实验八超声波检测
实验八 超声光栅测液体中的声速
图2
实际上由于角很小，可以认为：
（2）
其中为衍射零级光谱线至第k级光谱线的距离，f为L2透镜的焦距，所以超声波的波长
（3）
超声波在液体中的传播速度：
【实验目的】
1． 了解声光效应的原理；
2． 掌握利用声光效应测定液体中声速的方法。
【学史背景】
1922年布里渊（L·Brillouin）曾预言，当高频声波在液体在传播时，如果有可见光通过该液体，可见光将产生衍射效应。这一预言在10年后被验证，这一现象被称作声光效应。1935年，拉曼（Raman）和奈斯（Nath）对这一效应进行研究发现，在一定条件下，声光效应的衍射光强分布类似于普通的光栅，所以也称为液体中的超声光栅。
3.液槽内充好液体后，连接好液槽上的压电陶瓷片与高频功率信号源上的连线，将液槽放置到分光计的载物台上，且使光路与液槽内超声波传播方向垂直。
4．调节高频功率信号源的频率（数字显示）和液槽的方位，直到视场中出现稳定而且清晰的左右至少各二级以上对称的衍射光谱，再细调频率，使衍射的谱线出现间距最大，且最清晰的状态，记录此时的信号源频率。
图1 为在t和t+T/2（T为超声振动周期）两时刻振幅y、液体疏密分布和折射率n的变化分析。由图1可见，超声光栅的性质是，在某一时刻t，相邻两个密集区域的距离为，为液体中传播的行波的波长，而在半个周期以后，t+T/2。所有这样区域的位置整个漂移了一个距离/2，而在其它时刻，波的现象则完全消失，液体的密度处于均匀状态。超声场形成的层次结构消失，在视觉上是观察不到的，当光
图3（a） 图3（b）
1-复合目镜； 2-固定的毫米刻度玻片；
3-可动的叉丝玻片； 4-传动螺旋；
超声波的测量实验报告
超声波的测量实验报告超声波的测量实验报告引言：超声波是一种高频声波，其频率通常超过人类听觉范围的上限20kHz。
超声波在医学、工业和科学研究领域有着广泛的应用。
本实验旨在通过测量超声波在不同介质中的传播速度，探究超声波的特性和应用。
实验步骤：1. 实验器材准备：- 超声波发生器- 超声波探头- 示波器- 不同介质样品（如水、玻璃、金属等）- 计时器2. 实验设置：将超声波发生器连接至示波器和超声波探头。
将不同介质样品放置在超声波探头前方，保持一定距离。
调节示波器和发生器的参数，确保超声波能够正常发射和接收。
3. 测量超声波传播时间：将超声波发生器发射超声波，使其经过不同介质样品后被超声波探头接收。
使用计时器记录超声波从发射到接收的时间。
重复多次实验，取平均值以提高测量精度。
4. 计算超声波传播速度：根据测量得到的超声波传播时间和超声波在不同介质中的传播距离，可以计算出超声波在不同介质中的传播速度。
使用公式 v = d / t，其中 v 为超声波传播速度，d 为传播距离，t 为传播时间。
实验结果与分析：通过实验测量，我们得到了超声波在不同介质中的传播速度。
结果显示，超声波在固体介质中传播速度较高，而在液体介质中传播速度较低。
这是由于固体分子的排列比液体更加紧密，导致声波在固体中传播时受到更少的阻力。
此外，我们还观察到超声波在不同介质中的传播路径受到折射和反射的影响。
当超声波从一种介质进入另一种介质时，由于两种介质的声速不同，超声波会发生折射现象。
这种现象在医学领域中有着重要的应用，例如超声波在人体组织中的传播和成像。
实验中我们还发现，超声波在金属表面的反射较为明显。
这是由于金属具有良好的导电性，超声波在金属表面发生反射后能够被探头接收到。
这一特性在工业领域中广泛应用于材料缺陷检测和无损检测。
结论：通过本次实验，我们深入了解了超声波的特性和应用。
超声波在不同介质中的传播速度差异显示了介质的性质对声波传播的影响。
超声波检测实验报告
超声波检测实验报告超声波检测实验报告引言：超声波检测是一种常见的非破坏性检测方法，广泛应用于医学、工业和科学研究领域。
本实验旨在通过超声波技术对不同材料的缺陷进行检测，探索其在材料科学中的应用。
一、实验装置与原理超声波检测实验装置由超声波发射器、接收器、示波器和被测材料组成。
超声波发射器产生高频声波，经过被测材料后，被接收器接收并转化为电信号，最后通过示波器显示。
