超声实验ppt20110823
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超声检测技术 ppt课件
5
1 超声检测的基础知识
优点：
✓ 适用于金属、非金属、复合材料等材料及制件的无损评价； ✓ 穿透力强，可对较大厚度范围（如，几米长的钢锻件）的试
件内部缺陷进行检测； ✓ 灵敏度高，可检测很小的缺陷； ✓ 可较准确地测定缺陷的深度位置； ✓ 设备轻便，对人体及环境无害，可作现场检测。
6
1 超声检测的基础知识
互作用，使其传播方向或特征改变； ③ 改变后的超声波有通过检测设备被检测到，并对其
进行分析处理； ④ 根据接收的超声波的特征，评估试件本身及其内部
存在的缺陷的特征。
4
1 超声检测的基础知识
用于发现缺陷并进行评估的基本信息：
✓ 来自材料内部各种不连续的反射信号的存在及其幅度； ✓ 入射信号与接收信号之间的声传播时间； ✓ 声波通过材料以后能量的衰减。
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。
4）遇有界面时，将产生反射、折射和波型的转换。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。
17
1 超声检测的基础知识
四. 超声波的分类
超声波的分类方法很多，主要有：按介质质点的振 动方向与波的传播方向之间的关系分类，即按波型分类； 按波振面的形状分类，即按波形分；按振动的持续时间 分类等。其中，按波型是研究超声波在介质中传播规律 的重要理论依据，将着重讨论。
20
1 超声检测的基础知识
纵波的振动方向垂直于波的传 播方向的波叫横波，用S或T表示。横波的形成是由于 介质质点受到交变切应力作用时， 产生了切变形变， 所以横波又叫做切变波。液体和气体介质不能传播切 应力，只有固体介质能够承受切应力，因而横波只能 在固体介质中传播，不能在液体和气体介质中传播。 横波速度通常为纵波声速的一半。实际检测中常用横 波的主要原因是，通过波型转换，很容易在材料中得 到一个传播方向与表面有一定倾角的单一波型，以对 不平行于表面的缺陷进行检测。
1 超声检测的基础知识
优点：
✓ 适用于金属、非金属、复合材料等材料及制件的无损评价； ✓ 穿透力强，可对较大厚度范围（如，几米长的钢锻件）的试
件内部缺陷进行检测； ✓ 灵敏度高，可检测很小的缺陷； ✓ 可较准确地测定缺陷的深度位置； ✓ 设备轻便，对人体及环境无害，可作现场检测。
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1 超声检测的基础知识
互作用，使其传播方向或特征改变； ③ 改变后的超声波有通过检测设备被检测到，并对其
进行分析处理； ④ 根据接收的超声波的特征，评估试件本身及其内部
存在的缺陷的特征。
4
1 超声检测的基础知识
用于发现缺陷并进行评估的基本信息：
✓ 来自材料内部各种不连续的反射信号的存在及其幅度； ✓ 入射信号与接收信号之间的声传播时间； ✓ 声波通过材料以后能量的衰减。
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。
4）遇有界面时，将产生反射、折射和波型的转换。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。
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1 超声检测的基础知识
四. 超声波的分类
超声波的分类方法很多，主要有：按介质质点的振 动方向与波的传播方向之间的关系分类，即按波型分类； 按波振面的形状分类，即按波形分；按振动的持续时间 分类等。其中，按波型是研究超声波在介质中传播规律 的重要理论依据，将着重讨论。
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1 超声检测的基础知识
纵波的振动方向垂直于波的传 播方向的波叫横波，用S或T表示。横波的形成是由于 介质质点受到交变切应力作用时， 产生了切变形变， 所以横波又叫做切变波。液体和气体介质不能传播切 应力，只有固体介质能够承受切应力，因而横波只能 在固体介质中传播，不能在液体和气体介质中传播。 横波速度通常为纵波声速的一半。实际检测中常用横 波的主要原因是，通过波型转换，很容易在材料中得 到一个传播方向与表面有一定倾角的单一波型，以对 不平行于表面的缺陷进行检测。
《超声波探测实验》PPT课件
'
t1
t0 2t2 t1
t2
L1
L' R2L1
精选课件ppt
C2R2R131m 3/s0
t2t1
14
x 3)测量CF3孔的深度Hc和水平距离 c
tC3 , XC
X C2 tc t0
HC X cos 50mm
LC X sin
x L 精选课c件ppt C xc L'
15
2)测量折射角
H
arS c a ta rn L c B 0 tL A a 0 n L B L A
H
H B H A
精选课件ppt
Байду номын сангаас
16
实验要求：
（1）必须点滴耦合剂后，才能移动探 头； （2）将发射端接探头，不能直接连接 到示波器 （3）实验中要求测量的横波、纵波声 速，以及缺陷深度的误差 5% .
精选课件ppt
9
注意：在铝试块上点滴4-5滴耦合剂（油滴）
B
精选课件ppt
A
10
实验内容
1． 探头声束扩散角的测量 2． 利用直探头探测缺陷深度 （1） 绝对探测法；（2） 相对探测法 3．斜探头探测缺陷深度和水平距离
精选课件ppt
11
2． 利用直探头探测缺陷深度
精选课件ppt
12
直接探测法：
间接探测法：
17
精选课件ppt
18
常用的超声换能器：压电换能器、磁致伸缩换能器、静电换能器
和电磁换能器等.
