无损检测之超声导波培训课件
超声波探伤培训教程
培训教材之理论基础第一章无损检测概述无损检测包括射线检测（RT）、超声检测（UT）、磁粉检测（MT）、渗透检测（PT）和涡流检测（ET）等五种检测方法。
主要应用于金属材料制造的机械、器件等的原材料、零部件和焊缝，也可用于玻璃等其它制品。
射线检测适用于碳素钢、低合金钢、铝及铝合金、钛及钛合金材料制机械、器件等的焊缝及钢管对接环缝。
射线对人体不利，应尽量避免射线的直接照射和散射线的影响。
超声检测系指用A型脉冲反射超声波探伤仪检测缺陷，适用于金属制品原材料、零部件和焊缝的超声检测以及超声测厚。
磁粉检测适用于铁磁性材料制品及其零部件表面、近表面缺陷的检测，包括干磁粉、湿磁粉、荧光和非荧光磁粉检测方法。
渗透检测适用于金属制品及其零部件表面开口缺陷的检测，包括荧光和着色渗透检测。
涡流检测适用于管材检测，如圆形无缝钢管及焊接钢管、铝及铝合金拉薄壁管等。
磁粉、渗透和涡流统称为表面检测。
第二章超声波探伤的物理基础第一节基本知识超声波是一种机械波，机械振动与波动是超声波探伤的物理基础。
物体沿着直线或曲线在某一平衡位置附近作往复周期性的运动，称为机械振动。
振动的传播过程，称为波动。
波动分为机械波和电磁波两大类。
机械波是机械振动在弹性介质中的传播过程。
超声波就是一种机械波。
机械波主要参数有波长、频率和波速。
波长?：同一波线上相邻两振动相位相同的质点间的距离称为波长，波源或介质中任意一质点完成一次全振动，波正好前进一个波长的距离，常用单位为米(m)；频率f：波动过程中，任一给定点在1秒钟内所通过的完整波的个数称为频率，常用单位为赫兹(Hz)；波速C：波动中，波在单位时间内所传播的距离称为波速，常用单位为米/秒（m/s）。
由上述定义可得：C=? f ，即波长与波速成正比，与频率成反比；当频率一定时，波速愈大，波长就愈长；当波速一定时，频率愈低，波长就愈长。
次声波、声波和超声波都是在弹性介质中传播的机械波，在同一介质中的传播速度相同。
超声波探伤培训PPT课件
延迟块 dV
d
发射脉冲 (SI)
OE
RWE 2RWE 3RWE
dV 2 dV
.
带有延迟块的直探头
ddd
27
(UT Einfü hrung WD Juni02, Seite 27)
声学绝缘 发射晶片
dV
双晶探头
d
.
电气适配器 接收晶片 倾斜角度
延迟块
28
(UT Einfü hrung WD Juni02, Seite 28)
.
3
(UT Einfü hrung WD Juni02, Seite 3)
1.2 无损检测的方法及适用范围
基本分类: 机械、光学方法
目视、光学法 全息照相干涉法 光弹性复膜法 应力涂料法 应变计法 微硬度法 液浸法 挥发液法 过滤微粒法 检漏法
Mechanical Optical
Visual-Optical Holographic Interferometry Photoelastic Coating Brittle Coating Strain Gage Microhardness Liquid Penetrate Volatile Liquid Filtered Particle Leak Detection
S 缺陷
E
S
S
缺陷
E
E
透射波
S
E 探头位置错误
接收到全部入射波.
Bildschirmanzeigen
入射波被全部反射
部分波被反射
声波被内部缺陷全部反射
.
