超声检测技术
超声检测的工艺
06
实际应用案例分析
金属材料超声检测案例
总结词：高效准确
详细描述：金属材料超声检测通常采用脉冲反射法，通过发射超声波到金属材料中，然后接收反射回 的波进行分析。这种方法能够高效准确地检测金属材料内部的缺陷和异常，如裂纹、气孔和夹杂物等 。
金属材料超声检测案例
总结词：广泛应用
详细描述：金属材料超声检测广泛应用于航空航天、汽车、船舶、石油化工等领域。通过超声检测，可以确保金属材料的质 量和安全性，提高产品的可靠性和稳定性。
超声检测具有非破坏性、高灵敏度、高分辨率和高效率等优点，广泛应用于航空 航天、汽车、船舶、电子、医疗等领域。
超声检测的原理
超声波在介质中传播时，遇到不同介质 或结构的变化，会产生反射、折射和散
射等物理现象。
超声检测通过发射一定频率和波长的超 超声检测的原理基于声学原理和信号处
声波到被检测材料中，接收并分析反射 理技术，通过对回波信号的处理和分析，
探头使用前的校准
确保探头性能稳定，提高检测结果的准确性。
超声检测耦合剂的选择与使用
耦合剂的作用
用于消除探头与检测对象之间 的空气，提高超声波的传递效
率。
耦合剂的种类
包括机油、水、甘油等，根据 不同的检测对象和环境选择合 适的耦合剂。
耦合剂的使用量
适量使用耦合剂，避免过多或 过少影响检测结果。
耦合剂的清洁与更换
超声检测的工艺
• 超声检测概述 • 超声检测设备与工具 • 超声检测工艺流程 • 不同材料的超声检测工艺 • 超声检测的优缺点与未来发展 • 实际应用案例分析
01
超声检测概述
超声检测的定义
超声检测是一种无损检测技术，利用超声波在材料中传播的特性，通过接收和分 析反射、折射和散射的回波信号，对材料的内部结构、缺陷、厚度等进行检测和 评估。
4.通用超声波检测技术
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二、双晶探头脉冲反射法：
1．方法简介：双晶探头脉冲反射法利用两个晶片一发一 收，可以在很大程度上克服直探头反射法盲区的影响。其检测 原理见图4-6。
2．波形显示情况：采用双探头检测时，虽然探头中的两 个晶片用隔声层隔开，仍能接收到少量界面处直接反射的声波 （S），但其幅度通常较低。无缺陷时接收的第一个较高幅度的 回波应为底面回波（B），如图4-6（a）。如存在缺陷，缺陷 回波位于界面回波（S）和底面回波（B）之间，如图4-6（b）。
工件中无缺陷，超声波从工件底面的反射波，一部分能量被探头
接收使示波屏上产生一次回波(B1)，另一部分能量又从探测面折
回底面再被探头接收，得到二次回波B2，如此往复多次，直至声
能损耗完为止，使示波屏上出现的多次底波高度依次递减(如图4-
4a)；如果工件中存在吸收性的缺陷，由于缺陷的反射和散射增加
了声能的损耗，从而使底波次数减少(如图4-4b)；另一方面，缺
CL=2.73×103m/s)，根据折射定律，当工件材料为钢时(纵波速度 CL=5.9×103m/s,横波速度CS=3.23×103m/s)，可得第一临界角
αⅠ为27.6°, 第二临界角αⅡ为57.8°,当入射角在这两个角度之间时，
可在工件中呈现单一横波。通常检测所用横波折射角为38°∽80°之
间。如图4-7所示，横波斜射声束检测时，声束在上下表面间反射
形成W形路径。如果声波在前进中没有遇到障碍，声波不会返回，
A扫描显示除发射脉冲T外无其它回波。当声束路径中遇到缺陷时，
反射回波将出现在相应的声程位置处。
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图4-7 斜射声束横波接触法平板检测 图4-8 横波水浸法管材检测
超声检测技术 ppt课件
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。
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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。
超声检测
超声检测超声检测是一种非侵入式的医学检测技术，它使用高频声波来生成人体内部组织的影像，用以帮助医生准确地诊断疾病。
这项技术在医学领域有着广泛的应用，可以用于检测和评估多种医学情况，如器官病变、肿瘤、异常血流以及妊娠等。
超声检测是一项安全可靠的检测技术，它不会产生任何辐射，因此对患者没有任何伤害。
当患者接受超声检测时，医生会将一种被称为超声探头的设备放置在患者体表上，然后通过向体内发送高频声波来获得组织的影像。
声波在人体内部不断地反射和传播，最终形成一个清晰的图像。
这种图像可以显示出器官和组织的形态、大小、结构以及任何异常。
超声检测技术的广泛应用使其成为医学诊断中必不可少的工具之一。
首先，它可以用于检测器官病变。
