超声波无损探伤的控制系统设计
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。
超声波探伤教材
第一章 超声波检测的物理基础
一、波动 (一)振动与波 物体或质点在某一平衡位置附近作往复运
动，这种运动状态就叫做机械振动，简称 振动。如果物体或质点作周期性直线振动， 它离开平衡位置的距离与时间可以用正弦 或余弦函数表示，称为简谐振动。 这是最基本最重要的周期性直线振动。
适用的频率
超声波探伤常用的频率为 0.25MHz~15MHz。
对金属材料一般频率为 0.5~10MHz。
钢结构焊缝常用频率为1~5MHz。 陶瓷常用频率则为2.25~10MHz。 对铸铁、非金属声衰减强烈的粗晶材料，
甚至采用25KHz~0.25MHz 的频率。
(二)超声波的特性之一
T为周期，振子Q在平衡位置附近振动一次所需要的时间；
f为频率，单位时间内振子Q振动次数，与周期互为倒数， 即f=1/T。赫兹（Hz）单位为每秒振动一次1兆赫为1MHz；
（ωt+φ)为相位角，振子Q在振动过程中某一瞬间（t时刻） 所处的位置。在t=0时刻的相位角，称为初始相位；
ω为圆频率，表示在秒内的振动周期数? (每振动一次时间为360度)。
思考
为什么超声波会在工件中衰减？什么是第一、 第二、第三临界角？什么时候纵波入射会产生 横波全反射现象？超声检测底波高度法调节仪 器应满足的条件是什么？为什么超声纵波直探 头在钢中近场长度比水中的短？
横波 振动方向垂直于播向 固体介质
焊缝、钢管探伤
表面波 质点椭圆运动，
长轴垂直播向
固体介质
钢管、薄板探伤
短轴平行播向
板波 对称(S)型
上下表面：椭圆运动
伤
中心：纵向振动
固体介质(波长薄板)薄板薄壁管探
超声波探伤仪原理
超声波探伤仪原理一、前言超声波探伤仪是一种常见的无损检测设备，广泛应用于各种材料的质量检测和缺陷检测。
本文将从超声波探伤仪的原理入手，对其工作原理进行详细解析。
二、超声波的特性超声波是指频率高于20kHz的机械振动波，其具有以下特性：1. 能够穿透物体：超声波在介质中传播时会发生折射和反射，但同时也能够穿透物体并到达另一侧。
2. 反射和散射：当超声波遇到不同密度或不同介电常数的物质时，会发生反射和散射现象。
3. 吸收：超声波在介质中传播时会发生能量损失，被介质吸收。
4. 速度与密度有关：在同一介质中，超声波传播速度与介质密度成正比例关系。
三、探伤仪的组成一个典型的超声波探伤仪主要由以下几个部分组成：1. 发射器：产生高频脉冲信号并将其转换为机械振动，从而产生超声波。
2. 接收器：将接收到的超声波信号转换为电信号并放大。
3. 显示器：将接收到的电信号转换为图像并显示出来。
4. 控制器：控制发射和接收过程，以及对数据进行处理和分析。
四、超声波探伤原理超声波探伤是利用超声波在材料中传播的特性来检测材料中的缺陷。
其基本原理如下：1. 发射超声波：探伤仪通过发射器产生高频脉冲信号，并将其转换为机械振动，从而产生超声波。
这些超声波穿过被检测物体并被反射或散射回来。
2. 接收反射信号：接收器将反射或散射回来的超声波信号转换为电信号，并放大到适当的水平，以便进一步处理和分析。
3. 分析反射信号：控制器对接收到的反射信号进行处理和分析，以确定是否存在缺陷。
如果存在缺陷，则可以确定其位置、形状、大小等信息。
4. 显示结果：最后，控制器将分析结果转换为图像并显示出来，供操作人员进行进一步分析和评估。
