《无损检测》课件1 超声检测

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,南京航空航天大学材料科学与技术学院,无损检测概念,无损检测以不损害被检验对象的使用性能为前提，应用多种物理原理和化学现象，对各种工程材料、零部件、结构件进行有效地检验和测试，借以评价它们的连续性、完整性、安全可靠性及某些物理性能。,无损检测方法,激光全息无损检测,声振检测,微波无损检测,声发射检测,红外无损检测,超声波检测,射线检测,涡流检测,磁粉检测,渗透检测,无损检测重要性,无损检测技术是国民经济发展不可缺少的共性技术； 无损检测技术是保证在役设备安全可靠运行的重要手段； 无损检测技术是现代工业产品制造全过程控制质量的关键技术； 无损检测技术是发展高科技产品的重要条件之一。,无损检测技术经历了三个阶段：,第一阶段,无损探伤,NDI,（,Non-destructive Inspection,）,第二阶段,无损检测,NDT,（,Non-destructive Testing,）,第三阶段,无损评价,NDE,（,Non-destructive Evaluation,）,无损检测的发展过程,无损探伤,主要用于产品的最终检验，在不破坏产品的前提下，发现零部件的缺陷，以满足工程设计中对零部件强度设计的需求。,无损检测,能发现材料或工件内部和表面所存在的缺欠，能测量工件的几何特征和尺寸，能测定材料或工件的内部组成、结构、物理性能和状态等。,能应用于产品设计、材料选择、加工制造、成品检验、在役检查（维修保养）等多方面，在质量控制与降低成本之间能起最优化作用。,有助于保证产品的安全运行和（或）有效使用。,无损评价,不但要进行最终产品的检验以及过程工艺参数的测量，而且在认为材料中不存在致命的裂纹或大的缺陷时，还要：,从整体上评价材料中缺陷的分散程度。,在,NDE,信息与材料的结构性能之间建立关系式。,对决定材料的性质，动态响应和服役性能指标的实测值（如断裂韧性、高温持久强度）等因素进行分析和评价。,随着现代工业的不断发展，特别是新材料、新结构、新用途的出现，无损检测技术面临着四方面的问题：,1.,提高无损检测对缺陷的灵敏度；,2.,提高无损检测显示缺陷形态的能力；,3.,提高无损检测结果的可靠性；,4.,新材料新结构中缺陷的检测；,无损检测面临问题,第一章 超声波检测的基础知识,对应教材内容：,1.1,超声检测的基础知识,1.2,超声场及介质的声参量,声波是指人耳能感受到的一种纵波，其频率范围为,16Hz-2KHz,。,当声波的频率低于,16Hz,时就叫做次声波,高于,2KHz,则称为超声波。,一般把频率在,2KHz,到,25MHz,范围声波叫超声波。,超声波的本质,它是由机械振动源在弹性介质中激发的一种机械振动波：,实质是以应力波的形式传递振动能量；,必要条件是要有振动源和能传递机械振动的弹性介质（实际上包括了几乎所有的气体、液体和固体）；,它能透入物体内部并可以在物体中传播。,超声波的本质,(1),方向性好；,具有像光波一样良好的方向性。,(2),穿透能力强；,在一些金属材料中，穿透力达数米。,(3),能量高；,超声检测的工作频率远高于声波的频率，超声波的能量远大于声波的能量。研究表明，材料的声速、声衰减、声阻抗等特性携带有丰富信息，成为广泛应用超声波的基础。,超声波的特点,(4),遇有界面时，超声波将产生反射、折射和波型的转换；,人们利用超声波在介质中传播时这些物理现象，经过巧妙的设计，使超声检测工作的灵活性、精确度得以大幅度提高，这也是超声检测得以迅速发展的原因。,(5),对人体无害。,超声波的特点,按质点的振动方向与声波传播方向之间的关系分类：,1),纵波,:Longitudinal Wave,，又称压缩波、疏密波,传声介质的质点振动方向与超声波的传播方向相同。,可在固、液、气中传播。,超声波的分类纵波,横波,2),横波,:Shear Wave,，,Transverse wave,，切变波或剪切波,传声介质的质点振动方向与超声波的传播方向垂直，并且视质点振动平面与超声波传播方向的关系又分为垂直偏振横波（,SV,波，这是工业超声检测中最常应用的横波）和水平偏振横波（,SH,波，也称为,Love Wave-,乐甫波，实际上就是地震波的震动模式）,只在固体中传播,。,3),表面波,:Surface Wave,在工业超声检测中应用的表面波主要是指超声波沿介质表面传递，而传声介质的质点沿椭圆形轨迹振动的瑞利波（,Rayleigh Wave,，简称,R,波），,瑞利波在介质上的有效透入深度只有一个波长的范围，因此只能用于检查介质表面的缺陷，不能像纵波与横波那样深入介质内部传播，从而可以检查介质内部缺陷。,只在固体中传播。,表面波,4,）兰姆波,: Lamb Wave,一种由纵波与横波叠加合成，以特定频率被封闭在特定有限空间时产生的制导波（,guide Wave,）。,在工业超声检测中，主要利用兰姆波来检测厚度与波长相当的薄金属板材，因此也称为板波（,Plate Wave,）。,兰姆波,兰姆波,兰姆波在薄板中传递时，薄板上下表面层质点沿椭圆形轨迹振动，而薄板中层的质点将以纵波分量或横波分量形式振动，从而构成全板振动，这是兰姆波检测的显著特征。,根据薄板中层的质点是以纵波分量或横波分量形式振动，可以分为,S,模式（对称型）和,A,模式（非对称型）两种模式的兰姆波（如右图所示）。,1,）声压,P,超声场中某一点在某一瞬间所具有的压强与没有超声场存在时同一点的静态压强之差叫作该点的声压。,2,）声强,在超声波传播的方向上，单位时间内通过介质单位截面上的声能叫声强，,3),分贝和奈培的概念,超声场的基本物理量,1),声阻抗：,超声波在介质中传播时，任一点的声压与该点速度振幅之比叫声阻抗，简写,Z,。,2),声速：,声波在介质中的传播速度,3),声衰减系数：,超声波在介质中传播时，随着传播距离的增加能量逐渐减弱的现象叫做超声波的衰减。,在传声介质中，单位距离内某一频率下声波能量的衰减值叫做该频率下该介质的衰减系数，常用,a,表示。,介质的基本物理量,(1),扩散衰减,声波在介质中传播时，因其波前在逐渐扩展，从而导致声波能量逐渐减弱的现象叫做超声波的扩散衰减。它主要取决于波阵面的几何形状，而与传播介质无关。,(2),散射衰减,散射是物质的不均匀性产生的。不均匀材料含有声阻抗急剧变化的面，在这两种物质的界面上，将产生声波的反射、折射和波型转换现象，必然导致声能的降低。,声衰减的方式,声衰减的方式,(3),吸收衰减,超声波在介质中传播时，由于介质质点问的内摩擦和热传导引起的声波能量减弱的现象，叫做超声波的吸收衰减。,