压电换能器的原理图:
直探头
精选课件ppt
斜探头
4
5.超声波发射接收：
接受
一次回波
二次回波
t1
t0 2t2 t1
t2
L1
L' R2L1
精选课件ppt
C2R2R131m 3/s0
t2t1
14
x 3)测量CF3孔的深度Hc和水平距离 c
tC3 , XC
X C2 tc t0
HC X cos 50mm
LC X sin
x L 精选课c件ppt C xc L'
15
2)测量折射角
H
arS c a ta rn L c B 0 tL A a 0 n L B L A
H
H B H A
精选课件ppt
Байду номын сангаас
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实验要求：
（1）必须点滴耦合剂后，才能移动探 头； （2）将发射端接探头，不能直接连接 到示波器 （3）实验中要求测量的横波、纵波声 速，以及缺陷深度的误差 5% .
精选课件ppt
9
注意：在铝试块上点滴4-5滴耦合剂（油滴）
B
精选课件ppt
A
10
实验内容
1． 探头声束扩散角的测量 2． 利用直探头探测缺陷深度 （1） 绝对探测法；（2） 相对探测法 3．斜探头探测缺陷深度和水平距离
精选课件ppt
11
2． 利用直探头探测缺陷深度
精选课件ppt
12
直接探测法：
间接探测法：
17
精选课件ppt
18
常用的超声换能器：压电换能器、磁致伸缩换能器、静电换能器
和电磁换能器等.
压电换能器的原理图:
直探头
精选课件ppt
斜探头
4
5.超声波发射接收：
接受
一次回波
二次回波
超声检查技术PPT课件
问题一
图像不清晰
解决方法
调整仪器参数，如增益、深度、焦距等，确 保图像质量清晰
问题二
病灶识别困难
解决方法
加强专业培训，提高对病灶的识别能力，结 合其他影像学检查综合判断
THANKS FOR WATCHING
感谢您的观看
妊娠期胎儿的超声检查
通过超声检查技术观察胎儿的生长和 发育情况，诊断胎儿畸形、胎盘异常 等疾病。
妇科肿瘤的超声检查
利用超声检查技术对妇科肿瘤进行检 查，诊断子宫颈癌、卵巢癌等疾病。
盆底功能性疾病的超声检查
通过超声检查技术观察盆底肌肉和器 官的功能状态，诊断尿失禁、子宫脱 垂等疾病。
心血管疾病的超声检查
06 案例分析与实践操作
典型病例的超声检查结果解析
案例一：甲状腺结节
01
02
超声表现：低回声结节，边界清晰，形态规 则，内部回声均匀
诊断结果：良性结节，定期随访
03
04
案例二：乳腺癌
超声表现：形态不规则，边界不清，内部 回声不均匀，后方回声衰减，钙化灶
05
06
诊断结果：恶性病变，建议穿刺活检
实际操作技巧与注意事项
腹部
用于肝脏、胆囊、 胰腺、脾脏等器官 的检查。
妇产科
用于子宫、卵巢、 胚胎等方面的检查。
肌肉骨骼
用于关节、肌肉等 方面的检查。
02 超声检查技术的基本原理
超声波的产生与接收
超声波的产生
通过高频振荡器产生超声波，然 后通过换能器将高频电信号转换 为机械振动，产生超声波。
超声波的接收
通过换能器将反射回来的超声波 转换为电信号，然后通过接收器 接收这些电信号。
高频超声技术
随着高频超声探头的研发和应用， 未来超声检查的分辨率将得到提 高，能够更清晰地显示人体组织 结构。
图像不清晰
解决方法
调整仪器参数，如增益、深度、焦距等，确 保图像质量清晰
问题二
病灶识别困难
解决方法
加强专业培训，提高对病灶的识别能力，结 合其他影像学检查综合判断
THANKS FOR WATCHING
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妊娠期胎儿的超声检查
通过超声检查技术观察胎儿的生长和 发育情况，诊断胎儿畸形、胎盘异常 等疾病。
妇科肿瘤的超声检查
利用超声检查技术对妇科肿瘤进行检 查，诊断子宫颈癌、卵巢癌等疾病。
盆底功能性疾病的超声检查
通过超声检查技术观察盆底肌肉和器 官的功能状态，诊断尿失禁、子宫脱 垂等疾病。
心血管疾病的超声检查
06 案例分析与实践操作
典型病例的超声检查结果解析
案例一：甲状腺结节
01
02
超声表现：低回声结节，边界清晰，形态规 则，内部回声均匀
诊断结果：良性结节，定期随访
03
04
案例二：乳腺癌
超声表现：形态不规则，边界不清，内部 回声不均匀，后方回声衰减，钙化灶
05
06
诊断结果：恶性病变，建议穿刺活检
实际操作技巧与注意事项
腹部
用于肝脏、胆囊、 胰腺、脾脏等器官 的检查。
妇产科
用于子宫、卵巢、 胚胎等方面的检查。
肌肉骨骼
用于关节、肌肉等 方面的检查。
02 超声检查技术的基本原理
超声波的产生与接收
超声波的产生
通过高频振荡器产生超声波，然 后通过换能器将高频电信号转换 为机械振动，产生超声波。
超声波的接收
通过换能器将反射回来的超声波 转换为电信号，然后通过接收器 接收这些电信号。
高频超声技术
随着高频超声探头的研发和应用， 未来超声检查的分辨率将得到提 高，能够更清晰地显示人体组织 结构。
超声检测PPT课件
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.
