超声波检测基础知识
超声波检测基础知识
超声波检测基础知识简介超声波检测通常是指通过声波的反射、散射等物理现象对实物进行检测和分析的一种非破坏性检测技术。
超声波具有频率高、穿透力强、灵敏度高、特性稳定等优点，被广泛应用于工业、医学、环保等领域中。
超声波的基本原理超声波是指频率大于20kHz的声波。
超声波在物质中传播的速度受到物质密度、弹性模量和泊松比等因素的影响。
当超声波遇到物体表面或内部结构发生反射或散射时，会在探头中产生电信号，通过信号处理和分析，就可以获得物体的内部结构信息。
超声波探测技术超声波探测系统主要包含以下三个部分：超声发生器、超声探头和信号分析仪。
超声发生器负责产生超声波信号，超声探头负责将超声波信号传递到被测物体中，信号分析仪负责对超声波信号进行处理和分析。
超声波探测技术可以分为接触式和非接触式两种方式。
接触式超声波探测需要将超声探头直接贴附于被测物体表面，适用于对表面缺陷进行检测。
非接触式超声波探测通过传播空气中的超声波来检测物体内部结构，适用于一些特殊要求的场合。
超声波检测应用领域超声波检测技术被广泛应用于工业、医学、环保等领域。
在工业领域中，超声波检测技术可以用于检测金属、非金属材料的缺陷、变形等情况，被广泛应用于航空、汽车、管道等领域。
在医学领域中，超声波检测技术可以用于对人体内部组织器官进行检测和诊断，被广泛应用于心脏、腹部、肝脏等区域。
在环保领域中，超声波检测技术可以用于对大气、水等环境因素进行监测和分析。
超声波检测的优缺点超声波检测技术具有频率高、分辨率高、不破坏被测物体等优点。
同时，超声波检测技术也存在检测深度限制、检测结果易受表面状态影响等缺点。
因此，在选择超声波检测技术时，需要综合考虑其优缺点和适用场合。
超声波检测技术是一种非破坏性检测技术，具有广泛的应用领域和优点。
未来，随着科技的不断发展，超声波检测技术将会发挥更加重要的作用，为人们的生产生活带来更多的便利和贡献。
超声基础知识复习资料全
第一节超声诊断基础[考核试题]一、单选题1．声频在20kHz以上的称为 ( )。
A．次声 B超声 C．可听声 D．不可听声 E．立体声2．超声探头的换能作用是 ( )。
A．电能转换成光和热 B．电能转换成声能 C．机械能转换成辐射D．声能转换成超声 E．机械能转换成电能5．轴向分辨力为 ( )。
①区分平行于超声束的两个物体的能力；②区分垂直于超声束的两个物体的能力；③与深度、纵向和区域分辨力相同；④与方位、角度及横向分辨力相同。
A．① B．② C．①② D．①③ E．①④6．横向分辨力为 ( )。
①与深度、纵向和区域分辨力相同；②区分垂直于超声束的两个物体的能力；③区分平行于超声束的两个物体的能力；④与方位、角度及横向分辨力相同。
A．① B．③ C．①② D．②④ E．③④7．用哪种探头可提高轴向分辨力 ( )。
A．高频探头 B．低频探头 C．较大的探头D．低阻尼探头 E．以上各项均可9．频率增高时 ( )。
A．分辨率增大 B．声束宽增大 C．穿透力增大D．分辨率减少 E．声束宽不变10．压电效应是 ( )。
A．组织的密度B．高电压加在晶体表面产生机械形变并由此产生超声C．压电晶体受压后在其表面产生电荷D．高电压引起在晶体上的阻尼效应E．声在组织中的速度13．复合扫描的含义 ( )。
A．同时使用多普勒技术与B．型超声技术B．使用不同聚焦长度的多种探头C．用综合各个不同方向扫描信息的方法形成扫描图像D．增加远场的增益E．增加最大显示深度14．下列哪项可以既提高轴向分辨力又提高横向分辨力 ( )。
A．缩短脉冲长度 B．使束宽变窄 C．增大声束直径D．提高探头频率 E．以上各项均不可以15．当远场回声过低，声像图不清楚时应调节下列哪一项 ( )。
A．增大检测深度 B．使用增益补偿（TGC．）调节C．减小增益，调节监视器的显示 D．换用M型观察E．以上各项均可17．通过什么方法可以得到较大的近场区 ( )。
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。
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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。
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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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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。
