超声波探伤

②当条状缺陷的长度超过探头的声束宽度，应利用缺陷波消失法来评定缺陷的假定长度。假定长度的区域为缺陷部位，该部位为超声波探伤不合格。

③当发现底波消失或底波前移，经复探后确认是棒材的内部缺陷所致，应测定其缺陷的假定长度。假定长度的区域为缺陷部位，该部位为超声波探伤不合格。

第二节 超声波探伤法

一、 超声波探伤理论基础 1、

超声波的一般概念

波是物质的一种运动形式，是振动在介质中的传播过程叫作波动，超声波是波动的一种，超声波是一种机械波（是机械振动在弹性介质中的传播过程）。

1.1、波的产生必须要有振动的物体（波源）。 1.2、有能够传播这种振动的弹性介质。 1.3、要具有压电效应的压电材料—压电晶片。 2、声波的种类

2.1、次声波 频率在f＜20Hz,人耳不可闻。 2.2、声波 频率在20Hz≤f≤20KHz,人耳可闻。

2.3、超声波 频率在20KHz＜f≤103MHz,人耳不可闻。金属材料探伤用频率为0.5～10MHz.

2.4、特超声波 频率在f＞103MHz,人耳不可闻。

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3、超声波的特性

3.1、束射特性：能量向一个方向集中辐射。

3.2、反射特性：遇到异质界面时会发生反射、透射和折射。这是脉冲反射法探伤的基础。

3.3、传播特性：与声波相比，声强声压大，传播距离远。 3.3、波型转换特性：在异质界面上容易实现波型转换。 4、超声波的波型

划分的依据是质点振动方向和波动传播方向的关系。 4.1、纵波（L） （又称为压缩波或疏密波） 介质中质点的振动方向与波的传播方向相同的波。 4.2、横波（T或S） (又称为剪切波)

介质中质点的振动方向与波的传播方向垂直的波。 4.3、表面波（R）

介质表面受到交变应力作用时，产生沿表面传播的波。可分为以下两种： ①瑞利波

当传播介质厚度大于波长时在一定条件下产生的表面波。质点振动轨迹为椭圆，短轴平行于传播方向，长轴垂直于传播方向。 ②乐浦波

当传播介质厚度小于波长时在一定条件下产生的表面波。质点振动方向平行于表面，垂直于波动方向（又称为表面横波）。 4.4、板波 （又称为兰姆波）

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在板厚与波长相当的弹性薄板中传播的波。可以分为以下两种： ①对称型（S型） 质点振动以板中心面对称，表面质点振动轨迹为椭圆，而中心质点振动方式类似于纵波。

②非对称型（A型） 两表面质点振动相位相同，表面质点振动轨迹为椭圆，而中心质点振动方式类似于横波。 5、超声波波速和波长

波速（C） 波动在单位时间内传播的距离。 波长（λ） 相位相同的相邻质点间的距离。

两者关系： C=f×λ 其中f—频率（单位时间内波动次数） 对一定波型，一定介质，声速基本保持不变（板波除外）。 声速由介质决定，弹性模量越小，介质密度越大，波速越小。 对于金属材料，纵波波速大约是横波的2倍，瑞利波波速大约是横波的0.9倍。若频率固定，则波长越短，检测分辨率越高。纵波的分辨率最低，瑞利波的分辨率最高。

6、超声波声压、声强、声阻抗、声强级和分贝 6.1、声压（P）

超声波传播中某点在某一瞬时的压强与无超声波传播时的静压强之差称为声压。 6.2、声强（J）

在垂直于声传播方向上，单位面积上在单位时间内所通过的声能量称为声强度，简称声强。即声波的能流密度。 6.3、声阻抗（Z）

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介质中任意一点处的声压与该点振动速度之比，表示超声场中介质对质点振动的阻碍程度。 6.4、声强级和分贝

声强级即声强的等级，用来衡量被考察声强的大小。声强级的单位：贝尔（Bd）、分贝（dB）

7、超声波在异质界面上的反射、透射和折射 7.1、声压反射系数和声压透射系数

当超声波在均匀介质中传播时，波的声速及传播方向均不变。当声压为Po的纵波垂直射达由二种不同介质构成的平滑界面时，就会发生反射、透射现象。即产生一个声压为Pr的反射波和一个声压为Pd的透射波。反射波和透射波与入射波之间的声压关系可由二介质的声阻抗Z1和Z2计算而得： 声压反射系数：R=声压透射系数：D=

PrZ2?Z1= PeZ2?Z12Z2Pd ?PeZ2?Z17.2、反射、折射定律和波型转换

当超声波由一种介质倾斜人射到另一个介质时，由两种介质的声速不同，在异质界面上会产生声波的反射、折射和波型转换现象。 反射、折射定律

C1LCTCLCTCLCT=1=2=2=1=1 SindLSindTSinβLSinβTSindL'SindT'式中 C1L----第一介质纵波声速 C1T----第一介质横波声速 C2L----第二介质纵波声速

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