1.超声波具备的哪些性质使其成为工业、医疗检测、诊断的手段?
超声波是频率大于 20 khz 的一种机械波(相对于频率范围在 20 hz ~ 20 khz 的声波而言)。超声检测用的超声波,其频率范围一般在 0.25 mhz ~ 15 mhz 之间。
用于金属材料超声检测的超声波,其频率范围通常在 0.5 mhz ~ 10 mhz 之间;而用于普通钢铁材料超声检测的超声波,其频率范围通常为 1 mhz ~ 5 mhz。
超声波具有众多与众不同的特性,如:声束指向性好(能量集中);声压声强大(能量高),传播距离远;穿透能力强;在界面处会产生反射、透射(或折射)和波型转换,以及产生衍射等。
当脏器有病变时,由于病变组织与正常组织的声学特性不同,超声通过时产生不同正常的回声规律,各种病变组织亦各有其声学特性、其反射规律亦不相同。超声在人体内传播时,在两种不同组织的界面处产生反射和折射,在同一组织内传播,由于人体组织的不均匀性而发生散射。超声通过不同器官和组织产生不同的反射与散射规律,仪器利用这些反射和散射信号,显示出脏器的界面和组织内部的细微结构,作为诊断的依据。
超声波探伤优点是检测厚度大、灵敏度高、速度快、成本低、对人体无害,能对缺陷进行定位和定量。超声波探伤对缺陷的显示不直观,探伤技术难度大,容易受到主客观因素影响,以及探伤结果不便于保存,超声波检测对工作表面要求平滑,要求富有经验的检验人员才能辨别缺陷种类、适合于厚度较大的零件检验,使超声波探伤也具有其局限性。
2、工业超声检测技术适合哪些材料、缺陷的检测?
大量应用于金属材料和构件质量**监控和产品的在投检查,各种新材料的检测,非金属的检测,大型结构、压力容器和复杂设备的检测等。
a.从检测对象的材料来说,可用于金属、非金属和复合材料;
b.从检测对象的制造工艺来说,可用于锻件、铸件、焊接件、胶结件等;
c.从检测对象的形状来说,可用于板材、棒材、管材等;
d.从检测对象的尺寸来说,厚度可小至1mm,也可大至几米;
e.从缺陷部位来说,既可以是表面缺陷,也可以是内部缺陷。
3、弹性介质的超声场及其分布由哪些因素决定?金属与混凝土构件检测的工艺参数为何有很大差别?
超声在介质内传播的过程中,明显受到超声振动影响的区域称超声场。超声场具有以下特点:如果超声换能器的直径明显大于超声波波长,则所发射的超声波能量集中成束状向前传播,这现象称为超声的束射性(或称指向性)。
换能器近侧的超声波束宽度与声源直径相近似,平行而不扩散,近似平面波,该区域称近场区。近场区内声强分布不均匀。近场区以外的声波以某一角度扩散称远场区。
该区声波近似球面向外扩散,声强分布均匀,但逐渐减弱,换能器的频率愈高,直径愈大,则超声束的指向性越好、其能量越集中。声速与介质的体弹性系数和密度有关。由于介质的弹性系数与温度有关,因此声速也与温度有关。
超声波在非金属材料中的衰减一般比金属大,故选低频检测。
超声回弹综合法利用声速和回弹这两个物理量来推定混凝土强度,较为全面客观地反映了影响混凝土强度的各种因素,提高了无损法检测混凝土强度的精度。这是因为声速主要反映材料的密实度,而密实度与材料强度有关,同时,由于它穿过材料,因而也反映了材料内部结构的均匀性、连续性等各项质量指标。回弹值则反映了材料的表面硬度,而硬度也与强度有关,因此能确切地反映混凝土表面(深3cm左右)的状态。
可见,超声回弹的综合应用,能较确切地反映构件混凝土强度,对保证新建工程质量,以及对已建工程的安全性评价等方面提供科学依据。其中声波法还可用于混凝土内部缺陷的检测。
在金属的探测中,超声波检测具有如下特点:(1)面积型缺陷的检出率较高,体积型缺陷的检出率较低;(2)适宜检验厚度较大的工件,例如直径达几米的锻件,厚度达几百毫米的焊缝。不适宜检验较薄的工件,例如对厚度小于8nm的焊缝和6mm的板材的检验是困难的;(3)适用于各种试件,包括对接焊缝、角焊、板材、管材、棒材、锻件,以及复合材料等;(4)检验成本低、速度快、检测仪器体积小、重量轻,现场使用较方便;(5)无法得到缺陷直观图象、定性困难,定量精度不高;(6)检测结果无直接见证记录;(7)对缺陷在工件厚度方向上定位较准确;(8)材质、晶粒度对探伤有影响,例如铸钢材料和奥氏体不锈钢焊缝,因晶粒粗大不宜用超声波进行探伤。
4、超声检测方法有哪些种类?
超声检测采用了不同的技术:
1.按波源不同可分为:连续波、脉冲波;
2.按波型不同可分为:纵波、横波、表面波、板波、爬波;
3.按接收方式不同可分为:回波(反射)、穿透;
4.按耦合方式不同可分为:接触式、液浸式;
5.按探头数不同可分为:单探头、双探头、多探头。
5、超声波有哪些波形,分别用于检测哪些构件?
按超声波的波型来分,脉冲反射法大致可分为直射探伤法(纵波探伤法)、斜射探伤法(横波探伤法)、表面波探伤法和板波探伤法4种。用的较多的是纵波和横波探伤法。
直射探伤法(纵波探伤法):适用于非金属材料,塑料、陶瓷、橡胶等。
斜射探伤法(横波探伤法):适用于焊缝探测。
表面波探伤法:仅适用于固体表面检测。
板波探伤法:适用于薄板、管壁。
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