透射法
部分波被反射
显示不真实 33
(UT Einfü hrung WD Juni02, Seite 33)
无损检测超声波ppt课件
• 这里强调指出：衰减系数α为频率f4和晶粒 尺寸d3的函数。
所以，对粗晶检测时，应适当降低超声波 频率，弥补能量的不足。
• 研究表明，声压p与超声波探伤仪示波屏上 的波高h成正比关系：
p1/p2 = h1/h2
(2-3)
• 实际探测时，超声波探伤仪示波屏上的波 高h能够反映声波的衰减状况。
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2.1.3 超声波波型的分类
• 按质点的振动方向与声波的传播方向之间 的关系分为：
（1）纵波 L—— 介质质点的振动方向与波的 传播方向一致；
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2.1 超声波检测技术基础
（2）横波 S—— 介质质点的振动方向与波 的传播方向垂直；
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2.1 超声波检测技术基础
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• 按声耦和方式不同分为： 直接接触法、液浸法超声检测；
• 本章将重点介绍： 脉冲反射法原理、 直接接触法、 A型显示方式、 纵波法、横波法 超声检测技术。
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2.1 超声波检测技术基础
2.1.1 超声波的物理本质 它是频率大于2万赫兹的机械振动在弹性
介质中的转播行为。 即超声频率的机械波。 一般地说，超声波频率越高，其能量越
（3）表面波 R——介质质点沿介质表面做椭 圆运动；又称瑞利波；
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2.1 超声波检测技术基础
（4）板波 ——板厚与波长相当的薄板中传 播的超声波，板的两表面介质质点沿介质 表面做椭圆运动，板中间也有超声波传播。 又称兰姆波；a)对称型 b)非对称型
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• 注意！ ① 液体和气体介质（不能传递切向力） 中，所以只能传播纵波！ ② 同一介质中，声速的关系有：
超声导波检测技术PPT课件
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导波技术的局限性
1、不能测量管道的真实残余壁厚或最小壁厚。 • 2、不能区分内外壁损伤。 • 3、不能确定缺陷的形状和尺寸。 • 4、轴向裂纹检测局限。 • 5、不能检测孤立的小的凹坑。（可以检测成串的凹坑） • 6、不能空越法兰检测。
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超声导波的基本原理-导波的相速度与群速度
• 导波具有自己的特性，如频散、群速度与相速度不一致等。 群
• 利用洛仑兹（Lorentz）力和磁致伸缩 （Magnetostriction）力，EMAT与被检工 件表面的相互作用激发出超声波。
•
图2洛仑兹力 图3磁致伸缩力
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超声导波的基本原理-电磁超声（EMA）的激发机理
• 图2揭示了洛仑兹力的工作机理。洛仑兹力是指带电质点在磁场 中所受的电动力。当高频电流加到靠近金属表面的线圈上时， 在金属表面的趋肤层内将会感应出相应频率的涡流来，此涡流 方向与线圈中电流方向相反。若同时在金属表面上加一个磁场， 那么涡流在磁场作用下就会产生一个与涡流频率相同的力，即 洛仑兹力。它在工件内传播就形成了声波。
超声导波检测技术
哈尔滨市燃气压力容器检验所
李文强 2014年6月
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超声导波的基本原理
• 当超声波在板中传播时，将会在板界面来回反射，产生复 杂的波形转换以及相互干涉。这种经介质边界制导传播的 超声波称为超声导波。因为导波沿其边界传播，所以，结 构的几何边界条件对导波的传播特性有很大的影响。与传 统的超声波检测技术不同，传统的超声波检测是以恒定的 声速传播，但导波速度因频率和结构几何形状的不同而有 很大的变化，即具有频散特性。在同一频率激励下.导波也 存在多种不同的波型和阶次。在板状结构中，导波以2种 不同的波型传播，分别是:对称(S)和非对称(A)的纵波(也称 Lamb波)，以及剪切波(SH)
超声波探伤培训教程
培训教材之理论基础第一章无损检测概述无损检测包括射线检测（RT）、超声检测（UT）、磁粉检测（MT）、渗透检测（PT）和涡流检测（ET）等五种检测方法。
主要应用于金属材料制造的机械、器件等的原材料、零部件和焊缝，也可用于玻璃等其它制品。
射线检测适用于碳素钢、低合金钢、铝及铝合金、钛及钛合金材料制机械、器件等的焊缝及钢管对接环缝。
射线对人体不利，应尽量避免射线的直接照射和散射线的影响。
超声检测系指用A型脉冲反射超声波探伤仪检测缺陷，适用于金属制品原材料、零部件和焊缝的超声检测以及超声测厚。
