)用的適用性進(jìn)行評(píng)價(jià)的一應(yīng)用的適用性進(jìn)行評(píng)價(jià)的一門(mén)學(xué)科。門(mén)學(xué)科。這種定義方法把無(wú)損檢這種定義方法

8、把無(wú)損檢測(cè)認(rèn)定為一門(mén)學(xué)科。立意測(cè)認(rèn)定為一門(mén)學(xué)科。立意高，而左邊定義為一種方高，而左邊定義為一種方法。法。從設(shè)計(jì)思想上：從設(shè)計(jì)思想上：靜力強(qiáng)度靜力強(qiáng)度→無(wú)損探傷無(wú)損探傷↓↓安全壽命安全壽命→無(wú)損檢測(cè)無(wú)損檢測(cè)↓↓破損安全破損安全→無(wú)損評(píng)價(jià)無(wú)損評(píng)價(jià)超聲波探傷3第一章超聲波探傷的物理基礎(chǔ)第一章超聲波探傷的物理基礎(chǔ)超聲波探傷是目前五大無(wú)損檢測(cè)方法之一，而且應(yīng)用最超聲波探傷是目前五大無(wú)損檢測(cè)方法之一，而且應(yīng)用最廣泛，最成熟的一種方法。廣泛，最成熟的

9、一種方法。它是指使超聲波與試件相互作用，就反射、透射和散射它是指使超聲波與試件相互作用，就反射、透射和散射的波進(jìn)行研究，對(duì)試件進(jìn)行宏觀缺陷檢測(cè)、幾何特征測(cè)量、的波進(jìn)行研究，對(duì)試件進(jìn)行宏觀缺陷檢測(cè)、幾何特征測(cè)量、組織結(jié)構(gòu)和力學(xué)性能變化的檢測(cè)和表征，并進(jìn)而對(duì)其特定應(yīng)組織結(jié)構(gòu)和力學(xué)性能變化的檢測(cè)和表征，并進(jìn)而對(duì)其特定應(yīng)用性進(jìn)行評(píng)價(jià)的技術(shù)。用性進(jìn)行評(píng)價(jià)的技術(shù)。超聲波是一種機(jī)械波，機(jī)械振動(dòng)與波動(dòng)是超聲波探傷的超聲波是一種機(jī)械波，機(jī)械振動(dòng)與波動(dòng)是超

10、聲波探傷的物理基礎(chǔ)。物理基礎(chǔ)。第一節(jié)振動(dòng)和波動(dòng)第一節(jié)振動(dòng)和波動(dòng)一、一、振動(dòng)振動(dòng)1、振動(dòng)、振動(dòng)物體沿著直線或曲線在某一平衡位置附近作往復(fù)周期性物體沿著直線或曲線在某一平衡位置附近作往復(fù)周期性的運(yùn)動(dòng)，稱為機(jī)械振動(dòng)。的運(yùn)動(dòng)，稱為機(jī)械振動(dòng)。2、描述振動(dòng)現(xiàn)象的幾個(gè)概念、描述振動(dòng)現(xiàn)象的幾個(gè)概念a：全振動(dòng)：：全振動(dòng)：物體（或質(zhì)點(diǎn)）受到一定力的作用，將離開(kāi)平衡位置產(chǎn)物體（或質(zhì)點(diǎn)）受到一定力的作用，將離開(kāi)平衡位置產(chǎn)生一個(gè)位移，該力消失后，它將回到其平衡位

11、置，由于慣性生一個(gè)位移，該力消失后，它將回到其平衡位置，由于慣性作用，還要越過(guò)平衡位置移動(dòng)反方向的最大位移處，然后再作用，還要越過(guò)平衡位置移動(dòng)反方向的最大位移處，然后再回到平衡位置，這樣一個(gè)完整運(yùn)動(dòng)過(guò)程為一個(gè)“循環(huán)”或叫回到平衡位置，這樣一個(gè)完整運(yùn)動(dòng)過(guò)程為一個(gè)“循環(huán)”或叫一次“全振動(dòng)”一次“全振動(dòng)”。b：周期（：周期（T）：振動(dòng)物體完成一次全振動(dòng)所需的時(shí)間，）：振動(dòng)物體完成一次全振動(dòng)所需的時(shí)間，稱為振動(dòng)周期，簡(jiǎn)稱周期，常用單位為秒（稱為

12、振動(dòng)周期，簡(jiǎn)稱周期，常用單位為秒（S）。c：頻率：頻率f：振動(dòng)物體在單位時(shí)間內(nèi)完成全振動(dòng)的次數(shù)，：振動(dòng)物體在單位時(shí)間內(nèi)完成全振動(dòng)的次數(shù)，稱為振動(dòng)頻率。常用單位為赫茲（稱為振動(dòng)頻率。常用單位為赫茲（HZ）。1赫茲表示一秒鐘內(nèi)完成一次全振動(dòng)即赫茲表示一秒鐘內(nèi)完成一次全振動(dòng)即1HZ=1次秒。此秒。此外還有千赫（外還有千赫（KHZ）、兆赫（、兆赫（MHZ）它們之間的關(guān)系是：）它們之間的關(guān)系是：1KHZ=1000HZ（103HZ）1MHZ=103

13、KHZ=106HZ周期和頻率互為倒數(shù)周期和頻率互為倒數(shù)T=1f周期和頻率都是表征物周期和頻率都是表征物體往復(fù)周期性運(yùn)動(dòng)即振動(dòng)快體往復(fù)周期性運(yùn)動(dòng)即振動(dòng)快慢的物理量。慢的物理量。3、諧振動(dòng)（簡(jiǎn)諧振、諧振動(dòng)（簡(jiǎn)諧振動(dòng)）動(dòng)）At諧振動(dòng)：最簡(jiǎn)單，最基諧振動(dòng)：最簡(jiǎn)單，最基本的直線振動(dòng)稱為諧振動(dòng)。本的直線振動(dòng)稱為諧振動(dòng)。振動(dòng)是產(chǎn)生波的根源。振動(dòng)是產(chǎn)生波的根源。簡(jiǎn)諧振動(dòng)是振動(dòng)最基本、最簡(jiǎn)諧振動(dòng)是振動(dòng)最基本、最簡(jiǎn)單的形式。任何復(fù)雜的振簡(jiǎn)單的形式。任何復(fù)雜

14、的振動(dòng)都可以分解成若干諧振動(dòng)動(dòng)都可以分解成若干諧振動(dòng)迭加合成的結(jié)果。迭加合成的結(jié)果。（諧振動(dòng)的特點(diǎn)是振動(dòng)（諧振動(dòng)的特點(diǎn)是振動(dòng)物體在彈性力或準(zhǔn)彈力作用物體在彈性力或準(zhǔn)彈力作用下，在其平衡位置作往復(fù)周下，在其平衡位置作往復(fù)周期運(yùn)動(dòng)，物體受到回復(fù)力的期運(yùn)動(dòng)，物體受到回復(fù)力的大小與位移成正比，其方向大小與位移成正比，其方向總是指向平衡位置。總是指向平衡位置。F=KX。最簡(jiǎn)單的規(guī)范的諧振。最簡(jiǎn)單的規(guī)范的諧振動(dòng)是彈簧振子。動(dòng)是彈簧振子。）質(zhì)點(diǎn)質(zhì)點(diǎn)M