此外，根据超声检测的结果判断缺陷的 性质（定性）问题尚未很好解决，目前还 主要是依靠检测人员的实践经验、技术水 平以及对被检工件的材料特性、加工工艺 特点、使用状况等的了解来进行综合的主 观判断。
第5页/共27页
第6页/共27页
第7页/共27页
超声脉冲反射法检测的一般步骤 ①超声检测面的选择------当超声束与工
灵敏度下降和缺陷定量误差进行补偿。 • 曲面补偿： 对检测面是曲面的工件，采用曲率半径与工
件相同或相近的对比试块，通过对比试验进行曲面补偿。
第19页/共27页
.
⑤检测扫查-----在被检工件的检测面上使 用超声探头进行扫查，应确保超声束能 覆盖所有被检查的区域。
第20页/共27页
.
⑥缺陷评定-----对发现的缺陷进行定 位（缺陷在工件中的埋藏深度与水平位 置）、定量（缺陷大小、面积、长度） 的评定并作出标记，必要时还需要判定 缺陷的性质或种类，亦即定性评定。
. 每一种无损检测方法都有其适用的检
测对象与检测能力范围以及局限性，各种 方法对缺陷的检出几率既不会是100％， 也不会完全相同。例如，射线照相检测和 超声检测两种方法主要都是用于探测被检 物内部的缺陷，射线照相检测适用于探测 被检物内部的体积型缺陷，如气孔、夹渣、 缩孔、疏松等，超声检测适用于探测被检 物内部的面积型缺陷，如裂纹、白点、分 层和焊缝中的未熔合等。
第25页/共27页
ห้องสมุดไป่ตู้
⑧处理------将检测发现问题的工件作
出标记，隔离待处理，对合格工件给 予合格标记转入下道生产工序或周转 程序。
第26页/共27页
谢谢您的观看！
第27页/共27页
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.
此外，根据超声检测的结果判断缺陷的 性质（定性）问题尚未很好解决，目前还 主要是依靠检测人员的实践经验、技术水 平以及对被检工件的材料特性、加工工艺 特点、使用状况等的了解来进行综合的主 观判断。
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超声脉冲反射法检测的一般步骤 ①超声检测面的选择------当超声束与工
灵敏度下降和缺陷定量误差进行补偿。 • 曲面补偿： 对检测面是曲面的工件，采用曲率半径与工
件相同或相近的对比试块，通过对比试验进行曲面补偿。
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⑤检测扫查-----在被检工件的检测面上使 用超声探头进行扫查，应确保超声束能 覆盖所有被检查的区域。
第20页/共27页
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⑥缺陷评定-----对发现的缺陷进行定 位（缺陷在工件中的埋藏深度与水平位 置）、定量（缺陷大小、面积、长度） 的评定并作出标记，必要时还需要判定 缺陷的性质或种类，亦即定性评定。
. 每一种无损检测方法都有其适用的检
测对象与检测能力范围以及局限性，各种 方法对缺陷的检出几率既不会是100％， 也不会完全相同。例如，射线照相检测和 超声检测两种方法主要都是用于探测被检 物内部的缺陷，射线照相检测适用于探测 被检物内部的体积型缺陷，如气孔、夹渣、 缩孔、疏松等，超声检测适用于探测被检 物内部的面积型缺陷，如裂纹、白点、分 层和焊缝中的未熔合等。
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ห้องสมุดไป่ตู้
⑧处理------将检测发现问题的工件作
出标记，隔离待处理，对合格工件给 予合格标记转入下道生产工序或周转 程序。
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超声诊断讲义幻灯(85张)精品PPT课件
勒检查包括以下3种方式，
1、连续多谱勒 能测高速血流，但 不能分辨深度。
2、脉冲多谱勒 可测量血流速度和 分辨深度，缺点是不能准确测量深部高 速血流。
3、彩色多谱勒 可以直观和动态 显示血流状况，以红蓝黄三种基本色反 映血流方向，颜色的深浅可反映血流速
度，颜色的混合可反映病理湍流。
1、凸阵探头 2、线阵探头 3、扇形探头 4、高频探头 5、腔内探头 6、三维探头
生、假小叶形成的一种弥漫损害的疾病，声像图
变化如下：
（1）肝形态异常。
（2）肝回声增强或粗糙或不均匀，有时可见 结节样回声灶，血吸虫性肝硬化则多呈（花斑状） 多线条回声。
（3）血管异常：肝静脉变细，彩色多谱勒
可呈双峰或带状波改变，波幅降低，门静脉高压
时，门静脉可扩张，血流速降低甚至出现返流，
肝静脉、门静脉也可出现血栓。
反射回声多，在声像图上表现为不均匀的密集增
强回声点，多见于一些肿瘤、葡萄胎、组织纤维
化改变，一些声阻抗差大的正常组织也可呈多反
射，如瓣膜、器官包膜等。
4、少反射型 产生于基本均匀的实性组织
器官中，如肝、脾、子宫等脏器，由于其声学界
面较均匀，反射回声较少，在声像图上表现为均
匀细小的中等强度的回声点。