二、实验步骤1. 准备被测材料：选取不同材质的样本，如金属、塑料和陶瓷。
确保样本表面平整且无明显瑕疵。
2. 设置实验装置：将超声波发射器和接收器固定在一定距离上，确保与被测材料保持一定的距离。
3. 发射超声波：打开超声波发射器，调节频率和幅度，使其适应被测材料的特性。
4. 接收信号：被测材料表面的超声波信号被接收器转化为电信号，并传送至示波器。
5. 分析结果：观察示波器上的波形和幅度变化，判断是否存在缺陷。
三、实验结果与分析通过实验，我们得到了不同材料的超声波检测结果。
在金属样本中，我们观察到了清晰的回波信号，没有发现明显的缺陷。
这是因为金属具有良好的导热性和导声性能，超声波在金属中传播时几乎不会被吸收或散射。
而在塑料样本中，我们发现了一些回波信号的弱化和延迟。
这可能是由于塑料的吸声性能较差，超声波在其内部传播时会受到吸收和散射的影响。
这些弱化和延迟的信号可能代表了材料内部的缺陷或异质性。
在陶瓷样本中，我们观察到了明显的回波信号衰减和散射。
陶瓷材料具有高硬度和脆性，其内部晶体结构和缺陷会导致超声波的衰减和散射。
因此，超声波检测在陶瓷材料中可以有效地检测到缺陷。
综上所述，超声波检测可以在不同材料中发现不同类型的缺陷。
在实际应用中，我们可以根据回波信号的特征和幅度变化来判断材料的质量和完整性。
四、实验误差与改进在实验过程中，我们注意到一些误差和不确定性。
首先，超声波在不同材料中的传播速度存在差异，这可能导致回波信号的延迟和失真。
其次，被测材料的表面状态和几何形状也会对超声波的传播和接收产生影响。
超声波检测实验
超声波检测实验一、实验目标1）了解超声波探伤仪的原理并学会使用CTS-22型超声波探伤仪2）掌握现场测试超声仪器性能的基本方法，包括：垂直线性、水平线性、探伤仪与仪器的组合性能。
3）初步学会超声波探伤二、实验仪器设备CTS-22型超声波探伤仪1台2.5MHZ直探头1只平面锻件（工件）1块ⅡW试块(荷兰试块) 1块平底孔试块（CS-1试块）1块三、实验原理1. 超声传感器结构及原理超声波传感器又称超声波探头或超声波换能器，是利用压电效应将电能转换为超声振动能，或将超声振动能转为电能的实验装置。
在实际应用中，我们利用压电效应的可逆性，也可将换能器作为“发射”或“接收”兼用。
亦即将交流电压加在压电元件上，使其向介质发射超声波，同时又利于它接收从介质反射回来的超声波，并将反射转换成电信号。
图4-1是超声波纵波换能器的结构图，压电晶片是换能器的主要元件。
压电晶体的厚度与超声波的频率成反比，如铁钛酸铅的频率厚度常数为1890KHz/mm，压电片的厚度为1mm时，固有频率为1.89MHz。
压电片的两面敷有银层，作为导电的极板，压电片的地面接地线，上面接导线引致电路中。
2. 超声检测的基本原理超声检测是一种利用超声波在介质中传播的性质来判断工件和材料是否异常的检验和测量方法。
在超声检测中，所使用的电声、声电换能器，主要是利用压电效应制作的，直探头可发射和接受纵波，主要由压电晶片和保护膜组成。
超声波是由发射电路即高频脉冲电路产生的高频电压，加在发射探头上。
发射探头将电波变成超声波，传入工件中。
超声在缺陷或介面上反射后回到接收探头，转变为电波后输入给接收电路进行放大、检波，最后加到示波管上显示出来。
通过缺陷在荧光屏上横坐标的位置，可以对缺陷定位；根据缺陷波的高度可确定缺陷的大小。
四、实验数据整理与分析1. 测试超声波探伤仪的垂直线性误差衰减dB值理论波高值(%）实测波高值（%）偏差（%）0 100 100 02 79.4 83 -3.64 63.1 68 -4.96 50.1 57 -6.98 39.8 46 -6.210 31.6 38 -6.412 25.1 30 -4.914 20 24 -416 15.8 20 -4.218 12.5 17 -4.520 10 12 -222 7.9 10 -2.1绘制衰减测量曲线：垂直线性误差：∆=++-=≤d d d[()()] 6.9%8%满足ZBY-84 标准规定2.测定水平线性底波次数B1 B2 B3 B4 B5水平刻度20 40 60 80 100max100% 1.25%2%0.8L∆∆=⨯=≤ 符合规定的水平误差范围。