五、超声波探伤的应用超声波探伤广泛应用于各种材料的质量检测和缺陷检测，包括：1. 金属材料：超声波探伤可以检测金属材料中的裂纹、夹杂、气孔等缺陷。
2. 塑料材料：超声波探伤可以检测塑料材料中的气孔、裂纹、夹层等缺陷。
3. 混凝土结构：超声波探伤可以检测混凝土结构中的裂缝、空洞、蜂窝等缺陷。
无损检测(射线,超声)
3.1.3 射线的产生
射线的性质，有利、有弊，应该科学地加以利 用和防范！射线学就是研究如何利用与防范射线 的科学。下面介绍产生x射线的主要设备: (1）x光管基本组成： • 阴极部件：灯丝（钨丝）——发射电子； 阴极罩——聚焦电子。 • 阳极部件：阳极靶——接收电子； 冷却介质——散热作用。 • 真空管——玻璃或金属陶瓷制作的真空外罩。
2.3.1 常用的无损探伤方法及探伤原理
(2)超声波探伤（Ultrasonic testing）—— 是利用超声波在 物质中传播（Propagation）、反射（Reflection）和 （Decay）等物理性质来发现缺陷的。 该法与射线探伤法形成优势互补. (3)磁力探伤（Magnetic testing）—— 是通过对铁磁材料 进行磁化所产生的漏磁场（Leakage magnetic field） 来发现其表面及近表面缺陷的。 在黑色金属（ ferrous metal ）的表面检测中应用广泛.
3.1.2 射线的性质 (1)不可见，直线传播—具有隐蔽性和指向性； (2)不带电，因而不受电磁场影响—电中性； (3)能穿透物质,但有衰减—具有穿透性和衰减性； 对同1种射线而言，功率越大，穿透性越强，衰减越慢； (4)能与某些物质产生光化作用，使荧光物质发光；可 使胶片感光—可成像； (5)能使某些气体电离—即产生电离辐射； (6)与光波一样，有反射、折射、干涉现象； (7)能产生生物效应，伤害和杀死生物细胞 —对人体有害。（此点非常重要）
2.3 无损检测方法 的种类及其适用性
2.3.1 常用的无损探伤方法及探伤原理
材料或工件未知工艺缺陷的检测中常用的无损 探伤方法有： (1)射线探伤（Ray Testing） —— 是利用射线的穿 透性（Penetrability）和衰减性（Decay）来发现 缺陷，即射线能够穿透物质并且在物质中有衰 减的物理特性来发现缺陷的。 该法是工业生产中最常用的NDT方法!
超声波探伤检测规程
超声波探伤检测规程一、总则适用范围：本规程适用各类锻(铸)件探伤检测依据：编制本规程的依据如下：委托书及有关工程技术检验要求设计图JB/T8290-2011压力容器无损检测标准，锻件质量级别所评定的超声检测。
GB/T7233.2-2023标准对铸件进行质量评级GB/T11345-2013钢焊缝手工超声波探伤Ⅱ级二、检测人员应是取得无损检测人员资格考委会颁发的超声Ⅱ级或Ⅱ级以上人员，对检查对象特征有足够的认识三、仪器、探头试块、耦合剂1、所用探伤仪器必须符合JB/T 8290-2011标准中7.3条关于仪器的要求2、所用探头必须符合JB/T 8290-2011标准中7.3条关于探头的要求3、所用试块为JB/T 8290-2011标准9.1.2条中CSK-ⅠA、CSK-ⅡA试块、CS-1、CS-2试块4、所用试块为GB/T 11345-2013标准中CSK-ⅢA试块。
5、所用试块为GB/T 7233.2-2023标准中CS-1-5、ZB300试块。
