超声波检测技术
超声波无损检测技术的发展与应用
超声波无损检测技术的发展与应用目录一、内容概览 (1)1. 无损检测的重要性 (1)2. 超声波无损检测技术的定义及作用 (2)3. 本文目的与结构 (3)二、超声波无损检测技术概述 (4)1. 超声波无损检测技术的原理与特点 (5)2. 超声波无损检测技术的发展历程及现状 (6)3. 超声波无损检测技术的应用范围 (7)三、超声波无损检测技术的发展历程 (8)1. 初始阶段 (9)2. 发展阶段 (10)3. 现阶段 (11)四、超声波无损检测技术的分类与特点 (12)1. 脉冲反射法超声波检测技术及其特点 (13)2. 穿透法超声波检测技术及其特点等 (15)3. 各种技术的比较与分析等 (16)一、内容概览超声波无损检测技术概述：简要介绍超声波无损检测技术的定义、原理及特点，为后文的内容做铺垫。
技术发展历程：回顾超声波无损检测技术的发展过程，包括早期探索、技术成熟及广泛应用等阶段。
应用领域：详细介绍超声波无损检测技术在各个领域的具体应用案例，如石油化工、航空航天、建筑结构等。
技术优势与局限性：分析超声波无损检测技术的优势，如非破坏性检测、高灵敏度、实时监测等；同时探讨其局限性，如对某些材料或结构的检测能力有限等。
未来发展趋势：展望超声波无损检测技术在未来可能的发展方向，如智能化、集成化、环保型等。
1. 无损检测的重要性随着科学技术的不断发展，无损检测技术在各个领域的应用越来越广泛。
在众多无损检测技术中，超声波无损检测技术因其具有较高的灵敏度、穿透力和效率等优点而备受关注。
本文将重点介绍超声波无损检测技术的发展与应用，首先我们来探讨无损检测的重要性。
提高产品质量：通过无损检测技术，可以在不破坏产品的情况下，对其内部结构、性能和材质进行检测，从而确保产品质量符合要求。
这不仅提高了产品的可信度，还降低了因质量问题造成的经济损失。
保障安全生产：无损检测技术可以发现潜在的安全隐患，避免生产过程中发生事故。
超声波检测技术的应用前景
超声波检测技术的应用前景超声波检测技术是一种利用超声波在材料中传播和反射的特性来检测缺陷、测量距离和材料性质的技术。
随着科学技术的不断发展，超声波检测技术在工业、医疗、安防等领域得到了广泛的应用，并且在未来有着更加广阔的发展前景。
本文将从工业、医疗和安防三个方面探讨超声波检测技术的应用前景。
一、工业领域在工业领域，超声波检测技术被广泛应用于材料的质量检测、结构健康监测、无损检测等方面。
首先，超声波检测技术可以用于金属材料的缺陷检测，如焊接接头、铸件、锻件等的质量检测。
通过超声波的传播和反射特性，可以准确地检测出材料中的裂纹、气孔、夹杂等缺陷，为生产过程中的质量控制提供了重要依据。
其次，超声波检测技术还可以用于结构健康监测，如飞机、桥梁、管道等结构的损伤检测和评估。
通过超声波的传播速度和衰减情况，可以实时监测结构的健康状况，及时发现潜在的问题并采取措施加以修复。
此外，超声波检测技术还可以实现对材料性质的非破坏性测量，如材料的厚度、密度、弹性模量等参数的测量，为工程设计和材料选择提供参考依据。
二、医疗领域在医疗领域，超声波检测技术被广泛应用于医学影像学、疾病诊断、手术导航等方面。
首先，超声波检测技术可以用于医学影像学，如超声心动图、超声造影等。
通过超声波的传播和反射，可以清晰地显示人体内部器官的结构和功能，帮助医生进行疾病诊断和治疗方案制定。
其次，超声波检测技术还可以用于疾病诊断，如乳腺癌、甲状腺疾病、肝脏疾病等的早期筛查和诊断。
通过超声波的成像技术，可以发现病变组织的位置、大小和形态，为医生提供重要的诊断依据。
此外，超声波检测技术还可以用于手术导航，如超声引导下的肿瘤切除、介入手术等。
通过超声波的实时成像和定位功能，可以帮助医生准确定位手术目标，提高手术的精准度和安全性。
三、安防领域在安防领域，超声波检测技术被广泛应用于入侵检测、人员定位、安防监控等方面。
首先，超声波检测技术可以用于入侵检测，如智能家居安防系统、商业场所安防系统等。
超声波检测技术原理
超声波检测技术原理
1.【问题】超声波检测技术原理
【答案】超声波检测技术原理整理如下，供大家学习参考。
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，在荧光屏上形成脉冲波形，可以通过这些脉冲波形来判断缺陷位置和大小。
超声波检测按照其原理可分为缺陷回波法、穿透法、共振法。
按波形分可分为纵波、横波、表面波和板波等。
