石油钻杆接头超声波检测方法研究答辩稿
超声波在石油钻杆损伤检测中的应用
（ ｉｉｇＴ ｂ ｌｒ ｏ ｌ ｎ ｉ ｅ ｒ ｇ Ｄｅ ａ ｔ ｎ ， ｈ ｎ ｙ ａ ｅｒ ｌｕ Ｅ ｐｏ ａｉ ｎＢ ｒ ａ ， ｕ ａ ｇ Ｈｅ ａ ５ ３ １ Ｄｒ ｌ ｕ ｕ ａ ｏ Ｅ ｇ ｎ ｅ ｉ ｐ ｒｍｅ ｔ ｏ ｇ ｕ ｎ Ｐ ｔ ｅ ｍ ｘ ｌｒ ｔ ｕ ｅ ｕ Ｐ ｙ ｎ ， ｎ ｎ ４ ７ ２ ） ｌｎ Ｔ ｎ Ｚ ｏ ｏ
效性 。
关 键 词 ：超 声 波 ；５ 钻杆 ；腐 蚀 疲 劳 ； 裂 纹 缺 陷 ；探 伤 ；应 用
Ｄ ： １ ． ９ ９ ｉｎ １ ７ —６ ９ ．０１ ．５ Ｏ ７ ＯＩ ５ ６ Ｍ．ｓ． ６ １ ５ ６２ １Ｏ ．Ｏ ｏ ｓ
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钻杆加厚过渡带超声波检测技术探讨
【 摘要】 随着定 向井 、 水平井的 不断增 多在钻 井生产现场发 生的钻 力 的超 声 波 导 入 钢 管 中 ，在 遇 到前 后 声 阻 抗 不 一 致 的 交 界 面 时 ，
产生 回波 ， 系统可检测 到这些 回波 ， 并 杆加厚过 渡带刺 穿事故频发 ，对钻杆加厚过 渡带进行无损检测是 部 分声波会被反 射 回来 ， 避免钻 井生产 中加厚过 渡带部位刺 漏事故 最有效手段 。重点介绍 进行放 大处理 ， 转换成数字信 号 ， 呈 现在屏幕上 ， 反射 回来的能量 了超 声波检 测方法 ， 并分析其特点和存在的缺 陷。 大小 与交 界面两 边介质 声阻抗 的差异 和交界 面 的取 向 、大小有 关 。其原理如 图 １ 所示 。检测系统配套 的分析软件可 以接人传感 【 关键词 】 检测技 术 超 声波 钻杆加厚过渡 带 器及 编码 器信号 自动采 集 ， 从而 对缺 陷进行定性 定量 、 以及波形 显示 、 打印 直 接 接 触 法 和 水 浸 法 。由于 直 接 接 触法 检 测 情 况 需 要 信号 ， 并能通过记 录软件进行保存 。 四、 超 声 波 检 测 的发 展 方 向预 测 探 头 楔 块 做 良好 的 声 耦 合 ，还 取 决 于 被 检 工 件 表 面 的 平 行 度 、 平 根据 近年来 的发展趋 势和工业 生产实际 的需 求 ， 今后 的过渡 整 度和粗糙度 ， 而且这种方法 不能实现 连续作业 多用于操作 人员 带超 声波检测将朝着 数字化 、 自动化 、 智能化 的方 向发展 ， 各种自 手 工探伤 。相 比之下 ， 水浸法不需要 探头与被检工件直接接 触 ， 克 动扫 描 、 自动定位与 跟踪 检测的系统将会得到深入 的研究 。另外 ， 服 了直 接接触 法 的上述 缺点 ， 降低 了成本 ， 并 易于实 现 自动 化探 由于受超声 波 波长 的限制 ， 对 薄壁管 的检测精度 较低 ， 只适合 厚 伤， 从而应用 前景更好 。 同时对管体 的介质要求 较高。当缺陷不规则时 ， 将 出现多次 超 声 水 浸 法 检 测 的 原 理 是 由超 声 换 能 器 发 射 出 来 的 超 声 波 壁管 ， 或检测工件 （ 如过渡 带的形状 ） 不规制时会 出现影 响信 通 过水介质 （ 工件 放在水 中 ） ， 入射到被 检工件 （ 钢管 ） 上 并 在 工 件 反射 回波 ， 从而对信号 的识别和 缺陷 的定 位提 内传播 ， 经过 内壁或 工件 内不连续 处反 射 ， 反射 回来 的信号 经采 号强 度和反射 回波显 示位置 ， 集 卡接 收 。当工件 中无缺 陷时 ， 不产生 超声 回波信 号 ； 当有 缺陷 出了较 高要求 。当前超声波检测 的发展方 向主要 为提高对细小缺
钻杆失效分析及超声检测技术分析
钻杆失效分析及超声检测技术分析本文从钻杆端区3种失效类型出发，分析其失效原因，并采用超声波探伤检测的方式，对钻杆端区检测波形进行分析，主要对钻杆裂纹、腐蚀坑进行定性定量分析，为对钻杆进行综合评价提供科学依据。