超声波无损检测基础原理
第1章绪论1.1超声检测的定义和作用指使超声波与试件相互作用，就反射、透射和散射的波进行研究，对试件进行宏观缺陷检测、几何特性测量、组织结构和力学性能变化的检测和表征，并进而对其特定应用性进行评价的技术。
作用：质量控制、节约原材料、改进工艺、提高劳动生产率1.2超声检测的发展简史和现状利用声响来检测物体的好坏利用超声波来探查水中物体1910‘利用超声波来对固体内部进行无损检测1929年，前苏联Sokolov 穿透法1940年，美国的Firestone 脉冲反射法20世纪60年代电子技术大发展20世纪70年代，TOFD20世纪80年代以来，数字、自动超声、超声成像我国始于20世纪50年代初范围专业队伍理论及基础研究标准超声仪器差距1.3超声检测的基础知识次声波、声波和超声波声波：频率在20～20000Hz之间次声波、超声波对钢等金属材料的检测，常用的频率为0.5～10MHz超声波特点：方向性好能量高能在界面上产生反射、折射、衍射和波型转换穿透能力强超声检测工作原理主要是基于超声波在试件中的传播特性声源产生超声波，采用一定的方式使超声波进入试件；超声波在试件中传播并与试件材料以及其中的缺陷相互作用，使其传播方向或特征被改变；改变后的超声波通过检测设备被接收，并可对其进行处理和分析；根据接收的超声波的特征，评估试件本身及其内部是否存在缺陷及缺陷的特性。
超声检测工作原理脉冲反射法：声源产生的脉冲波进入到试件中——超声波在试件中以一定方向和速度向前传播——遇到两侧声阻抗有差异的界面时部分声波被反射——检测设备接收和显示——分析声波幅度和位置等信息，评估缺陷是否存在或存在缺陷的大小、位置等。
通常用来发现和对缺陷进行评估的基本信息为：1、是否存在来自缺陷的超声波信号及其幅度；2、入射声波与接收声波之间的传播时间；3、超声波通过材料以后能量的衰减。
超声检测的分类原理：脉冲反射、衍射时差法、穿透、共振法显示方式：A 、超声成像（B C D P）波型：纵波、横波、表面波、板波耦合方式：直接接触法、液浸法、EMA按探头个数：单、双、多按人工干预的程度分类：手工检测、自动检测超声检测的优点适用于金属、非金属和复合材料等多种制件的无损检测；穿透能力强，可对较大厚度范围内的试件内部缺陷进行检测。
超声基础知识部分
第一单元超声波检测的物理基础1、机械振动：有些物体在某一固定的位置（即平衡位置）附近作周期性的往复运动，这种运动形式被称为机械振动，简称振动。
2、自由振动：做振动的系统在外力的作用下物体离开平衡位置以后就能自行按其固有频率振动，而不再需要外力的作用，这种不在外力作用下的振动称为自由振动。
3、无阻尼自由振动：理想情况下的自由振动叫无阻尼自由振动。
自由振动时的周期叫固有周期，自由振动时的频率叫固有频率，它们由振动系统自身条件所决定，与振幅无关。
4、简谐振动：最简单最基本的直线无阻尼自由振动称为简谐振动，简称谐振。
5、在周期性外力的作用下产生的振动称为受迫振动，这个周期性的外力称为策动力。
6、机械波：机械振动在弹性介质中的传播过程，称为机械波。
机械波产生的条件：有机械振动振源和传播振动的弹性介质。
7、波长：在同一波线上两个相邻的振动相位相同的质点之间的距离，称为波长（即一个“波”的长度），用符号λ表示。
波长的常用单位是毫米（mm）或米（m）。
8、频率：单位时间内波动通过某一位置的完整波的数目，称为波动频率，也是质点在单位时间内的振动次数，用符号f表示。
频率的常用单位是赫兹（Hz），即（次）/秒。
波的频率是波源的振动频率，与介质无关。
9、周期：周期在数值上等于频率的倒数，它是波动前进一个波长的距离所需要的时间，用符号T表示。
周期的常用单位有秒（s）。
10、波速：在波动过程中，某一振动状态（即振动相位）在单位时间内所传播的距离叫做波速，用c表示，其常用单位为米/秒（m/s）。
波速的影响因素有：（1）介质的弹性模量和密度；（2）波的类型；（3）传播过程中的温度。
11、惠更斯原理：媒质中波动传到的各点，都可以看作是发射子波的波源，在其后的任一时刻，这些子波的包迹就决定新的波阵面。
惠更斯原理对任何波动过程都适用，不论是机械波或电磁波，不论这些波动经过的媒质是均匀的或非均匀的。
利用惠更斯原理可以确定波前的几何形状和波的传播方向。
公共基础知识超声波检测技术基础知识概述
《超声波检测技术基础知识概述》一、基本概念超声波检测技术是一种利用超声波在材料中传播的特性来检测材料内部缺陷、测量材料厚度、确定材料性质等的无损检测方法。
超声波是指频率高于 20kHz 的机械波，其在不同材料中的传播速度、衰减程度和反射特性各不相同，这些特性为超声波检测提供了基础。
超声波检测主要涉及到超声波的发射、传播和接收。
通常使用超声波探头作为发射和接收超声波的装置。