医学超声物理实验报告(3篇)
第1篇一、实验目的1. 了解超声波的基本原理及其在医学领域的应用。
2. 掌握超声波检测设备的使用方法。
3. 学习如何进行超声波成像技术操作。
4. 分析超声波在人体组织中的传播特性。
5. 通过实验，验证超声波在医学诊断中的有效性。
二、实验原理超声波是一种频率高于20000Hz的声波，其传播速度受介质密度和弹性模量等因素影响。
在医学领域，超声波广泛应用于诊断、治疗和手术等方面。
本实验主要利用超声波成像技术对人体组织进行观察和分析。
三、实验仪器与设备1. 超声波诊断仪2. 探头3. 被测物体（如：人体模型、水槽等）4. 记录纸和笔四、实验步骤1. 将探头连接到超声波诊断仪上，调整仪器参数，如：探头频率、深度等。
2. 将探头放置在被测物体表面，调整探头位置，确保探头与被测物体接触良好。
3. 开启超声波诊断仪，观察屏幕上的图像，记录图像信息。
4. 改变探头位置和角度，观察不同部位的图像，分析超声波在人体组织中的传播特性。
5. 对比不同被测物体的图像，验证超声波在医学诊断中的有效性。
五、实验结果与分析1. 实验结果显示，超声波在人体组织中的传播速度与介质密度和弹性模量有关。
在人体软组织中，超声波的传播速度约为1540m/s。
2. 通过调整探头位置和角度，可以观察到不同部位的图像，如：心脏、肝脏、肾脏等。
这些图像为临床诊断提供了重要依据。
3. 实验结果表明，超声波在医学诊断中的有效性较高，可用于检测多种疾病，如：肿瘤、心脏病、肝胆疾病等。
六、实验结论1. 超声波是一种在医学领域具有重要应用价值的声波技术。
2. 超声波成像技术能够对人体组织进行实时、无创、高分辨率的观察和分析。
3. 超声波在医学诊断中的有效性较高，可用于检测多种疾病，为临床诊断提供了重要依据。
七、实验注意事项1. 实验过程中，注意保持探头与被测物体接触良好，避免产生干扰信号。
2. 调整探头位置和角度时，要缓慢、平稳，以免影响图像质量。
3. 实验过程中，注意观察屏幕上的图像，及时记录相关信息。
超声波检测(相关知识)
表面波只能在固体介质中传播，表面波的能量随传播深度增加 而迅速减弱。当传播深度超过两倍波长时，指点的振幅就已经 很小了，因此，一般认为，表面波只能检测距表面两倍波长深 度内的缺陷。
图3 表面波示意图
• • • •
4.板波（PW）的概念及产生机理 是指在板中激励的与板厚相当波长的波，称为板波。 根据质点的振动方向不同可将板波分为SH波和兰姆波。 （1）SH波，是水平偏振的横波在波板中传播的波。波板中各质点的 振动方向平行于板面而垂直于波的传播方向，相当于固体介质表面中 的横波。 • （2）兰姆波，（lamb wave）可分为对称型（S型）和非对称型(A 型) 。 • 对称型兰姆波的特点是薄板中心质点作纵向振动，上下表面质点作 椭圆运动、振动相位相反并对称于中心。 • 非对称型兰姆波的特点是薄板中心质点作横向振动，上下表面质点 作椭圆运动、相位相同，不对称。
• 20世纪70年代，英国原子能管理局无损检测研究中心哈维尔 （Harwell）实验室的M.G.silk提出了衍射时差法超声检测（TOFD）。 TOFD技术是一种利用缺陷端点的衍射信号检测和测定缺陷尺寸的超 声检测技术，近年来在西方工业发达国家已开始广泛应用。近年来， 超声检测技术一直是无损检测技术的研究热点，随着电子技术的不断 发展，新的超声检测技术应用层出不穷，如超声成像技术、导波技术、 电磁超声技术、超声相控阵技术、激光超声技术、量子声学技术等等。 • 我国开始超声检测的研究和应用时间较短。1950年铁道部引进若干台 瑞士制造的以声响穿透式超声波探伤仪，并用于路轨检验，这是国内 应用这一技术的开端。经过60年的发展，我国的超声检测技术取得了 巨大的进步。超声检测技术几乎渗透到所有工业部门。建立了一只数 量庞大专业技术人员队伍，理论及应用研究逐步深入，标准体系日渐 完备，仪器设备制造行业蓬勃发展，管理水平逐步提高。但是，与发 达国家相比，我国的超声检测总体水平还有很大差距，在人员、设备、 投入、管理、标准等方面还有待进一步提高。
大学物理实验超声波速测量实验报告