三、超声检查法
型，等回声型，混合型四类，增强回声型多见，
可出现中心液化，常伴有肝硬化声像图改变。
（3）癌块周围可出现低回声晕。
（4）可伴有门静脉、肝静脉，肝门区或腹
腔转移病灶。
（5）可发现腹水。
（6）彩色多谱勒对占位灶的良恶性有很大
鉴别意义。
三）继发性肝肿瘤 肝脏以外的恶性
肿瘤几乎都可以转移至肝内，其肿块以多
发常见，多表现为偏低回声，边界清楚，
1、连续多谱勒 能测高速血流，但 不能分辨深度。
2、脉冲多谱勒 可测量血流速度和 分辨深度，缺点是不能准确测量深部高 速血流。
3、彩色多谱勒 可以直观和动态 显示血流状况，以红蓝黄三种基本色反 映血流方向，颜色的深浅可反映血流速
度，颜色的混合可反映病理湍流。
1、凸阵探头 2、线阵探头 3、扇形探头 4、高频探头 5、腔内探头 6、三维探头
生、假小叶形成的一种弥漫损害的疾病，声像图
变化如下：
（1）肝形态异常。
（2）肝回声增强或粗糙或不均匀，有时可见 结节样回声灶，血吸虫性肝硬化则多呈（花斑状） 多线条回声。
（3）血管异常：肝静脉变细，彩色多谱勒
可呈双峰或带状波改变，波幅降低，门静脉高压
时，门静脉可扩张，血流速降低甚至出现返流，
肝静脉、门静脉也可出现血栓。
反射回声多，在声像图上表现为不均匀的密集增
强回声点，多见于一些肿瘤、葡萄胎、组织纤维
化改变，一些声阻抗差大的正常组织也可呈多反
射，如瓣膜、器官包膜等。
4、少反射型 产生于基本均匀的实性组织
器官中，如肝、脾、子宫等脏器，由于其声学界
面较均匀，反射回声较少，在声像图上表现为均
匀细小的中等强度的回声点。
三、超声检查法
型，等回声型，混合型四类，增强回声型多见，
可出现中心液化，常伴有肝硬化声像图改变。
（3）癌块周围可出现低回声晕。
（4）可伴有门静脉、肝静脉，肝门区或腹
腔转移病灶。
（5）可发现腹水。
（6）彩色多谱勒对占位灶的良恶性有很大
鉴别意义。
三）继发性肝肿瘤 肝脏以外的恶性
肿瘤几乎都可以转移至肝内，其肿块以多
发常见，多表现为偏低回声，边界清楚，
超声波检测ppt课件
1全方位2低能量14发射探头接收探头直通波直通波上端点下端点底面反射波底面反射波埋藏缺陷的检测原理15扫查面开口缺陷的检测原理发射探头接收探头缺陷下尖端底面反射波底面反射波直通波中断无直通波16底面开口缺陷的检测原理发射探头接收探头直通波直通波缺陷上尖端底面反射波中断无底面反17层间缺陷的检测原理发射探头接收探头直通波直通波底面反射波底面反射波反射波反射信号18tofd扫查方式平行扫查非平行扫查偏置平行扫查发射探头接收探头探头架移动方向焊缝发射探头接收探头探头架移动方向焊缝发射探头接收探头探头架移动方向焊缝191表面开口裂纹224密集气孔235横向裂纹246根部未焊满257层间未熔合268根部未熔合tofdtechniquelackusiondefect279根部凹陷tofdtechniquerootconcavitydefect2810根部过厚tofdtechniqueoverpenetrationdefect29穿透法通常采用两个探头分别放置在试件两侧一个将脉冲波发射到试件中另一个接收穿透试件后的脉冲信号依据脉冲波穿透试件后幅值的变化来判断内部缺陷的情况
19
1、表面开口裂纹
1 2
1
2未焊透
1 2
3 4
1
2 13
42
完整版PPT课件
21
3、V形坡口根部未焊透
1
2 3
1
2 3
根部未焊透
完整版PPT课件
22
4、密集气孔
1
2
1
2
3
完整版PPT课件
23
5、横向裂纹
1 1
22
1
3
2
3
4
3
完整版PPT课件
24
6、根部未焊满
• 按选用超声波波型不同分为：纵波法、横波法、 表面波法超声检测；
19
1、表面开口裂纹
1 2
1
2未焊透
1 2
3 4
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2 13
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完整版PPT课件
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3、V形坡口根部未焊透
1
2 3
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2 3
根部未焊透
完整版PPT课件
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4、密集气孔
1
2
1
2
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完整版PPT课件
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5、横向裂纹
1 1
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1
3
2
3
4
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完整版PPT课件
