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超声波探伤仪到底是什么?

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超声波探伤仪到底是什么?

发布日期:2019-05-31 作者:江苏赛福探伤设备制造有限公司 点击:

超声波探伤仪是一种便携式工业无损探伤仪器,它能够快速、便捷、无损伤、精确地进行工件内部多种缺陷(裂纹、疏松、气孔、夹杂等)的检测、定位、评估和诊断。既可以用于实验室,也可以用于工程现场。广泛应用在锅炉、压力容器、航天、航空、电力、石油、化工、海洋石油、管道、军工、船舶制造、汽车、机械制造、冶金、金属加工业、钢结构、铁路交通、核能电力、高校等行业。下面荧光磁粉探伤机小编就带大家来了解下超声波探伤机

中核用管材超声波探伤机

仪器原理

超声波在被检测材料中传播时,材料的声学特性和内部组织的变化对超声波的传播产生一定的影响,通过对超声波受影响程度和状况的探测了解材料性能和结构变化的技术称为超声检测。超声检测方法通常有穿透法、脉冲反射法、串列法等。

数字式超声波探伤仪通常是对被测物体(比如工业材料、人体)发射超声,然后利用其反射、多普勒效应、透射等来获取被测物体内部的信息并经过处理形成图像。

多普勒效应法

是利用超声在遇到运动的物体时发生的多普勒频移效应来得出该物体的运动方向和速度等特性;

透射法

是通过分析超声穿透过被测物体之后的变化而得出物体的内部特性的,其应用还处于研制阶段;

反射法

超声波探伤机这里主要介绍的是应用最多的通过反射法来获取物体内部特性信息的方法。

反射法是基于超声波在通过不同声阻抗组织界面时会发生较强反射的原理工作的,正如我们所知道,声波在从一种介质传播到另外一种介质的时候在两者之间的界面处会发生反射,而且介质之间的差别越大反射就会越大,所以我们可以对一个物体发射出穿透力强、能够直线传播的超声波, 超声波探伤仪 然后对反射回来的超声波进行接收并根据这些反射回来的超声波的先后、幅度等情况就可以判断出这个组织中含有的各种介质的大小、分布情况以及各种介质之间的对比差别程度等信息(其中反射回来的超声波的先后可以反映出反射界面离探测表面的距离,幅度则可以反映出介质的大小、对比差别程度等特性),超声波探伤仪从而判断出该被测物体是否有异常。 在这个过程中就涉及到很多方面的内容,包括超声波的产生、接收、信号转换和处理等。

其中产生超声波的方法是通过电路产生激励电信号传给具有压电效应的晶体(比如石英、硫酸锂等),使其振动从而产生超声波;而接收反射回来的超声波的时候,这个压电晶体又会受到反射回来的声波的压力而产生电信号并传送给信号处理电路进行一系列的处理,超声波探伤仪最后形成图像供人们观察判断。

这里根据图像处理方法(也就是将得到的信号转换成什么形式的图像)的种类又可以分为A型显示、M型显示、B型显示、C型显示、F型显示等。

A型显示是将接收到的超声信号处理成波形图像,根据波形的形状可以看出被测物体里面是否有异常和缺陷在那里、有多大等, 超声波探伤仪主要用于工业检测;

M型显示是将一条经过辉度处理的探测信息按时间顺序展开形成一维的"空间多点运动时序图",适于观察内部处于运动状态的物体,超声波探伤仪如运动的脏器、动脉血管等;

B型显示是将并排很多条经过辉度处理的探测信息组合成的二维的、反映出被测物体内部断层切面的"解剖图像"(医院里使用的B超就是用这种原理做出来的),超声波探伤仪适于观察内部处于静态的物体;

C型显示也是一种图象显示,探伤仪荧光屏的横坐标和纵坐标都是靠机械扫描来代表探头在工件表面的位置。探头接收信号幅度以光点辉度表示,因而,当探头在工件表面移动时,荧光屏上便显示出工件内部缺陷的平面图象,但不能显示缺陷的深度。

C型显示、F型显示用得比较少。

超声波探伤仪检测不但可以做到非常准确,而且相对其他检测方法来说更为方便、快捷,也不会对检测对象和操作者产生危害,所以受到了人们越来越普遍的欢迎,有着非常广阔的发展前景。

所有应用程序的工业超声检测,探伤是最古老和最常见的。 自1940年代以来,物理定律支配声波的传播通过固体材料被用来检测隐藏的裂缝,孔隙,孔隙度、和其他内部不连续金属、复合材料、塑料和陶瓷。 高频声波反映缺陷的可预测的方式,产生独特的回波模式可以显示和记录的便携式仪器。 超声波测试是完全无损和安全,这是一个良好的测试方法在许多基础制造业,过程,和服务行业,特别是在应用程序涉及焊接和金属结构。 本文简要介绍了超声波探伤的理论和实践。 它仅用于主题的概述。 更多详细信息可以发现在最后列出的参考。

1. 基本理论:声波通过媒介只是旅行组织的机械振动,这可能是一个固体、液体或气体。 这些波将以特定的速度穿过一个给定的媒介或速度,在一个可预测的方向,当他们遇到边界具有不同介质将反映根据简单的规则或传输。 这是物理学的原理是超声波探伤。