大教物理真验超声波速丈量真验报告之阳早格格创做一真验脚段1.相识超声波的物理个性及其爆收体造；2.教会用相位法测超声波声速并教会用逐好法处理数据；3.丈量超声波正在介量中的吸支系数及反射里的反射系数；4.并使用超声波检测声场分散.5.教习超声波爆收战接支本理，6.教习用相位法战共振搞涉法丈量声音正在气氛中传播速度，并与公认值举止比较.7.瞅察战丈量声波的单缝搞涉战单缝衍射二真验条件HLD-SV-II型声速丈量概括真验仪，示波器，旗号爆收仪三真验本理1、超声波的有关物理知识声波是一种正在气体.液体、固体中传播的弹性波.声波按频次的下矮分为次声波（f＜20Hz）、声波（20Hz≤f≤20kHz）、超声波（f>20kHz）战特超声波（f≥10MHz ），如下图.声波频谱分散图振荡源正在介量中可爆收如下形式的震荡波：横波：量面振荡目标战传播目标笔曲的波，它只可正在固体中传播.纵波：量面振荡目标战传播目标普遍的波，它能正在固体、液体、气体中的传播.表面波：当资料介量受到接变应力效率时，爆收沿介量表面传播的波，介量表面的量面搞椭圆的振荡，果此表面波只可正在固体中传播且随深度的减少衰减很快.板波：正在板薄与波少相称的弹性薄板中传播的波，可分为SH 波与兰姆波.超声波由于其波少短、频次下，故它有其特殊的个性：绕射局里小，目标性好，能定背传播；能量较下，脱透力强，正在传播历程中衰减很小，正在火中不妨比正在气氛或者固体中以更下的频次传的更近，而且正在液体里的衰减战吸支是比较矮的；能正在同量界里爆收反射、合射战波形变换.2、理念气体中的声速值声波正在理念气体中的传播可认为是绝热历程，果此传播速度可表示为μrRT=V (1)式中R 为气体普适常量(R=8.314J/(mol.k))，γ是气体的绝热指数(气体比定压热容与比定容热容之比)，μ为分子量，T 为气体的热力教温度，若以摄氏温度t 估计，则：t T T +=0 K T 15.2730=代进式(1)得，000001V 1)(V T t T t T rRt T rR++⋅+=＝＝μμ (2)对付于气氛介量，0℃时的声速0V m /s .若共时思量到气氛中的蒸汽的效率，校准后声速公式为：s m pp T t w /)319.01)(1(45.331V 0++= (3) 式中w p 为蒸汽的分压强，p 为大气压强.3、共振搞涉法设有一从收射源收出的一定频次的仄里声波，通过气氛传播，到达接支器，如果接支里与收射里庄重仄止，进射波即正在接支里上笔曲反射，进射波与反射波相搞涉产死驻波，反射里处为位移的波节.改变接支器与收射源之间的距离l ，正在一系列特定的距离上，媒量中出现宁静的驻波共振局里.此时，l 等于半波少的整数倍，驻波的幅度达到极大；共时，正在接支里上的声压波背也相映天达到极大值.没有易瞅出，正在移动接支器的历程中，相邻二次达到共振所对付应的接支里之间的距离即为半波少.果此，若脆持频次 v 没有变，通过丈量相邻二次接支旗号达到极大值时接支里之间的距离(2/λ)，便不妨用λv =V 估计声速.声压变更与接支器位子的关系：4、相位比较法收射波通过传声媒量到达接支器，所以正在共一时刻，收射处的波与接支处的波的相位分歧，其相位好 ϕ可利用示波器的李萨如图形去瞅察.ϕ 战角频次 ω、传播时间 t 之间犹如下关系：共时有：T /2πω=,V ,VT l t ==λ （式中T 为周期），代进上式可供得声速V .λ的决定用如下要领：根据当,...)3,2,1(2/==n n l λ时，得πϕn =.真验时，通过改变收射器与接支器之间的距离，可瞅察到相位的变更.而当相位好改变 π时，相映的距离l 的改变量即为半个波少.为透彻测定波少的值，正在本量的支配中要连绝测多个相位改变π的面的坐标，再用逐好法算出波少λ的值，根据波少战频次值可供出声速.止波法相位好图：5声速丈量及声波的单缝搞涉与单丝衍射由于超声波具备波少短，易于定背收射及抗搞扰等便宜，所以正在超声波段举止声速丈量是比较便当的.本真验用共振搞涉法战相位比较法丈量声音正在气氛中传播的声速；并钻研声波单缝搞涉，单缝衍射及声波的反射局里，将丈量截止与表里估计举止比较，进而对付动摇教的物理顺序战基础观念有更深的明白.6、声波的搞涉战衍射单缝搞涉真验拆置如图1所示.