通过超声检测，医生可以清楚地看到患者的内脏器官，如心脏、肝脏、肾脏等，以便发现并评估任何异常或病变。
其次，超声检测还可以用于评估肿瘤。
通过测量肿瘤的大小、形状和位置，医生可以判断其是否为恶性肿瘤，并制定合理的治疗方案。
此外，超声检测还可以用于检测异常血流，例如血栓和动脉狭窄等。
妇科是超声检测的重要应用领域之一。
在妊娠期间，超声检测可以用来观察胎儿的发育情况和母体的宫内环境，以及检测任何可能的异常或并发症。
此外，超声检测还可以用于产前筛查和胎儿性别鉴定等。
在产后，超声检测可以用来评估子宫和乳房的情况，帮助医生了解患者的身体恢复情况。
除了医疗领域，超声检测还在其他行业中得到了广泛应用。
例如，在工业生产中，超声检测可以用来检测和评估材料中的缺陷，如裂纹、气泡和杂质等。
此外，超声检测还可以用于检测和评估设备的工作状态，以确保其正常运行。
尽管超声检测在医学和工业领域有着广泛的应用，但它仍然存在一些局限性。
首先，由于声波在体内传播时会受到组织的阻尼和散射，因此在某些情况下可能无法获得清晰的图像。
其次，超声检测对操作者的技术要求较高，需要经过专门培训和经验积累才能获得准确的结果。
此外，由于超声波的频率较高，其穿透能力较差，因此对深部组织的检测有一定的限制。
超声技术的具体应用
超声技术的具体应用
超声技术是一种非侵入性的检测技术，广泛应用于医学、工业、环境、军事等领域。
其主要原理是利用超声波在物质中传播的特性，通过探
头向被检测物体发射超声波，再接收反射回来的信号，通过信号处理
得到被检测物体的内部结构和性质信息。
在医学领域，超声技术是一种常见的无创检查方法，可以用于检测人
体内部器官的形态、结构和功能。
例如，超声心动图可以检测心脏的
大小、形状、收缩和舒张功能等；超声乳腺检查可以检测乳腺肿块、
囊肿等病变；超声产前检查可以检测胎儿的发育情况、胎盘位置等。
此外，超声技术还可以用于引导穿刺、放置导管等操作。
在工业领域，超声技术可以用于检测材料的缺陷、裂纹、疲劳等损伤
情况。
例如，超声波探伤可以检测金属、塑料、陶瓷等材料的内部缺陷；超声波测厚可以测量管道、容器等的壁厚；超声波疲劳检测可以
检测机械零件的疲劳寿命等。
在环境领域，超声技术可以用于检测水、土壤、空气等环境中的污染物。
例如，超声波水质检测可以检测水中的悬浮物、浊度、PH值等；超声波土壤检测可以检测土壤的密度、含水量等；超声波气体检测可
以检测空气中的有害气体浓度等。
在军事领域，超声技术可以用于侦测敌方舰艇、潜艇等目标。
例如，超声波声呐可以探测水下目标的位置、速度等信息；超声波雷达可以探测地面目标的位置、形态等信息。
总之，超声技术具有广泛的应用前景，可以为人类的生产、生活、安全等方面提供重要的技术支持。
超声检查技术PPT课件
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。
超声检测技术要求
超声检测技术要求1.1检测人员1.1.1超声检测人员的一般要求应符合NB/T 47013.1的有关规定。
1.1.2超声检测人员应具有一定的金属材料、设备制造安装、焊接及热处理等方面的基本知识，应熟悉被检工件的材质、几何尺寸及透声性等，对检测中出现的问题能作出分析、判断和处理。
1.2检测设备和器材1.2.1仪器和探头产品合格证明超声检测仪器产品质量合格证至少应给出预热时间、低电压报警或低电压自动关机电压、发射脉冲重复频率、有效输出阻抗、发射脉冲电压、发射脉冲上升时间、发射脉冲宽度（采用方波脉冲作为发射脉冲的）以及接收电路频带等主要性能参数；探头应给出中心频率、带宽、电阻抗或静电容、相对脉冲回波灵敏度以及斜探头声束性能（包括探头前沿距离（入射点）、K值（折射角僻）等）主要参数。
1.2.2检测仪器、探头和系统性能1.2.2.1检测仪器采用A型脉冲反射式超声检测仪，其工作频率按-3dB测量应至少包括为0.5MHz〜10MHz频率范围，超声仪器个性能的测试条件和指标要求应满足附录A的要求并提供证明文件，测试方法按68/1 27661.1的规定。
1.2.2.2探头圆形晶片直径一般不应大于40mm,方形晶片任一边长一般不应大于40mm,其性能指标应符合附录B的要求并提供证明文件，测试方式按68/1 27661.2的规定。
1.2.2.3仪器和探头的组合性能1.2.2.3.1仪器和探头的组合性能包括水平线性、垂直线性、组合频率、灵敏度余量、盲区（仅限直探头）和远场分辨力。
1.2.2.3.2以下情况时应测定仪器和探头的组合性能：a）新购置的超声检测仪器和（或）探头；b）仪器和探头在维修或更改主要部件后；c）检测人员有怀疑时。
1.2.2.3.3水平线性偏差不大于1%,垂直线性偏差不大于5%。
1.2.2.3.4仪器和探头的组合频率与探头标称频率之间偏差不得大于±10%。