6、耦合剂：机油四、探伤1、采用纵波直探头，用CS-1和CS-2试块来调节探伤灵敏度和对缺陷定量、定位。
2、探伤灵敏度：由锻件技术要求或有关标准确定的一般不低于Φ2平底孔总量直径。
分两种：a.底油调节法b.试块调节法，常用底波调节法3、探伤时机：锻件应在热处理后进行探伤，对于带孔槽和台阶的锻件，探伤应在加工前进行。
4、扫查方式：原则上应在探测面上从两个相互垂直的方向进行全面扫查，扫查覆盖面应为探头直径的15%，探头移动速度不大于150mm/s。
扫查过程中要注意观察缺陷波的情况和底波的变化情况。
五、缺陷的测定(数量、大小、位置)扫查中发现锻件内部缺陷时要根据缺陷反射波高，测定缺陷当量大小位置，一般用当量法定量，计算法：6dB法。
锻(铸)件质量级别评定：1、根据JB/T 8290-2011标准中，表6-1、表6-2、表6-3对锻件进行质量评级。
2、根据GB/T 7233.2-2023标准对铸件进行质量评级。
新制铁路车轴超声波探伤工艺解析
新制铁路车轴超声波探伤工艺解析摘要：在新版《铁路货车轮轴组装、检修及管理规则》（简称《轮规》）未使用之前，旧《轮规》中的轮轴超声波探伤旧工艺在探伤方法、设备、标准等方面存在一些不足，由此导致了铁路轮轴制造与检修技术文件中没有普遍推广应用轮轴超声波探伤旧工艺，例如轮轴超声波自动探伤B、C型的显示技术就未得到推广应用。
本文解析了新《轮规》中超声波探伤工艺的主要变化，便于轮轴探伤的相关工作人员能够深入了解铁路货车轮轴超声波探伤新工艺的作业执行。
关键词：轮规；超声波探伤工艺；变化分析在铁路货车运行中注重轮轴质量控制工作，分析轮轴质量影响因素，从轮轴结构设计、材料选择、承受重量、使用环境和使用条件等方面，采取措施提高轮轴质量。
其中，超声波探伤工艺属于一种无损检测技术，在轮轴损伤检测中有重要的应用价值，借助计算机技术信息技术完善超声波自动化探伤系统，为铁路货运车辆运行安全性提升奠定良好基础。
1、铁路货车轮轴损伤分析1.1 车轮磨损货车运行过程中，车轮与钢轨直接接触，在运行过程中产生较强的摩擦力，极易出现车轮磨损情况。
车轮磨损类别包括踏面磨损与轮缘磨损。
（1）踏面磨损。
货车在运行中的紧急制动，使踏面出现了凹槽，无法确保轮轴四周能正常运行。
制造材料质量不佳因素影响，会使货车运行过程中踏面出现“剥离”情况。
材料不同所造成的“剥离”裂纹程度也不同，均会加大车轮与钢轨的摩擦力，并有强大的冲击性[1]。
（2）轮缘磨损。
因多种力影响，轮缘内侧、外侧均受到不同程度的撞击，使货车在运输中无法直线行驶。
再加上车辆运行速度较快、行驶地势与地形较复杂，会使其边缘受到较强烈的冲击，所产生的磨损程度较严重。
同时，还增加货车运行过程中的阻力，严重时会使货车失衡而发生脱轨事故。
1.2 轮轴和车轮裂纹铁路货车轮轴车轮裂纹发生的部位较多，需根据裂纹产生情况详细探究裂纹类别，主要包括车轴裂纹、车轮踏面裂纹、防尘板座裂纹、轮缘根部裂纹等。
产生各种车轮裂纹的主要原因包括：车轴与制动拉杆组合不合理、受较强烈性的撞击，在外力影响下对其造成破坏。
(完整版)基于单片机的超声波测距仪毕业设计