对付于分歧的α角，如果从单缝到接支器的程好是整或者波少的整数倍，便会爆收相少搞涉，果而瞅察到搞涉强度的极大值；当程好是半波少的偶数倍时，搞涉强度有极小值.果此，搞涉强度出现极大值与极小值的条件如下：极大值：λαn d =sin (4) 极小值：λα)21(sin +=n d (5) 式中，n 为整或者整数，d 为二个缝核心位子的距离，λ为声音的波少.图1衍射效力用超声波也不妨瞅察到，采与1个单缝，如图2所示.当去自单缝的一半的辐射与去自另一半的辐射出进半波少偶数倍时，会爆收相消搞涉，果此相消搞涉条件是：λα)21(sin 2+=n a （6） 式中，n =0，±1，±2，……，a 为单缝缝宽，α为接支器离核心位子转过角度.图2三、真验真量(一)：声音正在气氛中传播速度丈量1、安排尝试系统的谐振频次按图4将真验拆置接好.正弦波的频次与40KHz，安排接支换能器尽大概近距离，且使示波器上的电源旗号为最大.而后，将二个换能器分启稍大些距离（约5-6cm），使接支换能器输进示波器上的电压旗号为最大.再安排频次，使该旗号真真为该位子极大值.此时旗号源输出频次才最后等于二个换能器的固有频次.正在该频次上，换能器输出较强的超声波.2、正在谐振频次处用共振法战相位法测声速.当测得一声速极大值后，连绝天移动接支端的位子，丈量相继出现20个极大值所相映的各接支里位子L，再用i逐好法供波少值.正在用相位比较法时，将接支器与示波器的Y轴贯串，收射器与示波器X轴贯串，即可利用李萨如图形去瞅察收射波与接支波的相位好，适合安排Y轴战X轴敏捷度，便能赢得比较谦意的李萨如图形.对付于二个共频次互相笔曲的简谐振荡的合成，随着二者之间相位好从0--π变更，其李萨如图形由斜率为正的曲线形成椭圆，再由椭圆变到斜率为背的曲线.记录游标卡尺上读数时，应采用李萨如图形为曲线时所对付应的位子.每移动半个波少，便会沉复出现斜率正背接替的曲线图形.3、本真验温度应透彻小心天丈量（为什么？），并测出温度计搞泡温度战干泡温度，查表得到该状态下的p值，w再测得真验室当时的气压值p，（搞燥天气可没有必丈量pw 战p）（详睹参照资料1战3），则可由式（3）供出声速值.4、将上述二种要领的丈量截止比较，估计相对付偏偏好.选搞真验：（安排性真验）（二）声波的单缝搞涉用图1所示单缝拆置去搞搞涉真验.真验须谦脚公式（4）战公式（5）条件.为了缩小由于二个缝处的衍射所引起的搀纯性.简朴的办法是每个缝宽度均小于1个波少（约8-9mm为一个波少），缝宽仅2-3mm，而二个缝相隔为几个波少，（本量使用单缝间距约为3倍波少）.那时，丈量出主极大，次极大战极小值的位子.要瞅察更多极大值战极小值位子，须将牢固螺丝脱掉，搁好后.转化更大角度瞅察到.（三）声波的单缝衍射用图2所示单缝拆置去搞瞅察声波的单缝衍射真验（注意脱掉牢固螺丝必须保存好）.体验声波衍射的物理含意.将转化紧固螺丝脱掉(注意螺丝战螺帽没有克没有及掉)搁正在纸盒内.将接支器绕轴心转化，不妨瞅察接支旗号正在分歧角位子时强度的变更，由公式(6)可估算一级极小值的角度.不妨正在谦脚公式(6)的条件下，瞅测到一级极小值.估算一下衍射是可与表里值普遍，转化更大角度时，可瞅测到一级极大值.四、使用注意事项1、仪器与拆置对接的电缆线，没有宜多拆、多接.角度牢固螺丝也没有宜让教死时常脱掉.最好规划是配一套公用“声速丈量概括真验仪”.让教死教习接拆共轴电缆接洽，以及瞅测大角度时单缝搞涉战单缝衍射，并备1个洪量角器.2、数隐游标卡尺使用时，应沉沉移动，移动时速度须缓而匀称.真验中断时，应将数隐部分电源关关.3、挪动变化仪器时，没有克没有及将数隐游标卡尺当脚柄使用.应二脚拿底板挪动变化拆置.4、通常，没有搞真验时，应用防尘罩(或者布)防尘，以预防灰尘加进换能器.五、思索与计划1、声波与光波、微波有何辨别？2、为何正在声波产死驻波时，正在波节位子声压最大，果而接支器输出旗号最大？3、正在什么条件下，声波传播中的压缩与稠密没有是绝热历程？那对付声速丈量截止有何效率？。
超生波探伤实验报告(3篇)
第1篇一、实验目的1. 理解超声波探伤的基本原理和操作流程。
2. 掌握超声波探伤仪器的使用方法和操作技巧。