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6、根部未焊满
• 按选用超声波波型不同分为：纵波法、横波法、 表面波法超声检测；
《超声检查》课件
总结词
详细描述
肾脏超声检查是评估肾脏形态、大小、位置以及病变情况的有效手段。
总结词
肾脏超声检查采用二维超声成像技术，通过高频探头对肾脏进行扫描，以获取肾脏的形态、大小、位置等信息。同时，还可以观察肾脏内是否存在结石、囊肿、占位性病变等情况，对于肾脏疾病的诊断具有重要意义。
详细描述
胆囊与胰腺超声检查是评估胆囊和胰腺形态、大小、位置以及病变情况的重要手段。
超声检查设备
主要包括超声诊断仪和探头。超声诊断仪负责接收和处理声波信号，形成图像；探头则负责发射和接收超声波。
腹部超声
用于检查肝、胆、胰、脾等脏器的大小、形态、位置及病变情况。
心血管超声
用于评估心脏的结构、功能及血流情况，诊断心脏疾病。
妇科超声
用于检查子宫、卵巢等生殖器官的大小、形态、位置及病变情况。
03
三维超声能够重建器官和病变的立体形态，有助于医生更准确地判断病变性质和程度。
01
超声造影技术通过注射造影剂，增强超声信号，提高病变检出率。
02
超声造影在肝脏、肾脏、子宫等器官的肿瘤诊断、鉴别诊断以及血管病变诊断等方面具有重要价值。
超声造影技术具有无创、无辐射、无痛等优点，成为医学影像学领域的重要发展方向。
《超声检查》声检查心血管超声检查超声新技术与进展
超声检查简介
超声波是一种机械波，具有传播速度快、方向性好、穿透力强等特性。
超声波的物理特性
利用超声波的物理特性，通过高频探头发射超声波到人体内，再接收反射回来的声波，经过处理后形成图像，供医生诊断。
超声检查的原理
总结词
胆囊与胰腺超声检查采用二维超声成像技术，通过高频探头对胆囊和胰腺进行扫描，以获取胆囊和胰腺的形态、大小、位置等信息。同时，还可以观察胆囊和胰腺内是否存在结石、囊肿、占位性病变等情况，对于胆囊和胰腺疾病的诊断具有重要意义。
详细描述
肾脏超声检查是评估肾脏形态、大小、位置以及病变情况的有效手段。
总结词
肾脏超声检查采用二维超声成像技术，通过高频探头对肾脏进行扫描，以获取肾脏的形态、大小、位置等信息。同时，还可以观察肾脏内是否存在结石、囊肿、占位性病变等情况，对于肾脏疾病的诊断具有重要意义。
详细描述
胆囊与胰腺超声检查是评估胆囊和胰腺形态、大小、位置以及病变情况的重要手段。
超声检查设备
主要包括超声诊断仪和探头。超声诊断仪负责接收和处理声波信号，形成图像；探头则负责发射和接收超声波。
腹部超声
用于检查肝、胆、胰、脾等脏器的大小、形态、位置及病变情况。
心血管超声
用于评估心脏的结构、功能及血流情况，诊断心脏疾病。
妇科超声
用于检查子宫、卵巢等生殖器官的大小、形态、位置及病变情况。
03
三维超声能够重建器官和病变的立体形态，有助于医生更准确地判断病变性质和程度。
01
超声造影技术通过注射造影剂，增强超声信号，提高病变检出率。
02
超声造影在肝脏、肾脏、子宫等器官的肿瘤诊断、鉴别诊断以及血管病变诊断等方面具有重要价值。
超声造影技术具有无创、无辐射、无痛等优点，成为医学影像学领域的重要发展方向。
《超声检查》声检查心血管超声检查超声新技术与进展
超声检查简介
超声波是一种机械波，具有传播速度快、方向性好、穿透力强等特性。
超声波的物理特性
利用超声波的物理特性，通过高频探头发射超声波到人体内，再接收反射回来的声波，经过处理后形成图像，供医生诊断。
超声检查的原理
总结词
胆囊与胰腺超声检查采用二维超声成像技术，通过高频探头对胆囊和胰腺进行扫描，以获取胆囊和胰腺的形态、大小、位置等信息。同时，还可以观察胆囊和胰腺内是否存在结石、囊肿、占位性病变等情况，对于胆囊和胰腺疾病的诊断具有重要意义。
超声检测原理PPT课件
第26页/共86页
(3)声速、波长和频率
声速是声波在介质中传播的速度(c)，波长是
指声波每振动一次所走过的距离(λ)，频率是指
每秒钟声波振动的次数(f)，三者之间的关系
c f
第27页/共86页
声速由介质决定，在各向同性的无限大弹性固 体中，声速可用下式表示
cK E
式中E-介质的正弹性模量，ρ-介质的密度，K-
精选ppt62l1继续增大到再增大时横波也被全反射此时的纵波入射lk2称为第二临精选ppt63不同介质具有不同的临界角计算公式为精选ppt64超声波入射到特性阻抗不同的界面一部分能量透过界面进入另一介质另一部分反射回原有介质从介质i到介质的声压透过率为反射率为精选ppt65从上述公式可见透过率与反射率之间关系为超声检测中常采用同一探头发射和接收超声波若把往返两者结合起来考虑则声压的往返透过率为当用油耦合剂探测测试件时在油与钢界面上的往返透过率约为11
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超声检测就是利用超声波来对材料和工件进行 检验和测量。
典型的应用，是超声探伤以及材料和工件的物 理性能与力学性能检验。