前言：在钻井过程中，钻杆是最常使用的钻具，它在井下会受到拉力、压力、弯曲应力、干扰力等各种力的组合，并且在钻进中还要在其内部通过具有一定腐蚀性的泥浆所有这些因素都会钻杆造成较大的损坏，而在这些因素造成的损坏当中，以钻杆端区出现的事故最多，钻杆刺漏、断裂多发生在钻杆端区位置，因此，对钻杆端区进行超声波检测就显得十分重要。
钻杆失效分析钻杆端区的失效分为3种，即裂纹、刺穿和断裂，这些失效通常是由钻杆内的腐蚀坑造成的，而腐蚀坑是由于钻杆长期在井下作业中收到各种交变应力及泥浆腐蚀冲刷形成，钻杆外壁的腐蚀较浅并且比较均匀，而内部的腐蚀则不同，由于钻杆的长期使用，使得原先在钻杆内壁的涂层部分脱落，裸露的部分在各种交变应力及泥浆腐蚀冲刷下很快就会形成点蚀坑，钻杆端区部位处在一个内径变化区，因此涂层脱落现象较为严重，而这样的点蚀坑出现的也较多，并且腐蚀得较为严重。
在钻井过程中，在点蚀坑的应力集中区诱发裂纹的产生→裂纹在交变应力的作用下扩展→迅速扩展→贯通管体→在管子圆周方向开裂导致泥浆刺漏或钻杆折断。
下面是根据美国石油协会（API）近几年对于钻杆失效部位的数据统计图。
图1 钻杆失效部位统计图从图中可以看到，在钻杆端区部分，缺陷发生率最高的是钻杆内外螺纹加厚端过渡带。
整体上看，母扣端的缺陷分布状况高于公扣端。
这样，借助规律图分析钻杆的端区检测范围，从母扣端至管体1.2m，从公扣端到管体0.9m，用超声波探头做360°覆盖扫查，以保证端区检测的准确性。
便携式超声波设备检测技术腐蚀坑和裂纹是钻杆端区和消失端最为常见且危害最大的缺陷，利用超声波横波检测技术可以检测出裂纹和腐蚀坑的存在。
一旦发现裂纹，不管大小，钻杆必须报废，而腐蚀坑的大小则需要测量该点的剩余壁厚，再依此判断钻杆的级别状况。
石油钻杆接头超声波检测方法研究答辩稿
石油钻杆接头超声波检测方法研究答辩稿尊敬的评委、审稿人，大家好。
首先，我要感谢评委们对我的毕业论文进行评审，并且提出宝贵的意见和建议。
我非常珍惜这次答辩的机会，今天，我将为大家介绍我的研究成果，《石油钻杆接头超声波检测方法研究》。
石油钻杆接头是石油钻探中使用的重要零部件，其质量直接影响到石油钻探的安全和效率。
然而，由于工作环境复杂和接头内部结构特殊，传统的检测方法不能满足实际需要。
因此，本研究旨在探索一种新的超声波检测方法，以提高石油钻杆接头的质量控制和可靠性。
首先，我对石油钻杆接头的结构进行了详细的了解和分析。
通过观察和实验，我发现接头内部存在一些微小的缺陷，如裂纹和气孔等。
这些缺陷会影响接头的耐压性能和使用寿命。
因此，对接头进行有效的检测是非常重要的。
接着，我根据超声波在材料中传播的原理，设计了一套完整的检测系统。
该系统由超声波发生器、传感器、信号处理器和数据显示仪器等组成。
在实验过程中，我选取了不同类型和规格的石油钻杆接头进行测试，并记录了超声波传播和反射的数据。
通过分析这些数据，我可以判断出接头内部缺陷的位置和大小。
为了验证这种超声波检测方法的准确性和可靠性，我还进行了一系列对比试验。
我将超声波检测方法与常用的X射线检测方法进行了比较，并对比了两种方法的敏感性和检测时间。
结果显示，超声波检测方法相对X射线检测方法更加快速和准确，能够更好地检测出接头内部的微小缺陷。
此外，在实验过程中，我还发现了一些问题和不足之处，并提出了相应的改进方案。
例如，为了减小背景噪音的影响，我可以进一步优化超声波检测系统的各个部件，提高信号的噪音比。
同时，我还可以引入机器学习等新技术，提高检测算法的准确性和稳定性。
最后，我对本研究的重要意义进行了总结和展望。
我认为，石油钻杆接头超声波检测方法的研究不仅可以提高石油钻探的安全性和效率，减少事故和损失，还可以为相关行业的技术创新和发展提供有力的支撑。
感谢大家的聆听！。
超声波测量钻井卡点的方法研究