磁粉检测适用于铁磁性材料制品及其零部件表面、近表面缺陷的检测，包括干磁粉、湿磁粉、荧光和非荧光磁粉检测方法。
渗透检测适用于金属制品及其零部件表面开口缺陷的检测，包括荧光和着色渗透检测。
涡流检测适用于管材检测，如圆形无缝钢管及焊接钢管、铝及铝合金拉薄壁管等。
磁粉、渗透和涡流统称为表面检测。
第二章超声波探伤的物理基础第一节基本知识超声波是一种机械波，机械振动与波动是超声波探伤的物理基础。
物体沿着直线或曲线在某一平衡位置附近作往复周期性的运动，称为机械振动。
振动的传播过程，称为波动。
波动分为机械波和电磁波两大类。
机械波是机械振动在弹性介质中的传播过程。
超声波就是一种机械波。
机械波主要参数有波长、频率和波速。
波长?：同一波线上相邻两振动相位相同的质点间的距离称为波长，波源或介质中任意一质点完成一次全振动，波正好前进一个波长的距离，常用单位为米(m)；频率f：波动过程中，任一给定点在1秒钟内所通过的完整波的个数称为频率，常用单位为赫兹(Hz)；波速C：波动中，波在单位时间内所传播的距离称为波速，常用单位为米/秒（m/s）。
由上述定义可得：C=? f ，即波长与波速成正比，与频率成反比；当频率一定时，波速愈大，波长就愈长；当波速一定时，频率愈低，波长就愈长。
次声波、声波和超声波都是在弹性介质中传播的机械波，在同一介质中的传播速度相同。
超声波探伤培训教材
培训教材之理论基础第一章无损检测概述无损检测包括射线检测（RT）、超声检测（UT）、磁粉检测（MT）、渗透检测（PT）和涡流检测（ET）等五种检测方法。
主要应用于金属材料制造的机械、器件等的原材料、零部件和焊缝，也可用于玻璃等其它制品。
射线检测适用于碳素钢、低合金钢、铝及铝合金、钛及钛合金材料制机械、器件等的焊缝及钢管对接环缝。
射线对人体不利，应尽量避免射线的直接照射和散射线的影响。
超声检测系指用A型脉冲反射超声波探伤仪检测缺陷，适用于金属制品原材料、零部件和焊缝的超声检测以及超声测厚。
磁粉检测适用于铁磁性材料制品及其零部件表面、近表面缺陷的检测，包括干磁粉、湿磁粉、荧光和非荧光磁粉检测方法。
渗透检测适用于金属制品及其零部件表面开口缺陷的检测，包括荧光和着色渗透检测。
涡流检测适用于管材检测，如圆形无缝钢管及焊接钢管、铝及铝合金拉薄壁管等。
磁粉、渗透和涡流统称为表面检测。
第二章超声波探伤的物理基础第一节基本知识超声波是一种机械波，机械振动与波动是超声波探伤的物理基础。
物体沿着直线或曲线在某一平衡位置附近作往复周期性的运动，称为机械振动。
振动的传播过程，称为波动。
波动分为机械波和电磁波两大类。
机械波是机械振动在弹性介质中的传播过程。
超声波就是一种机械波。
机械波主要参数有波长、频率和波速。
波长λ：同一波线上相邻两振动相位相同的质点间的距离称为波长，波源或介质中任意一质点完成一次全振动，波正好前进一个波长的距离，常用单位为米(m)；频率f：波动过程中，任一给定点在1秒钟内所通过的完整波的个数称为频率，常用单位为赫兹(Hz)；波速C：波动中，波在单位时间内所传播的距离称为波速，常用单位为米/秒（m/s）。
由上述定义可得：C=λ f ，即波长与波速成正比，与频率成反比；当频率一定时，波速愈大，波长就愈长；当波速一定时，频率愈低，波长就愈长。
次声波、声波和超声波都是在弹性介质中传播的机械波，在同一介质中的传播速度相同。
超声波无损检测原理及应用图文PPT课件
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超声检测技术
• 2.多次底波法 • 当透入工件的超声波能量较大，而工件厚度较小时，超声波可在检测面与底面之间往复传播多
次，示波屏上出现多次底波B1、B2、B3、…。如果工件存在缺陷，则由于缺陷的反射以及散 射而增加了声能的损耗，底面回波次数减少，同时也打乱了各次底面回波高度依次衰减的规律， 并显示出缺陷回波，如图5—3所示。这种依据多次底面回波的变化，判断工件有无缺陷的方 法，称为多次底波法。
第3页/共31页
超声波的接收是同超声波的发射完全 相反的过程，即超声波传到被检材料 表面，使表面产生振动，并使压电晶 片随之产生伸缩，在电极就可在仪器 示波屏上进行观察和测定。
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超声检测基本原理
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超声检测基本原理
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超声波无损检测原理及应用
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超声检测的基本原理
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超声检测设备
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超声检测技术
4
超声检测的应用
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超声检测的新近进展
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超声检测设备