纵波是用来探测金属铸锭、坯料、中厚板、大型锻件和形状比较简单的制件中所存在的缺陷；横波是探测管材中的周向和轴向裂缝、划伤、焊缝中的气孔、夹渣、裂缝、未焊透等缺陷；表面波可探测形状简单的铸件上的表面缺陷；板波可探测薄板中的缺陷。
《无损检测》超声波课件
环境控制
保持检测环境的清洁和干 燥，避免灰尘、潮湿等因 素对设备的影响。
04 超声波检测技术在实际应 用中的案例分析
金属材料的超声波检测
总结词
高效、准确、无损
详细描述
超声波检测技术广泛应用于金属材料的检测，如钢、铝、铜等。通过高频声波 的反射和传播特性，可以快速准确地检测出金属材料内部的缺陷、夹杂物和晶 界结构，为产品质量控制和安全性评估提供有力支持。
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超声波的接收与处理
超声波的接收
通过超声探头将超声波转换为电信号，便于后续的信号处理 。
信号处理技术
对接收到的电信号进行放大、滤波、检波等处理，提取出有 用的信息。
超声波检测的信号处理技术
信号预处理
对原始信号进行去噪、增益调 整等处理，以提高信号质量。
信号特征提取
提取出反映被测物体特性的信 号特征，如幅度、频率、相位 等。
超声波检测技术的挑战与机遇
技术创新
不断推动超声波检测技术的理论研究和应用创新， 提高检测精度和可靠性，拓展应用领域。
人才培养
加强超声波检测技术的人才培养和队伍建设，提 高技术人员的专业素质和技术水平。
市场拓展
加强市场推广和宣传，提高超声波检测技术的社 会认知度和市场占有率，促进产业发展。
THANKS FOR WATCHING
件等。
表面波探头
适用于检测材料表面和 近表面的细微缺陷，如
玻璃、陶瓷等。
兰姆波探头
适用于检测复合材料、 胶接结构等特殊材料的
缺陷。
超声波检测仪器的性能指标
频率
超声波的频率决定了检测的分辨率和 穿透能力，应根据不同的检测需求选 择合适的频率。
动态范围
超声波检测技术的原理及应用
超声波检测技术的原理及应用超声波作为一种特殊的物理现象，广泛应用于科技领域中的检测、测量、成像等方面。
超声波检测技术就是利用超声波在材料中传播的特性，来向内部材料、构件等进行探测和检测。
超声波的原理是利用振动来产生高频波，这种波传播的速度要比空气中的声波高很多。
在物体内部，超声波会与物体中的材料发生相互作用，从而检测出物体内部的结构和缺陷。
超声波检测技术的应用范围很广，它可以用于管道、桥梁、飞机、汽车等各种构件的检测，也可以用于医学领域中的诊断和治疗。
以下是超声波检测技术的一些具体应用：1. 材料检测：在金属、塑料、玻璃、陶瓷等材料中，可以通过超声波检测技术检测出裂纹、气孔、夹层等缺陷。
这种非破坏性的检测方式，可以准确地判断材料的性能和强度。
2. 飞机结构检测：在飞机的机身、机翼等部位，可以通过超声波检测技术检测出疲劳裂纹等缺陷，避免飞机在高空中出现故障。
3. 消声器检测：在汽车排气管中的消声器中，可以通过超声波检测技术检测出破裂、堵塞等问题，保证汽车的排气系统正常工作。
4. 医学检测：在医学领域中，超声波检测技术可以用于诊断和治疗许多疾病，如乳腺癌、子宫肌瘤、心脏病等。
通过超声波探头向人体内部发送超声波，可以得到图像信息，以便准确诊断疾病。
5. 海洋探测：在海洋中，可以通过超声波检测技术来探测船舶、鱼群、海底地形等信息，以便做出更好的海洋规划和控制。
总的来说，超声波检测技术具有非破坏性、高精度、高效率等优点，被广泛应用于各个领域中的检测、测量、成像等工作中。
随着科技的不断进步，超声波检测技术也将不断跟进发展，为人们带来更多的便捷和实用价值。
超声波检测技术及应用
超声波检测技术及应用超声波检测技术是一种利用超声波在被测对象内部传播的特性来进行材料或结构检测的无损检测技术。
它通过发射超声波脉冲到被测材料中，然后接收由缺陷或界面反射回来的超声波信号进行分析，从而判断材料或结构的质量和完整性。
超声波检测技术有许多应用领域，包括工业控制、材料科学、医学诊断等。
在工业控制领域，超声波检测技术被广泛应用于噪声测试、材料检测、流体检测等。
例如，在汽车制造中，超声波检测可以用于检测车身的焊接质量，以及发动机零部件的质量，以确保产品的安全性和可靠性。
在材料科学领域，超声波检测技术可以用于材料的强度、硬度、密度及物理结构等性能的测试与评价。
通过对超声波的传播速度和衰减情况进行分析，可以得出材料的各种物理性质参数，从而指导材料的选择和使用。