在测量方面，许多非声学特性和某些状态参量， 例如液位、流量等都可用超声方法测定。
超声波应用非常广泛。如超声加工和处理，利 用超声能量来改变物质特性和状态，如超声钻孔、 清洗、焊接、粉碎、凝聚和催化等。
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超声检验与测量之间的关系非常密切，如超声 探伤和超声液位测量，技术原理相仿。
超声检测和超声加工处理之间的区别明显，超 声加工往往着重大功率的连续波超声，而超声检 测则太多使用灵敏度高、功率不大的脉冲波。
超声加工处理时非常重视一些描述声场强弱的 物理量(如声压、声强、声功率等)的测定。
2-1-3 声场及其特征值
(3)声速、波长和频率
声速是声波在介质中传播的速度(c)，波长是
指声波每振动一次所走过的距离(λ)，频率是指
每秒钟声波振动的次数(f)，三者之间的关系
c f
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声速由介质决定，在各向同性的无限大弹性固 体中，声速可用下式表示
cK E
式中E-介质的正弹性模量，ρ-介质的密度，K-
精选ppt62l1继续增大到再增大时横波也被全反射此时的纵波入射lk2称为第二临精选ppt63不同介质具有不同的临界角计算公式为精选ppt64超声波入射到特性阻抗不同的界面一部分能量透过界面进入另一介质另一部分反射回原有介质从介质i到介质的声压透过率为反射率为精选ppt65从上述公式可见透过率与反射率之间关系为超声检测中常采用同一探头发射和接收超声波若把往返两者结合起来考虑则声压的往返透过率为当用油耦合剂探测测试件时在油与钢界面上的往返透过率约为11
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超声检测就是利用超声波来对材料和工件进行 检验和测量。
典型的应用，是超声探伤以及材料和工件的物 理性能与力学性能检验。
在测量方面，许多非声学特性和某些状态参量， 例如液位、流量等都可用超声方法测定。
超声波应用非常广泛。如超声加工和处理，利 用超声能量来改变物质特性和状态，如超声钻孔、 清洗、焊接、粉碎、凝聚和催化等。
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超声检验与测量之间的关系非常密切，如超声 探伤和超声液位测量，技术原理相仿。
超声检测和超声加工处理之间的区别明显，超 声加工往往着重大功率的连续波超声，而超声检 测则太多使用灵敏度高、功率不大的脉冲波。
超声加工处理时非常重视一些描述声场强弱的 物理量(如声压、声强、声功率等)的测定。
2-1-3 声场及其特征值
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在斜探头中，从晶片产生的超声波为纵波，它通过斜楔使超声波折射到
S始波
R60
R30
试块内部，同时可以 使纵波转换为横波。 实际上，超声波在两
t1
t2
种固体界面上发生折
射和反射时，纵波可
以折射和反射为横波，
图1-7 斜探头延迟的测量
横波也可以折射和反射为纵波。超声波的这种现象称为波型转换，其图
解如图1-8所示。 超声波在界面上的反射、折射和波型转换满足如下斯特令折射定律：
石英晶体结构
拉力作用下的极化 图1-1 石英晶体的压电效应
晶体的宏观极化
2、脉冲超声波的产生及其特点
用于产生和接收超声波的材料一般被制成片状（晶片），并在其正反两 面镀上导电层（如镀银层）作为正负电极。如果在电极两端施加一脉冲电
压，则晶片发生弹性形变，随后发
生自由振动，并在晶片厚度方向形
成驻波，如图1-2(a)所示。如果晶
头或可变角探头中，有机玻璃或有机玻
图 1-8 超声波的反射、折射和波型转换 璃头芯的声速 C 小于铝中横波声速 Cs ，
而横波声速 Cs 又小于纵波声速 CL。因此，，根据斯特令折射定律，
当于们：把2大1于称s：i为n有11(C机Css玻)in璃时1入(，CC射L铝)到时介有，质机铝中玻介既璃质无-铝中纵界只波面有折上折射的射，第横 又一波无临；横界而波角当折；射。大2 我称
反射： 折射：
sin sinL sins
Hale Waihona Puke CCLC1s
sin sin L sin s
C
C2L
C2s
其中， L和 s分别是纵波反射角和横波
反射角；L和 s 分别是纵波折射角和横
波折射角；C1L 和 C1s分别是第1种介质的 纵波声速和横波声速；C2L 和C2s分别是第
2种介质的纵波声速和横波声速。在斜探
S始波
B1
B2
t1
t2
t0
图1-5 脉冲超声波在试块中的传播
图1-6 直探头延迟的测量
试块的上表面后，部 分超声波被上表面反 射，并被试块底面再 次反射，即在试块内 部往复传播两次后被 接收到的超声波。
依次类推，有3次、4次和多次底面反射回波。
当有机玻璃的厚度可以忽略时，探头无延迟，因此，超声波在试块 中传播到底面的时间为t t1 t0 ，如果试块材质均匀，超声波声速C一
片的两侧存在其它弹性介质，则会
向两侧发射弹性波，波的频率与晶