• 1.超声波检测仪
1
1.脉冲波检测仪
按
周期性的发射不连
超
续且频率固定的超
声 波 的
声波 根据超声波的传播
连
时间及幅度
续
性
分
2
2.连续波检测仪 周期性的发射连续 且频率不变的超声 波 根据超声波的强度 变化
3
3.调频波检测仪 连续的、频率周期 性变化的超声波
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超声波无损检测原理及应用
超声波探伤培训教程
超声波探伤培训教程培训教材之理论基础第一章无损检测概述无损检测包括射线检测（RT）、超声检测（UT）、磁粉检测（MT）、渗透检测（PT）和涡流检测（ET）等五种检测方法。
主要应用于金属材料制造的机械、器件等的原材料、零部件和焊缝，也可用于玻璃等其它制品。
射线检测适用于碳素钢、低合金钢、铝及铝合金、钛及钛合金材料制机械、器件等的焊缝及钢管对接环缝。
射线对人体不利，应尽量避免射线的直接照射和散射线的影响。
超声检测系指用A型脉冲反射超声波探伤仪检测缺陷，适用于金属制品原材料、零部件和焊缝的超声检测以及超声测厚。
磁粉检测适用于铁磁性材料制品及其零部件表面、近表面缺陷的检测，包括干磁粉、湿磁粉、荧光和非荧光磁粉检测方法。
渗透检测适用于金属制品及其零部件表面开口缺陷的检测，包括荧光和着色渗透检测。
涡流检测适用于管材检测，如圆形无缝钢管及焊接钢管、铝及铝合金拉薄壁管等。
磁粉、渗透和涡流统称为表面检测。
第二章超声波探伤的物理基础第一节基本知识超声波是一种机械波，机械振动与波动是超声波探伤的物理基础。
物体沿着直线或曲线在某一平衡位置附近作往复周期性的运动，称为机械振动。
振动的传播过程，称为波动。
波动分为机械波和电磁波两大类。
机械波是机械振动在弹性介质中的传播过程。
超声波就是一种机械波。
机械波主要参数有波长、频率和波速。
波长：同一波线上相邻两振动相位相同的质点间的距离称为波长，波源或介质中任意一质点完成一次全振动，波正好前进一个波长的距离，常用单位为米(m)；频率f：波动过程中，任一给定点在1秒钟内所通过的完整波的个数称为频率，常用单位为赫兹(Hz)；波速C：波动中，波在单位时间内所传播的距离称为波速，常用单位为米/秒（m/s）。
由上述定义可得：C= f ，即波长与波速成正比，与频率成反比；当频率一定时，波速愈大，波长就愈长；当波速一定时，频率愈低，波长就愈长。
次声波、声波和超声波都是在弹性介质中传播的机械波，在同一介质中的传播速度相同。
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个平行的边界上产生来回的反射而沿平行板面的方
向行进，即平行的边界制导超声波在板内传播。这
样的一个系统称为平板超声波导。在此板状波导中
传播的超声波即所谓的板波。板波是超声无损检测
中最常用的一种导波形式，由20世纪初究无限大板
中正弦波问题而得名。除此之外，圆柱壳、棒及层
状的弹性体都是典型的波导。其共同特性是由两个
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无损检测之超声导
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无损检测之超声导
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检测系统的基本功能
• 具有A型扫描超声波探伤设备的全部功能和分析方法 • DAC曲线调校点数1—10点任选 • 工作频率：0.1—4.0MHZ • 具有可程控和可选择的四通道方式和数据的实时记录 • 检测数据实时存盘 • 全汉化的WINDOWS XP用户界面 • 多窗口的图形分析 • 可事后分析、处理、测试任何位置范围内的探伤情况 • 实时的A扫描显示（单、双、四通道方式可选）、扫查控制显示 • 事后A扫描显示、B扫描显示、C扫描显示，3D显示，各显示方式
无损检测之超声导
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导波激励信号
无损检测之超声导
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导波检测的优点
• 可以从一点检测就可以迅速的将大片区域屏显化。 • 比传统的无损检测方法更加有效率 • 无论对内表面还是外表面的金属缺失都非常敏感 • 可以检测无法直接触及的区域 • 在线无损检测更加具有优势 • 对弯曲面区域更加容易检测 • 能提供更加快速全面的检测结果
Transit Time Change
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Transmitter
Receiver
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• 10% • 20%
• 30% • 40% • 50%
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谢谢大家！
黑龙江省电力科学研究院
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可相互比较 • 分析结果和检测报告软件，打印出分析结果和检测报告 • 扫查控制接口协调