3. 通过实际操作，了解超声波探伤在检测金属缺陷中的应用。
4. 分析超声波探伤结果的准确性和可靠性。
二、实验背景超声波探伤是一种利用超声波在材料中传播的特性，对材料内部缺陷进行检测的技术。
由于超声波具有穿透能力强、方向性好、无损检测等优点，因此在工业、军事、医学等领域得到广泛应用。
三、实验原理超声波探伤的基本原理是利用超声波在材料中传播时，遇到缺陷会发生反射、折射、散射等现象。
通过分析反射波的特征，可以判断材料内部的缺陷位置、大小和性质。
四、实验器材1. 超声波探伤仪：用于发射和接收超声波信号。
2. 探头：用于发射和接收超声波。
3. 试块：用于模拟实际材料的缺陷。
4. 耦合剂：用于改善探头与试块之间的耦合效果。
5. 记录仪：用于记录实验数据。
五、实验步骤1. 将探头安装到超声波探伤仪上，调整探头频率和探头间距。
2. 将耦合剂均匀涂抹在试块表面，确保探头与试块之间良好耦合。
3. 将探头放置在试块表面，开始发射超声波。
4. 分析接收到的超声波信号，判断材料内部的缺陷。
5. 记录实验数据，包括缺陷位置、大小和性质。
六、实验结果与分析1. 通过实验，成功检测到试块内部的缺陷，包括裂纹、气孔等。
2. 分析缺陷反射波的特征，可以判断缺陷的位置、大小和性质。
3. 实验结果表明，超声波探伤具有较高的检测准确性和可靠性。
七、实验总结1. 超声波探伤是一种有效的无损检测技术，可以用于检测金属材料内部的缺陷。
2. 掌握超声波探伤仪器的使用方法和操作技巧，可以提高检测准确性和可靠性。
3. 实验结果表明，超声波探伤在检测金属缺陷方面具有较高的应用价值。
八、实验建议1. 在实际应用中，应根据被检测材料的特性选择合适的探头频率和探头间距。
2. 注意耦合剂的选择和涂抹，确保探头与试块之间良好耦合。
3. 分析反射波特征时，应注意缺陷定位、大小和性质的判断。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
实验八超声波检测一、实验目的1、了解超声波检测的基本原理和方法；2、了解超声波检测的特点和适用范围；3、掌握斜探头横波探伤的距离－波幅（DAC）曲线制作方法。
二、实验设备器材1、ZXUD－40型数字式超声波探伤仪ZXUD－40型数字式超声波探伤仪是小型化的便携式超声波探伤仪器，特别适用于材料缺陷的评估与定位、壁厚测量等，适合各种大型工件和高分辨率测量的要求。
主要参数指标如下：采样平率：100MHz（最高）增益范围：0 ~ 110dB；0.1，1.0，2.0，6.0步进动态范围：≥35dB垂直线性：≤3％水平线性：≤0.1％探测范围：0－10m；0.1，1以及10mm步进自动设置延迟：0－500.0μS分辨率：≥40Db(5N14))灵敏度余量：≥63Db抑制：0－90％；线性探头类型：单探头，双晶探头，穿透探头声速：1000~ 16000 m/s，步进为1 m/s闸门：进波门（直方门，DAC门）、失波门报警：声光报警显示： 5.7英寸，高亮、真彩TFT显示器电池：锂聚合电池，工作时间≥10h仪器重量： 1.8Kg（带电池）环境温度：-5℃~60℃相对湿度：20~90％RH仪器外观如图一所示：图一：仪器外观本仪器采用软启动模式。
再冷机状态下，当按住键持续2s后，将开启仪器电源，进入启动屏幕此时该屏幕上将显示初仪器的软件版本号以及软件发布日期，仪器自动进入系统自检并显示自检状态。
系统自检完成后，自动进入仪器工作主界面。
在系统自检过程中，若电池电量过低，仪器会自行关机。
若在自检过程中，出现错误或用户按下任意键，那么在系统自检结束后，系统需要用户按下任意键（不包含电源按键），才进入仪器工作主界面。
在开机状态下，若用户持续2s按下，仪器将显示关机对话框，然后自动关机。
键盘及其功能本仪器包含27个按键。
这些按键分成5大类：电源键、方向键、功能菜单键，子菜单键和功能热键。
关于各按键的具体功能概述，参见表8-1。
表8-1 各按键的具体功能概述2、超声波横波斜探头在超声波检测中，超声波探头将电能转换成超声能（产生超声波），发射出去，同时也能将接受到的超声波转换成电能，通过连接导线传递到探伤仪中。