频率:一个特定频率的声波振动,或数量的振动周期每秒,我们在熟悉的球场经验范围的可听见的声音。 人类听觉延伸到最大的频率大约每秒振动20000次(20 KHz),而大多数的超声波探伤应用程序利用500000年和10000000年之间的频率周期每秒(500千赫至10 MHz)。 在兆赫的频率范围,声能不旅行有效地通过空气或其他气体,但是它自由传播通过大多数液体和常见的工程材料。

速度:声波的速度取决于不同的媒介是旅游,受到介质的密度和弹性性能的影响。 不同类型的声波(参见下面的传播模式)将在不同的速度旅行。

波长:任何类型的波将波长有关,即在波周期的任意两个对应点之间的距离,因为它通过媒介传播。 波长与频率和速度的简单的方程

λ= c / f

在哪里

波长λ=

c =声速

f =频率

波长是一个限制因素,控制信息的数量,可以来源于一波的行为。 在超声波探伤,公认的检测下限是1/2波长小缺陷。 任何小于那将是无形的。 超声波测厚的理论最小可测厚度一个波长。

传播方式:声波在固体可以存在于各种传播模式定义的类型的运动。 纵波和横波是最常见的模式应用于超声波探伤。 表面波和板波也在某些场合使用。

——一个纵向或压缩波的特点是粒子运动和波传播方向相同,作为活塞从一个来源。 可听见的声音存在纵向波。

——一个剪切或横波的特点是粒子运动与波传播方向垂直。

——一个表面或瑞利波有一个椭圆粒子运动和它在材料的表面,渗透的深度大约一个波长。

——一盘或兰姆波的振动是一个复杂的模式薄板材料的厚度小于一个波长和波充满整个横截面的介质。

声波可以从一种形式转化为另一个。 最常见,产生横波测试材料通过引入纵向波在选角。 这是进一步讨论下角梁测试在第四节。

变量限制声波的传播:远处,一波又一波的一个给定的频率和能量水平将取决于旅行的材料。 作为一般规则,材料很难和均匀传递声波更有效地比那些柔软和异构或颗粒。 三个因素支配的距离声波将旅行在一个给定的媒介:光束传播,衰减和散射。 随着光束传播,前缘变得更广泛,与波的能量分布在更大的区域,并最终能量消散。 衰减是能量损失与声音通过媒介传播,本质上是能量被吸收的程度作为波前往前移动。 从晶界散射随机反射声音的能量和类似的微观结构。 频率下降,光束传播增加但衰减和散射的影响降低。对于一个给定的应用程序时,应该选择换能器频率优化这些变量。

反射边界:当能量穿越声材料遇到边界与另一个材料,一部分能量会反射回来,一部分将通过。 反射的能量或反射系数与相对两种材料的声阻抗。 声阻抗是材料属性定义为密度乘以音速在给定的材料。 任何两种材料的反射系数的比例入射能量的压力可以通过公式计算

R =反射系数(反射能量的比例)

Z1 =第一材料的声阻抗

Z2 =第二材料的声阻抗

常见的金属/空气的边界在超声波探伤的应用程序中,反射系数接近100%。 几乎所有的声能反映裂纹或其他在波的路径不连续。 这是基本原则,使超声波探伤。

反射和折射的角度:声能在超声频率高度定向和声音梁用于探伤是定义良好的。 在声音反射边界的情况下,反射角等于入射角。 一声束撞到一个表面在垂直入射将直接反射。 一声束撞到一个表面在一个角度将反映在同一角度。

横截面的典型传感器接触

超声波探伤的典型传感器利用一个活跃的元素由一个压电陶瓷,复合,或聚合物。 当这个元素是由高压电脉冲兴奋,它在特定光谱的频率和振动产生声波。 当它被传入的声波振动,就会生成一个电脉冲。 元素的前表面通常是由耐磨护板保护它免受伤害,背面是连着的支持材料,机械地抑制了振动声音生成过程完成后。 因为声能在超声频率不旅行有效地通过气体,液体或凝胶通常是一层薄薄的耦合传感器和试样之间使用。

有五种类型的超声波传感器探伤中常用应用程序:

接触传感器——顾名思义,接触传感器用于直接接触试样。 他们介绍声能垂直于表面,通常用来定位孔隙,孔隙度、裂缝或分层平行的外表面部分,以及测量厚度。

角梁传感器——角梁传感器结合使用塑料或环氧楔形(角梁)引入横波还是纵波在指定的角度对试样表面。 它们通常用于焊接检查。

延迟线传感器-延迟线传感器将塑料波导或延迟线有源元件和试样。 他们是用来改善表面附近的决议和高温测试,延迟线保护有源元件的热损伤。

浸没式传感器——浸传感器被设计成几声能量进入试样通过一个水柱或水浴。 它们用于自动扫描应用程序的情况下,也需要聚焦束大幅提高缺陷解决。

对偶元素传感器——双重元素传感器利用单独的发射机和接收机的元素在一个单一的组装。 他们通常用于应用程序涉及到粗糙表面、粗粒材料,检测的点蚀或孔隙度,他们提供良好的耐高温。

以上就是通用磁粉探伤机小编给大家介绍的相关内容,希望对大家有所帮助。

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