超声波测量钻井卡点的方法研究1. 引言1.1 背景介绍钻井是石油勘探和开发中的重要环节，而钻井过程中的卡点问题是制约钻井效率和安全性的重要因素之一。
一旦钻井出现卡点，将导致钻井设备受损、作业周期延长、成本增加甚至有可能造成事故。
及时准确地检测和解决钻井卡点问题对于提高钻井作业效率、降低成本、保障安全具有重要意义。
目前，钻井卡点的检测方法主要包括传统的人工巡检和无人机巡检。
这些方法存在着检测效率低、准确度不高、依赖人力等诸多问题，无法满足实际需求。
研究一种更加高效、准确的钻井卡点检测方法具有重要意义。
1.2 研究意义超声波测量钻井卡点的方法在石油钻探工程中具有重要的意义。
钻井过程中钻头会遇到不同岩层和地层的变化，容易导致钻井卡点，从而影响钻井进度和效率。
使用超声波测量技术可以准确快速地检测钻井卡点情况，帮助钻井工程师及时调整钻井方案，提高钻井成功率和效率。
通过超声波测量钻井卡点的方法，可以实现对钻井过程中地层的实时监测，准确地判断卡点位置和性质，为钻井工程提供及时准确的数据支持。
这对于降低钻井事故风险、提高钻井作业效率具有非常重要的意义。
超声波测量技术还可以在钻井断层和孔隙度等问题上提供更为精确的测量结果，为钻井工程的安全和稳定提供了可靠的技术支持。
研究超声波测量钻井卡点的方法对于推动石油钻探工程技术的进步、提高钻井作业的效率和安全性具有重要的现实意义和应用价值。
深入探究该方法的原理和应用，可以为钻井工程的规划和实施提供新的技术支持和科学依据。
1.3 研究目的研究目的是通过超声波测量钻井卡点的方法研究，探索一种新的钻井卡点检测技术，旨在提高钻井作业的效率和安全性。
具体地说，本研究旨在深入研究超声波测量原理，钻井卡点检测方法，实验设计，实验结果分析以及数据处理技术，从而为钻井作业中常见的卡点问题提供一种新的解决方案。
通过本研究，希望能够验证超声波测量在钻井卡点检测中的可行性和准确性，为钻井作业提供更可靠、更有效的卡点检测技术。
超声波测距-开题答辩提纲
课题研究意义：随着社会的发展，传统的测距方法在很多场合已无法满足人们的需求，于是，一种新的测距方法诞生了——非接触测距。
超声波可用于非接触测量，具有不受光、电磁波以及粉尘等外界因素的干扰的优点，是利用计算超声波在被测物体和超声波探头之间的传输来测量距离的，对被测目标无损害。
而且超声波传播速度在相当大范围内与频率无关。
超声波的这些独特优点越来越受到人们的重视。
任务概述：1、通过设计了解超声波传感器及其测距原理。
2、选择合适的单片机及传感器，通过超声波的发送与接收，实现利用超声波方法测量物体间的距离，并以数字形式显示。
3、完成超声测距系统的硬件设计，绘制系统控制原理图、相关设计参数的计算以及电路原理图。
4、完成超声测距系统的软件设计，编写相关程序。
5、使用仿真工具或实验设备对系统进行模拟仿真或调试。
设计规划：1、查找与传感器选型、单片机原理、超声波测距原理相关的书籍和资料。
初步了解超声波测距的工作方式，选择较为合理的设计方案，并对方案进行初步的论证。
（4-6周）2、超声测距系统硬件设计。
在指导老师的帮助下由系统的相关原理设计出硬件连接图（包括发射电路和接收电路）及相关参数。
（7-8周）3、软件设计，编写相关程序。
主要由主程序、超声波发生子程序、超声波接收中断程序及显示子程序组成。
（9-10周）4、对系统进行模拟仿真或调试。
在实验室对整体设计进行模拟，解决存在的问题，并分析系统的不足之处。
（11-12周）5、提交毕业设计说明书。
（13-14周）6、准备答辩提纲并进行预演；进行答辩。
（15周）设计结果：本设计应包括：系统原理图、硬件电路图（包括发射电路图、接收电路图）、系统相关程序、有关参数的计算（超声波在空气中的传播速度为340m/ s，根据计时器记录的时间t ，就可以计算出发射点距障碍物的距离S，即S=340×t/2）、仿真结果。
超声波测量钻井卡点的方法研究
超声波测量钻井卡点的方法研究随着石油勘探和开发的不断深入，油田钻井已成为油田工程中的一项重要工作。