目录摘要 (1)Abstract (2)第1章绪论 (3)1.1 课题研究的目的与意义 (3)1.2 国内外研究动态 (3)1.3 论文主要内容 (4)第2章系统的总体设计 (5)2.1 设计方案 (5)2.2 系统的硬件选型 (5)2.2.1 单片机选型 (5)2.2.2 超声波传感器选型 (6)2.2.3 超声波接收芯片选型 (6)2.2.4 显示器选型 (7)第3章系统的硬件设计 (8)3.1 基本系统构成 (8)3.1.1 系统电源电路 (9)3.1.2 超声波发射电路 (9)3.1.3 超声波接收电路 (10)3.1.4 晶振电路 (11)3.1.5 复位电路 (11)3.1.6 显示电路 (12)3.1.7 报警电路 (13)3.2 电路原理图 (13)3.3 PCB图 (14)第4章系统的软件设计 (15)4.1 软件keil的简介 (15)4.2 主程序流程 (16)4.3 超声波收发模块程序设计 (16)4.3.1 超声波收发中断子程序 (17)4.3.2 距离测算子程序 (19)4.4 显示模块程序设计 (20)4.4.1 初始化程序 (22)4.4.2 显示程序 (22)4.4.3 延时程序 (23)4.5 现场实测距离显示 (25)第5章结论 (26)5.1 总结 (26)5.2 系统实物图形 (27)5.3 展望 (27)致谢 (28)参考文献 (29)附录 (30)摘要本文阐述了基于51单片机的超声波测距仪的设计过程和运行结果。
AT89C51单片机控制定时器产生方波脉冲，同时计时器T1开始计时。
发出的超声波在空气中传播，而后遇到障碍物体的表面时超声波折返，超声波接收模块接收返回的超声波信号并且把超声波信号转化为电信号。
计时器记录超声波往返所用的时间，从而由51单片机计算得到实测距离。
再使用四位数码管显示距离。
硬件电路由超声波发射电路、超声波接收电路、电源电路、四位数码管显示电路、电铃报警电路、12MHz晶振电路等组成。
超声波检测技术
2)零部件的形状(管、棒、板、饼及各种复杂的形状) 3)零部件中可能产生的缺陷的形态(体积型、面积型、 连续型、分散型) 4)缺陷在零部件中可能存在的部位(表面、近表面或 内部)。 缺陷在工件内部存在的型式可以分为体积型和 面积型两大类，表1-2中列出不同体积型缺陷及其可 采用的无损检测方法，表1-3中列出不同面积型缺陷 及其可采用的无损检测方法。一般来说，射线检测 对体积型缺陷敏感，超声波检测对面状缺陷比较敏 感，磁粉检测只能用于铁磁性材料的检测，渗透检 测则用于表面开口缺陷的检测，而涡流检测对开口
同的检测方法。在所有这些无损检测方法中，可以 说都是很重要的，且往往又是不能完全相互替代的。 或者说在诸多的无损检测方法中，没有哪一种方法Байду номын сангаас是万能的。
根据检测目的或被检对象的重要性，需要用来 描述材料和构件中缺陷状态的数据相应地有多有少， 且任何一种检测方法都不可能给出所需要的全部信 息。因此，从发展的角度来看，有必要使用两种或 多种无损检测方法，并使之形成一个检测系统，才 能比较满意地达到检测目的，对大型复杂设备的检 测就更是如此。 关于各种检测方法的适用范围，前面已做了说 明，各种加工工艺和材料中常见的缺陷见表1-1。
或近表面缺陷，磁性和非磁性的导电材料都具有很 好的适用性。
表1-2 不同的体积型缺陷及其可采用的检测方法
缺陷类型 可采用的检测方法 夹杂、夹渣、夹钨、疏松、 目视检测(表面)，渗透检测(表面) 缩孔、气孔、腐蚀坑 磁粉检测，涡流检测(表面及近表面) 超声波检测，射线检测，红外检测 微波检测，中子照相，光全息检测
(4)由单纯的检测和评价向生产工艺和产品设计相结合的方 向发展，这就是使检测的目的不仅仅在于挑出废品，提高产品 的成品率。