探头中的压电晶体在电信号的激励下产生超声波，并将接收到的超声波信号转换为电信号，以供后续分析处理。
二、核心理论1. 超声波的传播特性- 超声波在均匀介质中沿直线传播，其传播速度取决于介质的弹性模量和密度。
不同材料中的传播速度差异较大，例如在钢中的传播速度约为 5900m/s，在水中的传播速度约为 1480m/s。
- 超声波在传播过程中会发生衰减，衰减的原因主要包括散射、吸收和扩散等。
散射是由于材料中的不均匀性引起的，吸收是由于材料对超声波能量的吸收，扩散则是由于超声波在传播过程中的扩散效应。
- 当超声波遇到不同介质的界面时，会发生反射、折射和透射等现象。
反射波的强度取决于界面两侧介质的声阻抗差异，声阻抗差异越大，反射波越强。
2. 超声波检测原理- 脉冲反射法：通过发射短脉冲超声波，当超声波遇到缺陷或界面时，会产生反射波。
根据反射波的到达时间、幅度和波形等信息，可以确定缺陷的位置、大小和性质。
- 穿透法：将超声波发射探头和接收探头分别放置在被检测材料的两侧，通过检测透射超声波的强度和波形变化，来判断材料内部是否存在缺陷。
- 共振法：利用超声波在被检测材料中产生共振的原理，通过测量共振频率和共振幅度等参数，来确定材料的厚度、弹性模量等性质。
三、发展历程超声波检测技术的发展可以追溯到 19 世纪末期。
当时，人们开始研究超声波的特性和应用。
20 世纪初期，超声波检测技术开始应用于工业领域，主要用于检测金属材料的内部缺陷。
在第二次世界大战期间，超声波检测技术得到了快速发展，被广泛应用于军事工业中，如检测飞机、舰艇等装备的零部件。
21536_超声基础知识最新版本ppt课件
术中超声
在手术过程中利用超声实 时监测，提高手术安全性 和准确性。
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其他医学领域应用前景
超声治疗
利用超声波的能量进行无创或微创治疗，如超声消融、超声碎石等。
超声造影
利用超声造影剂提高图像对比度，辅助诊断微小病变。
超声弹性成像
通过测量组织硬度来评估病变性质，为临床提供更多信息。
超声分子成像
利用特异性分子探针进行超声成像，实现疾病的早期诊断和治疗监测。
超声原理
超声波的产生主要依赖于压电效应或磁致伸缩效应。通过特定频率的交变电压 或磁场作用于压电晶体或磁致伸缩材料，使其产生机械振动，从而发射出超声 波。
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超声发展历程
早期探索
19世纪末至20世纪初，科学家们 开始研究声波在固体中的传播特 性，为超声技术的发展奠定了基
础。
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根据图像特征提出初步诊断意见，并结合 临床病史和其他检查结果进行综合分析。
针对患者病情提出相应的治疗建议或随访 建议。
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04 超声在医学领域应用
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临床科室应用现状
心血管内科
超声心动图可评估心脏结构和功能，辅助诊 断心脏疾病。
妇产科
超声可观察胎儿生长发育情况，诊断妇科疾 病。
检查结束后，按照规范关机并 做好设备维护和保养。
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03 超声诊断方法与技巧
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常见超声诊断方法
A型超声
一维超声，通过测量不同组织界面的 反射回声时间，得到组织界面的位置 和距离。
B型超声
二维超声，通过扫描人体组织，将回 声信号以光点的形式显示，构成切面 图像。
超声波检测基础知识
超声波检测基础知识一、超声波的发生及其性质1、超声波探伤：利用超声波探测材料内部缺陷的无损检验法。
2、超声波探伤示意图二、超声波检测的原理：超声波探伤是利用超声能透入金属材料的深处，并由一截面进入另一截面时，在界面边缘发生反射的特点来检查零件缺陷的一种方法，当超声波束自零件表面由探头通至金属内部，遇到缺陷与零件底面时就分别发生反射波来，在萤光屏上形成脉冲波形，根据这些脉冲波形来判断缺陷位置和大小。
三、试块四、焊缝超声波检测工艺要点1. 适用范围⑴、用A型脉冲反射式超声探伤仪器，以单斜探头接触法为主的检测方法。
⑵、适用于焊接件对接处厚度8～400mm的全熔化焊承压设备对接焊缝的超声波检测。
承压设备壁厚大于或等于4mm，外径为32mm～159mm或者壁厚为4～6mm，外径大于或者等于159mm的管子2、检测人员资格：⑴、检测人员必须经过培训，经理论和实际考试合格，取得相应等级资格证书的人员担任。