而在钻井过程中，钻井卡点是一个非常严重的问题。
钻井卡点不仅会导致生产过程中出现停滞和损失，还可能引发严重事故。
如何准确地测量钻井卡点并及时处理已成为钻井操作中一项急需解决的问题。
超声波测量技术因其精度高、非侵入性、快捷方便等特点，成为了测量钻井卡点的一种有效方法。
本文将围绕超声波测量钻井卡点的方法进行研究。
一、超声波测量的原理超声波是指频率超过人类能够听到的上限20千赫兹的声波。
通过超声波的传播速度和传播时间来测量树脂板材的厚度，是超声波测量的基本原理。
在实际测量中，通常是通过超声波发射器发射一束超声波到被测目标上，然后通过接收器接收反射回来的超声波，根据传播时间和传播速度来计算出被测目标的厚度或者距离。
1. 测量方案的选择在进行超声波测量钻井卡点之前，首先需要选择合适的测量方案。
一般来说，可以采用单发单收或者单发多收的方式进行测量。
单发单收模式简单易行，适用于少量的测量目标或者目标不复杂的情况；而单发多收模式则适合于需要对目标进行多点测量或者目标复杂的情况。
在选择测量方案时，需要考虑目标的特点以及测量的精度要求。
2. 仪器的选择与校准在进行超声波测量钻井卡点时，需要选择合适的超声波探头和测量仪器。
超声波探头的频率和材质会影响到测量的精度，因此需要根据实际情况选择合适的超声波探头。
测量仪器的精度和稳定性也是非常重要的，需要进行仪器的校准和调试，以保证测量的准确性。
3. 测量过程的操作在进行超声波测量钻井卡点时，需要进行严格的操作流程。
首先是对测量仪器和探头进行检查和校准，确保仪器状态良好；然后根据测量方案进行测量点的选择和布置，保证测量的全面和准确；接着是进行超声波测量并记录数据；最后是对数据进行分析和处理，得出最终的测量结果。
三、超声波测量钻井卡点的优势和应用1. 优势超声波测量钻井卡点具有以下明显的优势：测量精度高，可以实现毫米级的测量精度；非侵入性，不会影响到被测目标的结构和性能；快捷方便，可以实现实时的测量和监测。
超声波方法进行石油机械结构无损检测
关键词：超声波检测；石油机械结构；无损检测0引言相较于一般设备，石油探勘设备和传输管道、运输容器等对于无损检测技术的要求非常高，而且这类机械结构不能存在空隙气孔、焊接缺陷、裂纹等质量缺陷，因此只有通过无损检测技术才能确保石油机械结构的检测维修质量。
超声波无损检测方法是一种检测效率非常高，并且可靠性也十分优异、应用过程非常便利的无损检测技术，和渗透法等其他无损检测技术对比之下更加精确可靠。
超声波无损检测技术的工作频率一般在0.4～5MHz，超声波无损检测的优势也十分明显，如在介质中传播时遇到界面会进行反射；超声波具有较强的指向性，频率越高则指向性也越高；超声波传播能量大，能够轻松穿透多种材料，所以检测效率和精度都能够得到保障。
本文主要围绕石油机械设备无损检测展开论述，重点探讨了超声波无损检测技术的应用。
1石油机械结构无损检测面临的问题目前，石油机械设备的制造厂商较多，每台机械设备的来源很难进行统一，许多石油企业所应用的无损检测技术仍然可能面临一些问题或不足，或沿用的无损检测技术不够成熟等，无法全面检测机械结构中可能潜在的安全隐患，使得无损检测各层次检测的方式方法无法统一。
不了解机械结构的本质也会在设备维修维护中难以找到着手点。
同时，即便机械设备的来源相同，使用人员也可能存在不同，包括操作人员的操作因素以及设备运行的环境因素如温度、地理位置、湿度、污尘等都会在机械设备的运行以及检测两个方面带来影响，一方面导致设备运行容易出现故障，另一方面也会给无损检测本身带来阻碍。
此外，目前很多石油机械设备在日常运行中就面临着一些问题，若是这些问题未能及时进行解决，不仅会对石油企业的生产经营效益带来影响，同时也可能会引发各种安全隐患，带来无法挽回的损失。
而机械结构无损检测期间可能产生的问题主要分为两个大类，也就是人为因素与非人为因素。
1.1人为因素对于石油机械设备无损检测来说，人为因素影响主要表现在两个方面：（1）无损检测中人为的不安全行为。