在医学诊断领域，超声波检测技术是一种常用的无创性检测方法。
通过超声波探头对人体进行扫描，可以获得人体内部组织和器官的影像，并能检测到人体内部的各种病变和异常情况。
超声波检测技术在妇科、心脏病学、肿瘤学等领域具有重要的应用价值。
超声波检测技术的应用还延伸到了环境保护领域。
例如，在水质监测中，超声波检测可以用于测量水中溶解氧和氨氮的含量，从而评估水的质量和污染程度。
超声波检测还可以用于检测污水处理厂中的管道和设备的损坏情况，提高污水处理的效率和安全性。
总之，超声波检测技术是一种非破坏性、高效、可靠的检测方法，具有广泛的应用前景。
通过不断的研究和技术创新，相信超声波检测技术在各个领域的应用会越来越广泛，为社会的发展和进步做出更大的贡献。
第三章 超声波检测技术
4）高频型
第三节 超声波换能器的接口电路
一、超声波换能器的驱动电路
二、超声波换能器的接收电路
三、超声波换能器接收发送两用电路
第四节 超声无损检测
A型显示脉冲反射式超声探伤仪
A型显示脉冲反射式超声探伤仪采用按一定频率间隔发射的具 有一定持续时间的超声脉冲波，其探测结果以荧光屏显示，具有 灵敏度高、缺陷定位精度高、适应范围广的优点。
4．时基电路 时基电路即扫描电路，由延时、扫描两部分组成。同步脉冲信号 经延迟后，再去触发扫描电路，产生锯齿波电压，加在显象管的偏 转板上，使使电子束匀速移动进行扫描，扫描光点的移动速度与锯 齿波电压幅度变化成正比，只要控制锯齿波电压的斜率，就可以改 变扫描速度，使之与超声波在介质中的传播时间相一致，从而调整 探测范围。通过延迟一段时间后再进行扫描，可以把需要仔细观测 的某一区域展现在荧光屏上，便于对缺陷波观察。
(2)抗阻塞性。使用单探头探伤时．发射和接收电路将连在一起，因 此将有几百伏的发射信号加到放大器输入端，这使放大器在发射信 号过后的—段时间内不能正常工作．此现象称为阻塞。放大器因阻 塞不能正常放大的时间称为阻塞时间或阻塞区。如果在阻塞时间内 出现缺陷波，则缺陷波将得不到正常放大，这在实际探伤中是不允 计的。因此，在设计和检验放大器性能时，抗阻塞是—个很重要的 指标，必须把阻塞时间减小到探伤允许的范围内。
二、超声波的类型
超声波在介质中传播的波型取决于介质本身的固有特性和边界 条件、对于流体介质(空气、水等)，当超声波传播时，在介质 中只有拉伸形变而没有切变形变发生，所以只存在超声纵波； 在固态介质中，由于切变变形产生，故还存在超声横波。 1．纵波
当介质中的质点振动方向和超卢波传播方向相同时，此种超 声波为纵波波型，以L表示。任何介质，当其体积发生交替变 化时均产生纵波。由于纵波的产生和接收都较容易，所以纵波 在超声波检测中得到了广泛价用。
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。
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CTS-8006
具有6个独立的发射－接收通道, 性能稳定可靠、抗 干扰能力强。仪器配合不同的机械传动装置，可实现 对钢管、钢板、机械零件等的自动化超声探伤。
2. 超声波探头
1)超声波探头功用
• 超声波探头：一种机械能和电能互相转换的换能
器。大多数探头是利用压电效应制作的。
• 超声波探头功能: 发生和接收超声波。
探头 缺陷
Ｔ Ｆ Ｂ
零件
显示器
超声波检测
1.超声波的定义
• 超声波是一种质点振动频率高于20kHz的机械波， 因其频率超过人耳所能听到的声频段（16Hz— 20kHz）而得名超声波。
• 由于能听到的声波频率不高，波长太大，所以用
于机械零件检测时可能在缺陷周围发生绕射而不 能检测出损伤。 • 而超声波频率极高，波长短，不会发生绕射漏检 问题。所以，都用超声波去检测工件缺陷。
2.超声波的特点
• 方向性好
• 穿透能力强
• 能量高
• 反射、折射和波型的转换
3.超声波的分类
1）按质点的振动方向分类 （1）纵波
（2）横波
（3）表面波
（4）板波
(a) 对称型
(b) 非对称型
波的类型 纵波
质点振动特点
传播介质
应 用
质点振动方向平 固、液、气体介 行于波传播方向 质
质点振动方向垂 直于波传播方向 质点作椭圆运动， 椭圆长轴垂直波 传播方向，短轴 平行于波传播方 向 上下表面：椭圆 运动, 中心：纵 向振动
方法早已被人们采用。如，用手拍西瓜，听是否
熟了；敲瓷碗，听是否裂了。声音反映物体内部
某些性质。