⑵、检测由II级以上人员进行，I级人员仅作检测的辅助工作。
3、检测设备、器材和材料⑴、使用的超声波仪器满足① JB/T9214-1999 A型脉冲反射式超声波探伤系统工作性能测试方法② JB/T10061-1999 A型脉冲反射式超声波探伤仪通用技术条件⑵、仪器、探头和系统性能a.在达到所探工件的最大检测声程时，其有效灵敏度余量应不小于10dB.b.仪器和探头的组合频率与公称频率误差不得大于10%.c.仪器和直探头组合的始脉冲宽度(在基准灵敏度下)：对于频率为5HZ的探头，宽度不大于10 mm，对于频率为10HZ的探头，宽度不大于15 mm。
d.直探头的远场分辨力应不小于30dB. 斜探头的远场分辨力应不小于6dB。
e.探头①、晶片面积一般不应大于500mm2,且任一边长原则上不应大于25mm②、单斜探头声束轴线水平偏离角不应大于2°，主声束垂直方向不应有明显的双峰。
（3）试块a试块应采用与被检工件相同或近似声学性能的材料制成，该材料用直探头检测时，不得有大于ф2mm平底孔当量直径的缺陷。
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波长：C=λf
声场强度：
I 1 Pm 2 2 C
反射、投射和衍射
9.2 超声波探伤原理 资料仅供参考,不当之处，请联系改正。
超声波检测可以分为超声波探伤和超声波测厚，以及超声波 测晶粒度、测应力等。目前用得最多的方法是脉冲反射法。 脉冲反射法在垂直探伤时用纵波，在斜入射探伤时大多用横 波。
（3）横波探伤用试块。
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9.4超声波检测工艺要点
基本操作 (1)探伤时机选择 (2)探伤方法选择 (3)探伤仪器的选择 (4)探伤方向和扫查面的选定 (5)频率的选择 (6)晶片直径、折射角的选定 (7)探伤面修整 (8)耦合剂和耦合方法的选择 (9)确定探伤灵敏度 (10)进行粗探传播的，如空气 中的声速为340 m／s，水中的声速为1 500m ／s，钢中纵波的声速为5 900 m／s，横波的 声速为3 230 m／s，表面波的声速为3 007m ／s。
声速是由传播介质的弹性系数、密度以及声 波的种类决定的，它与频率和晶片没有关
系。
横波的声速大约是纵波声速的一半，而表面波 声速大约是横波的o．9倍。
9．5 关于超声波检测特点的概括 资料仅供参考,不当之处，请联系改正。
1．面积型缺陷的检出率较高，而体积型缺陷的检出率较低
2．适合检验厚度较大的工件，不适合检验较薄的工件
3．应用范围广，可用于各种试件
4．检测成本低、速度快，仪器体积小，重量轻，现场使用 较方便
5．无法得到缺陷直观图像，定性困难，定量精度不高 6．检测结果无直接见证记录
综述
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金属的探测中用的是高频率的超声波。 优点为： 超声波的指向性好，能形成窄的波束； 波长短，小的缺陷也能够较好地反射； 距离分辨力好，分辨缺陷的能力高。
9．1 超声波的发生及其性质 资料仅供参考,不当之处，请联系改正。
1．超声波的发生和接收 工业探伤用的高频超声波，是通过压电换能 器产生的。
通常在超声波探伤中只使用一个晶片，这个 晶片既作发射又作接收。 2．超声波的种类 在超声波探伤中，用直探头来产生纵波，用斜 探头来产生横波的 。 超声波具有声波的所有特性。
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超声波的产生
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直探头 与斜探头
3．声速
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7．对缺陷在工件厚度方向上的定位较准确
8．材质、晶粒度对探伤有影响
9．工件不规则的外形和一些结构会影响检测
10．不平或粗糙的表面会影响耦合和扫查，从而影响检测精 度和可靠性
脉冲反射法的纵波和横波探伤原理如下：
1.垂直探伤法
2．斜射探伤法
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9．3 试块
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1．试块的用途 (1)确定合适的探伤方法。 (2)确定探伤灵敏度和评价缺陷大小。 (3)校验仪器和测试探头性能。 2 ．试块的种类 根据试块的用途，可分为三大类： (1)调节仪器及测试探头的试块； (2)纵波探伤用试块；