（a） 晶体振动
(b) 脉冲波
片的材料和厚度有关。
图1-2 脉冲超声波的产生
适当选择晶片的厚度，使其产生弹性波的频率在超声波频率范围内，则该晶
片即可产生超声波。在晶片的振动过程中，由于能量的减少，其振幅也逐渐
减小，因此它发射出的是一个超声波波包，称为脉冲波，如图1-2（b）所示。
超声波的产生与传播
一、实验原理
1、压电效应
某些固体物质，在压力（或拉力）的作用下产生形变， 从而使物质本身极化，在物体相对的表面出现正、负束缚电 荷，这一效应称为压电效应。其物理机理如图1-1所示。通 常具有压电效应的物质同时也具有逆压电效应，即当对施加 电压后会发生变形。超声波探头利用逆压电效应产生超声波， 而利用压电效应接收超声波。
图1-3 直探头和斜探头的基本结构（ a）直探头（b）斜探头 头产生纵波，斜探头产生横波或表面
波。另一种可变角探头，如图1-4所
示。其中探头芯可以旋转，通过改变
探头的入射角，得到不同折射角的
斜探头。当 =0时成为直探头。
图1-4 可变角探头示意图
4、探头的延迟
1）直探头的延迟
图1-5是超声波在试块中传播的示意图。图1-6为示波器接收得到的超声波 信号。S称为始波，t0为电脉冲施加在压电晶片的时刻，也是发射超声波始波 的初始时刻，B1称为试块的1次底面回波， t1是超声波传播到试块底面，又发 射回来，被同一个探头接收的时刻。因此， t1对应于超声波在试块内往复传 播的时间； B2 称为试块的2次底面回波，它对应超声波在试块内往复传播到
为第二临界角。
超声波的探测
一、实验原理
超声探头发射能量的指向性与探头的几何尺寸和波长有直接的关系。 一般地，波长越小，频率越高，指向性越好；尺寸越大，指向性越好。 可用公式表示： 2sin1(1.22 )
D 对具有一定指向性要求的超声波探头，采用较高的频率可以使探头的 尺寸变小。
在实际应用中，通常用偏离中心线后振幅减小一半的位置表示声束 的边界。如图3-1，在同一深度位置，中心轴线上的能量最大，当偏离 中线到位置A、A‘时，能量减小到最大的一半。其中角定义为探头的 扩散角。 越小，探头方向性越好，定位精度越高。
3、超声波波型及换能器种类
如果片内部质点的振动方向垂直于晶片平面，那么晶片向外发射的 就是超声波。超声波在介质中传播可以有不同形式，它取决于介质 可以承受何种作用力以及如何对介质激发超声波。通常有如下三种：
纵波波型：当介质中质点振动方向与超声波的传播方向一致时，此 超声波为纵波波型。任何固体介质当其体积发生交替变化时均能产 生纵波。
2
定，则超声波在试块中的传播距离为 S c t 。
有机玻璃的厚度不能忽略时，直探头的延迟为 t 2t1 t2。 t0
2）斜探头的延迟 参照图1-7，把斜探头放在试块上，并使探头靠近试块正面，使探
头的斜射声束能够同时入射在R1和R2圆弧面上。在示波器上同时观测 到两个弧面的回波B1和B2 。测量它们对应的时间t1和t2。由于R1= 2R2， 因此斜探头的延迟为： t 2t1 t2 。 t0 5、超声波的反射、折射与波型转换
常用的超声波探头有直探头和斜探头
两种，其结构如图1-3所示。探头通
过保护膜或斜楔向外发射超声波；吸
收背衬的作用是吸收晶片向背面发射
（a）
（b）
1-外壳 2-晶片 3-吸收背衬 4-电极接线 5-匹配电感
的声波，以减少杂波；匹配电感的作
6-接插头 7a-保护膜 7b-斜楔
用是调整脉冲波的波形。一般，直探
横波波型：当介质中质点的振动方向与超声波垂直时，此种超声波 为横波波型。由于固体介质除了能承受体积变形外，还能够承受切 变变形。当其中剪切力交替作用于固体介质时均能产生横波。横波 只能在固体介质中传播。 表面波波型：是沿着固体表面传播的具有纵波和横波的双重性质的波。表面 波可以看成是由平行于表面的纵波和垂直于横波的横波合成，振动质 点的轨迹为一椭圆，在距表面1/4波长深处振幅最强，随着深度的增加 很快率减，实际上离表面一个波长以上的地方，质点振动的振幅已经 很微弱了。
S始波
R60
R30
试块内部，同时可以 使纵波转换为横波。 实际上，超声波在两
t1
t2
种固体界面上发生折
射和反射时，纵波可
以折射和反射为横波，
图1-7 斜探头延迟的测量
横波也可以折射和反射为纵波。超声波的这种现象称为波型转换，其图
解如图1-8所示。 超声波在界面上的反射、折射和波型转换满足如下斯特令折射定律：
石英晶体结构
拉力作用下的极化 图1-1 石英晶体的压电效应
晶体的宏观极化
2、脉冲超声波的产生及其特点
用于产生和接收超声波的材料一般被制成片状（晶片），并在其正反两 面镀上导电层（如镀银层）作为正负电极。如果在电极两端施加一脉冲电
压，则晶片发生弹性形变，随后发
生自由振动，并在晶片厚度方向形
成驻波，如图1-2(a)所示。如果晶
头或可变角探头中，有机玻璃或有机玻
图 1-8 超声波的反射、折射和波型转换 璃头芯的声速 C 小于铝中横波声速 Cs ，
而横波声速 Cs 又小于纵波声速 CL。因此，，根据斯特令折射定律，