由于超声波探头在检测过程中起到一个能量转换的作用，因此，超声波探头也称为超声换能图三斜探头结构器或电声换能器。
横波斜探头上常标有该1、吸声材料 2、斜楔 3、阻尼块探头的工作频率、晶片尺寸和K值。
4、外壳 5、电缆线 6、压电晶片3、试块按一定用途设计制作的具有简单几何形状的人工反射体的试样称为试块。
试块和仪器。
探头一样是超声波检测中的重要工具，其主要作用有：确定检测灵敏度、测试仪器和探头的组合性能、调整扫描速度（即显示屏上的水平刻度与实际声程之间的比例关系）、评判缺陷大小、以及测量材料声速、衰减性能等。
试块可以是按照各种标准制作的标准试块，也可以是自己按照实际需要制作的对比试块。
本次实验使用的CKS－ⅠA试块和CKS－ⅢA试块属于标准试块。
其尺寸结构分别如图四、图五所示。
4、耦合剂由于超声波在空气界面100％反射，不能穿透到工件中去进行检测，因此，必须借助探头与工件表面之间涂敷的液体，排除空气间歇，以实现声能的传递，这种液体称为耦合剂。
常用的耦合剂有水、甘油、水玻璃和机油。
本实验采用机油。
图二 CKS －ⅠA 试块其余图三 CKS －ⅢA 试块三、实验原理由于超声波不同的检测方法在检测原理上略有区别，在此我们以直探头探伤来说明其脉冲反射法原理。
如图六所示：缺陷波发射波底波图四超声波检测脉冲反射法原理超声波探伤仪发射一定频率的电信号，通过探头中的压电晶片转换成超声波，经过耦合剂透射进入被检测工件中，超声波在工件中进行传播，如果没有缺陷，则被工件底面反射到探头当中，探头再将接受到的信号转换成电信号传递到探伤仪中，经过滤波和放大等处理，在显示屏上形成底面回波。
由于该波经过了二倍工件厚度的路程，因此底波和发射波在显示屏的水平方向有一段距离。
如果在工件内部存在缺陷，那么透射进入工件的超声波在缺陷位置发生反射，该反射波同样经过探头进入探伤仪中，在显示屏上形成回波。
由于缺陷位置在工件中，因此该回波所经历的路程比底面回波所经历的路程要短，则该回波在显示屏水平方向上的位置就位于发射波和底波之间。
因此通过回波在显示屏水平方向上的位置就可以判断工件内部是否存在缺陷；通过回波的高度就可以判断缺陷的大小；通过移动探头就可以得到缺陷的面积或长度。
这就是超声波检测脉冲反射法的基本原理。
四、实验步骤假使探访条件和要求如下：1、工件：30mm厚的钢板焊缝2、探头：单探头3、试块：CSKIA，CSKIIIA4、DAC法（1）DAC点数：6（10、20、30、40、50、60）（2）判废线偏移量：+5 dB（3）定量线偏移量：-3 dB（4）测长线偏移量：-9 dB实现步骤如下：1.将探头与仪器连接，开启仪器电源开关，使仪器处于正常工作状态。
2.设置参数参数功能菜单包含6个水平菜单，可以通过（上翻）或（下翻）来选择水平菜单。
探头参数设置安排在第1个参数菜单。
“探头类型”，选择类型为“斜”；“探头频率”，根据所使用的斜探头上标注的频率输入频率值；“探头规格”输入探头所示尺寸值，其它参数可在测试过程中或测试结束后再行输入。
调试（一）校零位偏移（简称：校零偏）按下功能菜单键，将展开“自动校准”水平菜单。
按下子菜单键，选择“校零偏”。
图五校零位偏移时的水平菜单校零位偏移之前，必须完成下面列举准备工作：（1）重复频率设置为60Hz（2）设置正确的收发模式（3）数字抑制设置为零（4）将探头放置在CSK-IB试块上，根据不同的探头类型，设置方式如下所述：直探头校零位偏移时，使用CSK-IB标准试块平放厚度为标准参考（厚度为25mm），如下图所示：图六直探头校零位偏移时的探头放置斜探头校零位偏移时，使用CSK-IB标准试块的双圆弧面为标准参考（圆半径为R50/R100），如下图所示：图七直探头校零位偏移时的探头放置按下子菜单键，选中“检测范围”菜单项。
调整检测范围，使得在回波显示区中可以看到直探头的二次底面回波，或者斜探头的R50/R100圆弧面回波处于屏幕可见的合适位置。
如果已经满足上述条件可以不进行此项操作。
按下,进入“校零偏设置”对话框：图八“校零偏设置”对话框根据屏幕提示，选择“探头类型”，并根据探头类型进入“参考R1”和“参考R2”。
参考R1与参考R2输入值参见下表8-2.表8-2. 不同探头类型校零位偏移时的参考输入按下，退出校零偏设置：按下，完成校零偏设置，进入记录参考。