1.2.2.3.5仪器-直探头组合性能还应满足以下要求：a）灵敏度余量应不小于32dB；b）在基准灵敏度下，对于标称频率为5MHz的探头，盲区不大于10mm；对于标称频率为2.5MHz的探头，盲区不大于15mm；c）直探头远场分辨力不小于20dB。
超声波检测技术
体积小、重量轻。
万能旋钮操作具备远
程控制功能USB主控。
CTS-1008PLUS
TOFD探伤专用设备
CTS-8005APLUS
CTS-400
用于铁路车辆轮轴探伤 的数字式探伤仪。
超声测厚仪测量范 围:0.8～500.0mm
GT-2
国内首台为钢轨在线检测而设计的手推式 全数字超声探伤设备
特征
晶片材料表示法
压电材料 锆钛酸铅陶瓷 钛酸钡陶瓷 钛酸铅陶瓷 铌酸锂单晶 碘酸锂单晶 石英单晶 其它压电材料 代号 Ｐ Ｂ Ｔ Ｌ Ｉ Ｑ Ｎ
3.试块
1、确定探伤灵敏度
2、测试仪器和探头的性能
3、评判缺陷的大小
4、调整扫描速度
4.耦合剂
• 耦合剂主要是排除探头与工件表面之间的空气， 使超生波能有效地传入工件，以便检侧。 ① 能润湿工件和探头表面，流动性、粘度和附 着力适当，易于清洗。声阻杭高，透声性能好。 ②对工件无腐蚀，对人体无害，不污染环境;性 能稳定，能长期保存；来源广，价格便宜。
• 晶片产生超声波的入射方向可以改变。一个探头
可进行多个方向上探测，是一种多功能探头。
4) 探头表示方法
基本频率 晶片材料 晶片尺寸 探头种类
探头种类表达法
探头名称 直探头 斜探头（用Ｋ表示） 斜探头（折射角表示） 联合双探头（分割探头） 水浸探头 表面波探头 可变角探头 代号 Ｚ Ｋ Ｘ FG SJ BM KB
（2) 主要性能指标
① 水平线性：表征检测仪水平扫描线扫描速度的均匀 程度。 ② 垂直线性：描述检测仪示波屏上反射波高度与接收 信号电压成正比关系的程度。 ③ 动态范围：是检测仪示波屏上反射波高度从满幅降 至消失时仪器衰减器的变化范围。
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ห้องสมุดไป่ตู้20
1.超声波的基础知识
通常将反射波声压Pr与入射波声压P0的比值称为声压反射 率r，将透射波声压Pt和P0的比值称为声压透射率t。可以证明， r和t的数学表达式为：
r pr Z2 Z1 p0 Z2 Z1
t pt 2Z2 p0 Z2 Z1
式中： Z1为第一种介质的声阻抗； Z2为第二种介质的声阻抗。
超声检测技术(UT)
1
报告内容
超声波的基本知识 超声检测仪器和设备
超声检测的应用
2
超声波的基本知识
3
1.超声波的基础知识
超声波检测的原理：超声波进入物体遇到缺陷时，一部分声 波会产生反射，接收器可对反射波进行分析，就能精确地测 出缺陷．并且能显示内部缺陷的位置和大小，测定材料厚度 等。常用的频率为0.5~25MHz。
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1.超声波的基础知识
一. 什么是超声波
16Hz 次声波
声波
超声波
5
1.超声波的基础知识
二. 超声波的特点
超声波波长很短频率很高，这决定了超声波具有一些重要 特性，使其能广泛应用于无损检测。
1) 方向性好 超声波具有像光波一样定向束射的特性。 2）穿透能力强 对于大多数介质而言，它具有较强的穿透 能力。例如在一些金属材料中，其穿透能力可达数米。 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。
耦合剂和机械扫查装置等。超声检测仪和探头对超声检测系统 的性能起着关键性的作用。
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2.超声检测仪器和设备
1. 超声波检测仪
超声波检测仪是超声检测的主体设备， 是专门用于超声 检测的一种电子仪器。
I
1 2
cA2 2
1 2
ZV
m
2
1 2
Pm 2 Z
14
1.超声波的基础知识
二. 介质的声参量
1. 声速 声速表示声波在介质中传播的速度，它与超声波的波型有 关，但更依赖于传声介质自身的特性。因此，声速又是一个表 征介质声学特性的参量。了解受检材料的声速，对于缺陷的定 位和定量分析都有重要的意义。
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界面两侧声阻抗差异越大， 反射声能越大，透射声能 越小。因此有利于检测裂 纹等有空气隙的缺陷，这 也是超声检测通常要使用 耦合剂的原因。
当缺陷的声阻抗接近基体 材料时，则不易被检出。
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超声检测仪器和设备
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2.超声检测仪器和设备
一. 超声检测仪器和设备 超声检测设备和器材包括超声波检测仪、探头、试块、