• 真正促使人类研究利用超声波进行探测的事件是
泰坦尼克号沉没事件。瑞查得森用在空气和水下
传播的声音回声进行探测定位查找泰坦尼克号。
• 1950年我国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
（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。
2 各种超声波
A型超声波显示仪
CTS-9002
CTS-9003
入门级数字探伤仪，性能 价格比高、操作简单、低 温性能优越，适合大多数 无损检测场合使用。
适合绝大多数无损检测场 合，在电力、核电等要求 严格场合均有应用
CTS-9008
针对电力行业中高
压支柱瓷绝缘子及瓷
套检测的专用数字式
超声波探伤仪。
CTS-1008
高端数字机。
方波激励，对检测高
衰减或厚工件有良好
钢板、锻件探伤 等
焊缝、钢管探伤 等
横波
固体介质
表面波
固体介质
钢管探伤等
固体介质(厚度 板波 与波长相当的薄 上下表面；椭圆 板) 非对称型 运动，中心：横 (A型) 向振动
对称型 (S型)
薄板、薄壁钢管 等 (δ<6mm)
2) 按振动持续时间的长短分 • 将超声波分为连续波和脉冲波两种。
(a)连续波
(b) 脉冲波
3）按超声波的波形分类
• 可将超声波分为平面波、柱面波和球面波。
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
(a)平面波；
(b)柱面波；
(c)球面波
4.超声场及其特征参量
• 充满超声波的空间或介质中超声振动所波及的质
点占据的范围叫超生场。 • 超声场的物理量:（1）声压 p （2）声阻抗Z
（3）声强I
5.超声波在介质中的传播特性
超声波检测技术
一、超声波检测的基本原理 二、超声波检测设备
三、超声波检测方法
四、超声波检测的应用
• 超声波检测是五大常规无损检测技术之一，是目
前应用最广泛，使用频率最高且发展较快的一种 无损检测技术。超声波检测是产品制造中实现质 量控制、节约原材料、改进工艺、提高劳动生产 率的重要手段，也是设备维护中可不或缺的手段 之一。
• 在探伤中起发射和接收高频脉冲弹性波作用。
2) 探头结构组成
探头结构组成
压电晶片：实现声电相互转
换。
阻尼块：吸收声能大阻尼。 外壳：保护固定内部原件。 电极：实现晶片和电缆连接。
直探头结构
3)探头种类
（1）直探头
• 适用于探测晶片正下方与声
束方向垂直的缺陷。 • 检测灵敏度高； • 探测深度较大,适用范围广； • 直探头用来发射和接收纵波；
• 超声波的叠加、干涉和衍射
• 超声波的反射、折射和波形转换
• 超声波的衰减
二、超声波检测设备
1.超声波检测仪
• 超声波检测仪是超声波检测的主体设备。 • 超声波检测仪的作用：产生电振荡并加于探头，使之 发射超声波，同时，还将探头送回的电信号进行滤波、 检波和放大等，并以一定的方式将检测结果显示出来， 人们以此获得检测工件内部有无缺陷及缺陷位置、大 小和性质等。
1）超声波检测仪分类 (1)按超声波的连续性分
① 脉冲波检测仪
② 连续波检测仪
③ 调频波检测仪
(2)按缺陷显示的方式分
可将超声波检测仪分为A型、B型和C型等三 种类型。
（b）A型
（c ） B 型
（d）C型
2) A型显示检测仪
（1）A型显示检测仪组成 • A型显示检测仪是目前使用最广泛的检测仪。 • A型显示检测仪主要由同步电路、时基电路、发射 电路、接收电路、显示电路和电源电路等几部分 组成。并且还有延迟、标距、闸门和深度补偿等 辅助电路。
内应用这一技术的开端。
一、超声波检测的基本原理
超声波检测就是先用发射探头向被检物内部发
射超声波，再用接收探头接受从缺陷处反射回来 或穿过被检工件后的超声波，并将其在显示仪表 上显示出来，通过观察与分析反射波或透射波的 时延与衰减情况，即获得物体内部有无缺陷以及 缺陷的位置、大小和性质等方面的信息。
的穿透性和信噪比、
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
• 超声波检测一般是指使超声波与工件相互作用，
就反射、衍射、透射和散射的波进行研究，对
工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估的技术。
• 在特种设备行业中，超声波检测通常指宏观缺陷
检测和材料厚度测量。
• 现实中常常利用声响来检测物体的的好坏，这种