当于们：把2大1于称s：i为n有11(C机Css玻)in璃时1入(，CC射L铝)到时介有，质机铝中玻介既璃质无-铝中纵界只波面有折上折射的射，第横 又一波无临；横界而波角当折；射。大2 我称
反射： 折射：
sin sinL sins
Hale Waihona Puke CCLC1s
sin sin L sin s
C
C2L
C2s
其中， L和 s分别是纵波反射角和横波
反射角；L和 s 分别是纵波折射角和横
波折射角；C1L 和 C1s分别是第1种介质的 纵波声速和横波声速；C2L 和C2s分别是第
2种介质的纵波声速和横波声速。在斜探
S始波
B1
B2
t1
t2
t0
图1-5 脉冲超声波在试块中的传播
图1-6 直探头延迟的测量
试块的上表面后，部 分超声波被上表面反 射，并被试块底面再 次反射，即在试块内 部往复传播两次后被 接收到的超声波。
依次类推，有3次、4次和多次底面反射回波。
当有机玻璃的厚度可以忽略时，探头无延迟，因此，超声波在试块 中传播到底面的时间为t t1 t0 ，如果试块材质均匀，超声波声速C一
片的两侧存在其它弹性介质，则会
向两侧发射弹性波，波的频率与晶
（a） 晶体振动
(b) 脉冲波
片的材料和厚度有关。
图1-2 脉冲超声波的产生
适当选择晶片的厚度，使其产生弹性波的频率在超声波频率范围内，则该晶
片即可产生超声波。在晶片的振动过程中，由于能量的减少，其振幅也逐渐
减小，因此它发射出的是一个超声波波包，称为脉冲波，如图1-2（b）所示。
超声波的产生与传播
一、实验原理
1、压电效应
某些固体物质，在压力（或拉力）的作用下产生形变， 从而使物质本身极化，在物体相对的表面出现正、负束缚电 荷，这一效应称为压电效应。其物理机理如图1-1所示。通 常具有压电效应的物质同时也具有逆压电效应，即当对施加 电压后会发生变形。超声波探头利用逆压电效应产生超声波， 而利用压电效应接收超声波。
图1-3 直探头和斜探头的基本结构（ a）直探头（b）斜探头 头产生纵波，斜探头产生横波或表面
波。另一种可变角探头，如图1-4所
示。其中探头芯可以旋转，通过改变
探头的入射角，得到不同折射角的
斜探头。当 =0时成为直探头。
图1-4 可变角探头示意图
4、探头的延迟
1）直探头的延迟
图1-5是超声波在试块中传播的示意图。图1-6为示波器接收得到的超声波 信号。S称为始波，t0为电脉冲施加在压电晶片的时刻，也是发射超声波始波 的初始时刻，B1称为试块的1次底面回波， t1是超声波传播到试块底面，又发 射回来，被同一个探头接收的时刻。因此， t1对应于超声波在试块内往复传 播的时间； B2 称为试块的2次底面回波，它对应超声波在试块内往复传播到
为第二临界角。
超声波的探测
一、实验原理
超声探头发射能量的指向性与探头的几何尺寸和波长有直接的关系。 一般地，波长越小，频率越高，指向性越好；尺寸越大，指向性越好。 可用公式表示： 2sin1(1.22 )
D 对具有一定指向性要求的超声波探头，采用较高的频率可以使探头的 尺寸变小。
在实际应用中，通常用偏离中心线后振幅减小一半的位置表示声束 的边界。如图3-1，在同一深度位置，中心轴线上的能量最大，当偏离 中线到位置A、A‘时，能量减小到最大的一半。其中角定义为探头的 扩散角。 越小，探头方向性越好，定位精度越高。
3、超声波波型及换能器种类
如果片内部质点的振动方向垂直于晶片平面，那么晶片向外发射的 就是超声波。超声波在介质中传播可以有不同形式，它取决于介质 可以承受何种作用力以及如何对介质激发超声波。通常有如下三种：
纵波波型：当介质中质点振动方向与超声波的传播方向一致时，此 超声波为纵波波型。任何固体介质当其体积发生交替变化时均能产 生纵波。
2
定，则超声波在试块中的传播距离为 S c t 。
有机玻璃的厚度不能忽略时，直探头的延迟为 t 2t1 t2。 t0
2）斜探头的延迟 参照图1-7，把斜探头放在试块上，并使探头靠近试块正面，使探
头的斜射声束能够同时入射在R1和R2圆弧面上。在示波器上同时观测 到两个弧面的回波B1和B2 。测量它们对应的时间t1和t2。由于R1= 2R2， 因此斜探头的延迟为： t 2t1 t2 。 t0 5、超声波的反射、折射与波型转换
常用的超声波探头有直探头和斜探头
两种，其结构如图1-3所示。探头通
过保护膜或斜楔向外发射超声波；吸
收背衬的作用是吸收晶片向背面发射
（a）
（b）
1-外壳 2-晶片 3-吸收背衬 4-电极接线 5-匹配电感
的声波，以减少杂波；匹配电感的作
6-接插头 7a-保护膜 7b-斜楔
用是调整脉冲波的波形。一般，直探
横波波型：当介质中质点的振动方向与超声波垂直时，此种超声波 为横波波型。由于固体介质除了能承受体积变形外，还能够承受切 变变形。当其中剪切力交替作用于固体介质时均能产生横波。横波 只能在固体介质中传播。 表面波波型：是沿着固体表面传播的具有纵波和横波的双重性质的波。表面 波可以看成是由平行于表面的纵波和垂直于横波的横波合成，振动质 点的轨迹为一椭圆，在距表面1/4波长深处振幅最强，随着深度的增加 很快率减，实际上离表面一个波长以上的地方，质点振动的振幅已经 很微弱了。