1.超声波的基础知识
纵波、横波和表面波的声速。纵波、横波和表面波的声速 主要是由介质的弹性性质、密度和泊松比决定的，而与频 率无关。
同一固体介质中，纵波声速c1大于横波声速cs，横波声速cs 又大于表面波声速cr。对于钢材，c1 ≈1.8cs，cs≈1.1cr。
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1.超声波的基础知识
2. 声阻抗
6
1.超声波的基础知识
三. 超声波的分类
按波型：按介质质点的振 动方向与波的传播方向之 间的关系分类
按波形：按波振面的形状 分类。
按振动的持续时间分类等 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.超声波的基础知识
1. 超声波的波型 超声波的波型指的是介质质点的振动方向与波的传播方向 的关系。按波型可分为纵波、横波、表面波和板波等。 （1）纵波：介质中质点的振动方向与波的传播方向相同的 波叫纵波。纵波是超声检测中应用最普遍的一种波型，也是唯 一在液体、气体、固体中均可传播的波型。
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1.超声波的基础知识
纵波
9
1.超声波的基础知识
（2）横波：介质中质点的振动方向垂直于波的传播 方向的波叫横波。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。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。
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1.超声波的基础知识
为了研究反射波和透射波的能量关系，引入声强反射率R
和声强透射率T两个量。R为反射波声强(Ir)和入射波声强(I0)之 比；T为透射波声强(It)和入射波声强(I0)之比。
2
R
Ir I0
r2
Z Z
2 2
Z1 Z1
T I t Z1Pt2 4Z1Z2
I0 Z2 P02 Z2 Z1 2
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1.超声波的基础知识
横波
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1.超声波的基础知识
（3） 表面波（瑞利波）：表面波是仅在半无限大固体介质 的表面或与其它介质的界面及其附近传播而不深入到固体内部 传播的波型的总称。表面传播时随着穿透深度的增加，质点振 动能量下降很快，通常认为其穿透深度约为一个波长，因此， 它只能用来检测表面和近表面缺陷，且对表面裂纹有很高的灵 敏度。
介质中某一点的声压幅值Pm与该处质点振动速度幅值Vm之 比，称为声阻抗，常用Z表示。在同一声压下，声阻抗Z愈大，
质点的振动速度就愈小。声阻抗表示超声场中介质对质点振动 的阻碍作用。
Z Pm c
Vm
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1.超声波的基础知识
3. 声衰减系数 超声波的衰减指的是超声波在材料中传播时，声压或声 能随距离的增大逐渐减小的现象。引起衰减的原因主要有三 个方面：一是声束的扩散；二是由于材料中的晶粒或其他微 小颗粒引起声波的散射；三是介质的吸收。 在超声检测中，谈到超声波在材料中的衰减时，通常关 心的是散射衰减和吸收衰减，而不包括扩散衰减。
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1.超声波的基础知识
一. 超声波垂直入射到平界面上的反射和透射
当超声波垂直入射到两种介质的界面时，一部分能量透过 界面进入第二种介质，成为透射波(声强为It)；另一部分能量 则被界面反射回来，沿与入射波相反的方向传播，成为反射波 (声强为Ir)。声波的这一性质是超声波检测缺陷的物理基础。
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1.超声波的基础知识
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1.超声波的基础知识
（4）板波（兰姆波）
板波 (a) 对称型； (b) 非对称型
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1.超声波的基础知识
一.超声场的物理量:声压、声强
1.声压：主要与超声波的频率有关
P P1 P0 (Pa)
2.声强：单位时间内垂直通过单位面积的声能，称为声 强，用I表示，声强与角频率平方成正比。由于超声波的 频率很高，故超声波的声强很大，这是超声波能用于探 伤的重要依据。