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计算机
脉冲信号发生器 A/D 转换器
功率放大器
信号预处理
弹性波
钢管
驱动线圈 磁化线圈
直流电源 磁化线圈 检测线圈
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导波激励信号
(a)时域波形
(b)频谱图
激励信号时域波形和频谱图
无损检测之超声导
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相速度和群速度的关系
无损检测之超声导
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• 频散方程 • 钢板中的频散方程
• 在钢板中，对于对称模态，存在以下函数方程:
• 其中：
• 对于反对称模态:
• 其中，d，Cp，CL，CT分别为板的厚度，兰姆波 的相速度，板中的纵波波速，板中的横波波速，k 为波数，其定义如下：k=2πf/CL，其中f为传感 器的中心频率。
无损检测之超声导波
超声导波基本原理
• 超声导波的概念
• 在无限均匀介质中传播的波称为体波，体波有两 种:一种叫做纵波(或称疏密波、无旋波、拉压波、 P波);一种叫做横波(或称剪切波、S波)，它们以各 自的速度传播而无波形混合。而在一弹性半空间 表面处，或两个弹性半空间表面处，由于介质性 质的不连续性，超声波经过一次反射或透射而发 生波形转换。随后，各种类型的反射波和透射波 及界面波均以各自恒定的速度传播，而传播速度 只与介质材料密度和弹性性质有关，不依赖于波 动本身的特性。
无损检测之超声导
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•当介质中有多于一个的界面存在时，就会形成一些
具有一定厚度的“层”。位于层中的超声波将要经
受多次来回反射，这些往返的波将会产生复杂的波
形转换，并且波与波之间会发生复杂的干涉。若一
个弹性半空间被平行于表面的另一个平面所截，从
而使其厚度方向成为有界的，这就构成了一个无限
延伸的弹性平板。位于板内的纵波、横波将会在两
AXUS
无损检测之超声导
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Can be in PLATES
Orபைடு நூலகம்
EMAT
PIPES
AXIAL Or
EMAT
CIRCUMFERENTIAL 无损检测之超声导
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Pits Scatter Sound Wave
Attenuation
Wave Propagation
Thinning Speeds Up the Wave
或更多的平行界面存在而引入一个或多个特征尺寸
〔如壁厚、直径等)到问题中来。在波导中传播的超
声波称为超声导波，在圆柱和圆柱壳中传播的导波
称为柱面导波。 无损检测之超声导
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钢管中超声导波三种模态
无损检测之超声导
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超声导波特性
相速度与群速度
频散是超声导波的固有特性，主要表现为相速度与群速度 的不一致性。所谓相速度，即指单一频率波的传播速度； 而群速度即波群传播能量的速度，即由一系列的波长和频 率不同的分波叠加而成的合成波，由于各个分波在介质中 传播的相速度各不相同，则群波的波形随时间变化，其振 幅最大部分的运动速度成为群速度。也表现为不同频率的 波叠加形成合成波(波包)时，波包的波峰传播的速度。真 空中的相速度和群速度是相等的，但在能高度吸收或具有 几何弥散的介质中，两者则不同的。
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探头的研制 敏感元件的选取 探头的背衬 探头的外形设计
试验验证
无损检测之超声导
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超声导波的激发
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To M sS Instrum ent Thin Ferrom agnetic Strip
C oil
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Can be
used on
PLATES
AXUS
Or PIPES
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频散曲线
钢板中相速度频散曲线
钢板中群速度频散曲线
无损检测之超声导
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五、传感器设计
传感器的设计分为频率选择试验和角度选择试验两部分， 设计制作了不同频率和不同晶片尺寸的可变角探头，通 过测试不同材质规格试样上模拟裂纹的反射强度和波形， 为传感器设计提供频率范围和入射角度范围。
无损检测之超声导