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反射、折射和波型转换
1.反射：如果超声波由一种介质以纵波（或横波）的形式以某一角度倾斜入 射于异质界面，将会发生反射纵波（或横波），与此同时，由于波型转换， 又可发生反射横波（或纵波）
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二、折射 若超声波的纵波（横波）倾斜入射于异质界面时，则透射波要发生波型转换 产生折射纵波和折射横波。
超声波的散射和衍射
波的散射：如果障碍物的尺寸小于超声波的波长，则波到达这障碍物后
将使其成为新的波源而向四周发散波；如果障碍物的尺寸与超声波的波 长近似，则超声波将发生不规则的的反射、折射与透射，这些现象均是 波的散射
波的衍射：如果障碍物的尺寸比超声波的波长大得多，声波可饶过障碍
物的边缘不按原来的方向而弯曲向障碍物的后面传播，既存在绕射（衍 射）现象
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芯片74LS244 ：
74LS244是TTL 八同相三态缓冲器/线驱动器，其CMOS
石油钻杆接头超声波检测方法研究
石油钻杆接头超声波检测方法研究
超声波的物理知识 超声波探伤仪 系统的硬件 系统的设计 电路的调试
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石油钻杆接头超声波检测方法研究
研究的背景和意义： 钻杆的检测技术其实是无损检测技术，又称非破坏 检查技术，它是以不损伤被检测物体为前提，利用材料的 物理性质因有缺陷而发生变化这一事实，通过一定的检测 手段来检测或测量、显示和评估相应的变化，从而了解和 评价材料、产品、设备构件直至生物等的性质、状态或内 部结构等等。
在无限大固体介质与气体介质的交界面上可产生瑞利波
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声速
波长λ、声速c，频率f与周期T之间的关系 c= λ/T= λ.f
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超声场的特征量
一、声压：在有超声波传播的介质中，某一点在某一瞬间所具有的压强P1与没有超 声波存在是该点静压强P0之差称为声压P
即P= P1- P0
四、声压与声强的分贝（dB）表示
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惠更斯原理
波动起源于波源的振动，波的传播需借助于介质中质点之 间的相互作用，对于连续的介质来说，任何一点的振动将 引起相邻质点的振动。所以，波前在介质达到的每一点都 可以看作一个新的波源（子波源）向前发出球面子波，这 就是惠更斯原理。
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石油钻杆接头超声波检测方法研究
超声波的探伤方法： 石油钻杆接头中常见的缺陷有裂纹、夹层、夹杂、折 叠和翘皮等。由于工业上要求进行探伤的探头主要是工作 在高温、高压条件下或有其它特殊用途，因此必须进行绝 对严格的安全测试，且必须满足一定的测试精度。超声无 损检测是以超声波作为采集信息的手段，在不损坏被测对 象的情况下探测其内部缺陷的方法。由于超声波独特的物 理特性(穿透力强、集束性好、信息携带量大等)，使其易 于实现快速准确的在线无损检测和无损诊断，因而在工业、 农业、国防、生物医药和科学研究等方面得到了广泛的应 用。本论文即使研究超声波对石油钻杆接头的检测方法。
二、声强：在垂直于声波传播方向上，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（或声的能流密度），并用符号表示，I=P2/2ρc（式中 ρ为介质密度，c为介质声速，P为声压）