完成校零偏后，进入记录参考R1，水平菜单如下所示：图九“记录参考R1“水平菜单图十确认记录参考1的最高回波之前的仪器界面按进入记录参考R2后，水平菜单如下所示：图十一“记录参考R2”水平菜单图十二确认记录参考2的最高回波之前的仪器界面图十三直探头“校零偏结果”对话框对与斜探头，将显示如下包含输入“探头前沿”的“校零偏结果”对话框：图十四斜探头“校零偏结果”对话框（二）校K值（角度）探头K值（角度）校准功能只适用与斜探头，一般探头的标称K值（角度）与实际值有误差。
为了准确定位缺陷距离，校零偏后需对探头K值（角度）进行校准。
按下功能菜单键，将展开“自动校准”水平菜单。
按下子菜单键，选择“校K值”。
图十五校K值时的水平菜单“校K值”之前的准备工作：（1）确认探头零位偏移已经校准好；（2）将探头放置在CSK-IB 标准试块中的测试孔作为标准参考。
可使用两种测试孔，一个孔径为Φ50，孔心离探测面垂直距离即孔深为30mm；另一个是孔径为Φ1.5的横通孔。
探头放置方式如下图。
图十六斜探头校K值时的探头放置按下子菜单键，选中“检测范围”菜单项。
调节检测范围，是的探测孔Φ50或Φ1.5的回波处于屏幕可见合适区域。
如果以满足上述条件，可不进行此项操作。
按下，进入“校K值设置”对话框图十七“校K值设置”对话框设置完毕后按下，退出校K值设置，按下，完成设置，进入校K值过程。
a自动校K值进入自动校K值后，水平菜单如下所示：图十八“记录参考”水平菜单确认测试孔回波被闸门套住。
如果回波在闸门外，可通过按下方向键左右移动闸门，使得回波被套住。
如果回波波幅超过满刻度，按下功能热键，使得回波波幅处于自动增益门限高度（通常设置为80%）。
调整探头位置，确认观察到的闸门内回波是最高波。
此时，也可按下功能热键，来自动搜索最大峰值。
按下将记录参考孔回波。
按下退回上步；按下退出校准。
完成记录参考孔之后，仪器将自动进行校K值计算，并显示如下对话框：图十九“校K值结果”对话框按下退回上步，按下中止校准；按下完成校准。
b 手动校K值进入手动校K值之后，水平菜单如下显示：图二十“锁定参考”水平菜单找到参考孔最高回波，按下将记录参考孔的回波，进入下步；按下退回上步；按下退出校准。
在锁定参考孔的最高回波之后，进入手动调节K值过程，水平菜单如下：图二十一“手动调节K值”水平菜单按下手动调节探头K值，同时观察动态回波显示区右侧的缺陷数据显示区的垂直距离显示。
假设设定参考孔深为30.0mm，那么在调整K值过程中，若缺陷数据显示区中的垂直距离显示为30.0mm时，此时K值就是探头的校准K值。
(三)探伤曲线DAC:称为距离-波幅曲线a曲线制作按下功能菜单键，进入“曲线”主菜单，如下图所示：图二十二未制作曲线的曲线水平菜单图二十三制作DAC曲线时的试块与探头放置（1）按下子菜单键，进入DAC曲线制作过程。
（2）将探头放置在CSK-IIIA试块上。
对准第一个测试孔（20mm深的孔），确认此测试孔回波被闸门套住。
按下记录参考回波1；若按下子菜单键，将中止制作。
（3）记录参考回波1之后，水平菜单显示如下：图二十四“记录参考2及后续参考”水平菜单重复步骤（2）记录参考2.制作DAC曲线，至少需要记录2个参考回波，最多可记录10个参考回波。
（4）当取得足够所需参考回波后，按下也将选择“曲线设置”，再次按下进入“曲线设置”对话框。
图二十五“DAC设置”对话框可选探伤标准及相关设置描述如下：如果当前使用的通道中，已经有制作的曲线，可根据记录参考点，对此曲线的参考线做幅度调整，以此修正曲线。
按下子菜单键，选中“曲线调整”菜单项。
再次按下子菜单键，将进入“曲线调整”菜单项显示“参考1”，表示进入参考1的调整状态。
同时，在参考曲线上第一个记录的参考点的位置上出现一个光标。
调节方向键可以改变光标高度，同时曲线参考点幅度也随之变化。
按下子菜单键，进入下一个参考调整。
到最后一个参考点时，若再次按下该键，则返回到第一个参考调整。
所有参考调整完成，按下，结束曲线调整状态。
4、关闭仪器电源，清理现场。
五、实验数据处理根据制作完成的DAC母线，按照标准要求作出距离－波幅曲线。