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三、声阻抗：P= ρcu，P相同（u质点振动速度），所以ρc称为声阻抗，用符 号Z表示
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超声波的几种波型
一.什么是纵波？ 二.什么是横波？
三.什么是瑞利波？
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一、纵波
波的传播方向与质点移动 方向相一致的，称为纵波， 又称疏密波。
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二、横波
波的传播方向与质点移动方向 相垂直的，称为横波，又称剪 切波。
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三、瑞利波
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石油钻杆接头超声波检测方法研究
论文的主要工作： 首先阐述了超声波管材探伤的一般方法，然后结合石 油钻杆接头的特殊性，逐步提出解决其探伤问题的特殊方 法。然后在介绍了超声波检测系统的组成和探伤数据的显 示方式，并对数字图像处理的常用方法进行了简要的介绍， 然后对实际探伤数据，根据本系统探伤的特点，提出了有 效的图像处理和缺陷提取方法。简要介绍了本探伤系统的 应用，对系统实现自动探伤的整体流程作了概括性说明。 装置的整体效果作了客观的评价，并对其未来的应用领超 声波检测方式方法和改进措施进行了讨论。论文从实际的 工程项目出发，逐一解决了接头检测存在的难点，最终实 现了钻杆接头的自动、高效检测。
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石油钻杆接头超声波检测方法研究
研究现状：
在四五十年代，超声波检测方法有了进一步的发展，它们使用了 超声波探头、处理器、液晶荧屏显示器。这一代产品较前两代有了质 的飞跃，特别是荧屏显示的使用表明开始出现动态显示系统。不过液 晶显示器外观虽精巧，但灵敏度较高，抗干扰能力不强，所以误报也 较多。 在综合前几代的优点检测系统，采用了最新仿生超声雷达技 术，配以高速电脑控制，可全天候准确地测知石油钻杆接头，并以不 同等级的声音提示和直观的显示提醒工作人员。免提电话结合起来， 并设计了语音功能，是目前市面上比较先进的检测雷达系统。不过造 价较高。
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临界角，全反射和反射波的位移
1.第一临界角 纵波折射角度为90度，工件中只存在横波
2.第二临界角
横波折射角度为90度，为表面波 3.第三临界角
入射角等于反射角时
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超声波探伤仪
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探头部件的作用
1.压电晶片：探头中的换能器通常用压电晶片来制作的，实现电能和声能的 转换
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2.斜楔：探头晶片发出纵波，通过所设定的一不同倾斜角的
斜楔射向试件表面，经波型转换可在试件中相应地产生横波、
瑞利波或蓝姆波，以便用有机玻璃制作 3.阻尼块：可以增大晶片的振动阻尼，并吸收晶片背面发出 的超声波，斜楔的前面浇有阻尼物质，用以吸收噪声
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人工试块
钻杆试块管体