超声波探伤仪测厚仪无损材料测试 - 基本原理详细介绍
介绍
无损检测材料超声波学40年以上。从次考试开始，使用超声波振动检测缺陷在不同的材料中，它已经成为一种基于测量的经典测试方法充分考虑所有的影响影响因素。今天它是ExpCIE-TED超声波测试，支持仪器技术的巨大进步，给重现性试验结果在狭窄范围内公差这假定知道影响因素及相关因素能够应用于测试技术。
并非所有的影响都必须认真对待。被操作者视为。在许多情况下有些影响可以忽略不计。不超过允许测量的修复公差。由于此，测试简化和测试时间减少。尽管如此，未来属于对执行的合格操作员他的责任和责任努力保持他的知识新艺术现状。
为什么使用超声波进行无损检测？
在50年代初，除了材料表面的无损检测方法之外，技术人员只知道射线照相(X射线或放射性同位素)作为检测内部缺陷的方法。染料渗透剂和磁性颗粒法。第二后 第二次世界大战中的超声波方法索科洛夫1935和应用燧石1940，进一步发展。 因此，很快仪器就可以用于材料的超声波测试。
超声波原理是基于固体材料是声波的良好导体的事实。由此波不仅在界面处反射，而且还由内部缺陷（材料分离、夹杂物等）反射。波长越小，声波与材料的相互作用效应越强，这意味着波的频率越高。
λ=C/f
C=声速[km/2s]
f＝频率[MHZ]
=波长长度[mm]
这意味着超声波必须在大约0.5MHz和25MHz之间的频率范围内使用，并且产生的波长为毫米。当频率较低时，波与内部缺陷的相互作用效应将非常小，以至于检测变得有问题。射线探伤和超声波探伤是检测不同试件内部缺陷常用的方法，部分覆盖了应用范围，部分扩大了应用范围。
这意味着今天的许多体积测试是可能的，更经济和无风险的超声波测试方法，对其他手工测试问题，与以前一样，使用RealGrPHY。在需要高安全要求的情况下(例如，核电站、航空航天工业)，两种方法都使用。
超声检测任务
是否有对超声操作员指派的任务的主要分类？如果我们限制我们对可能存在的材料缺陷进行测试，则分类如下：
反射镜检测
反射器位置
反射器的评价
反射器的诊断（反射器类型、方向等）
而不是使用这个词“反射器”超声操作者经常使用这个术语。“不连续性”. 这被定义为“被怀疑为缺陷的测试对象中的不规则性”。实际上，只有在定位、评估和诊断之后，才能确定是否存在影响测试对象目的的缺陷。因此，术语“不连续性”总是被使用，只要它不确定它是否涉及一个缺陷，这意味着不允许的不规则性。
不连续性检测
超声波探伤仪的基本“工具”是探头，
图：1a + 1b。
图1A直探头（剖面）
图1b角束探头（剖面）
压电元件通过极短的放电激励，产生超声波脉冲。另一方面，相同的元件在接收到超声波信号时产生电信号，从而使其振荡。探针用液体或耦合膏剂耦合到测试对象的表面，使得来自探针的声波能够传输到测试对象中。
然后操作员扫描测试对象，即他将探针均匀地来回移动到表面上。在这样做的过程中，他发现了一个仪器显示的任何信号引起的反射从内部盘旋锡，图2。
图2A平面缺陷-直探头
图2B平面缺陷角束探头
每个探头都具有一定的指向性，即超声波只覆盖测试对象的某个部分。用于超声检测的有效区域称为“声束”，这是所应用的探头和声波在其中传播的材料的特征。
声束大致可分为会聚（聚焦）区，近场和发散的部分，远场图3。
近场长度n（近场） 长度）以及发散角在元素的直径上
图3声场
被测材料的频率和声速。中心梁被称为中心梁。声轴. 声束的形状在选择用于解决测试问题的探头中起着重要的作用。绘制声轴常常足以显示测试任务的解决方案是什么样子。Vulu度量间断（空心空间，外来物质）在不同方向反射声波，
图。4a + 4b。
图4A体积不连续性-直探头
图4B体积不连续角束探头
声波在不连续反射后回到探头上的部分主要取决于声波的方向，即用直角探头或角束探头进行扫描还是从不同的S上进行扫描并不重要。图5中的测试对象上的URLACE。
如果来自探头的反射声波的接收部分是足够的，那么对现有体积的不连续性的检测不是关键的，这意味着操作者能够通过
图5不同方向的体积缺陷检测
从不同方向扫描。平面（二维）不连续性（例如，宏观分离、裂纹）主要在一定方向上反射超声波，如图6所示。
图6角平面不连续的反射
图7侧壁上声束的视在变形
如果声波的反射部分未被探头接收，则将检测到不连续性。当平面不连续性被声束垂直撞击时，检测的可能性仅增加。这适用于被隔离在测试对象内的DIS连续性。
对于对测试对象的表面开放的平面不连续性，例如从表面垂直进入测试对象的裂纹，裂纹的垂直扫描并不总是产生所需的连续过程。在这种情况下，由于在测试对象的侧壁上的声波反射，似乎声波从相应的侧壁弯曲，发生波重叠（干扰），图7。
在这种情况下，裂纹检测的概率是非常好的。角度反射 影响图8A使用。 90℃ 边缘， 在裂纹和测试对象的表面之间，由于双重反射，声波被反射回自身，图8b。
当垂直于表面的平面不连续性不延伸到表面并且在不连续性和表面的声波反射被探头接收的条件下，角度反射效应的使用通常甚至也是可能的，图9。
图8A 45扫描裂纹检测
图8b角反射效应
图9表面附近的平面、垂直反射器
在具有垂直不连续性的厚壁测试对象中，这种条件常常不能满足，使得来自不连续性和测试对象表面的重反射声波不返回到探头。在这种情况下，第二探针用于接收声音的反射部分，从而能够检测不连续性。
通过这种测试，串列 技术一个探头作为一个跨接器，另一个探头用作接收器。两个探针都移动到测试对象的表面上，并且以固定的距离隔开。扫描是在测试对象的不同深度垂直定位的不连续性，在探头间距上变深，图。10A、10B和10C。
虽然，对于薄测试对象中的角度扫描，存在不能垂直击中平面离散度的可能性，图11a，检测灵敏度更高，特别是通过适当选择扫描角度和测试频率，以便用户喜欢单探针试验
声束发散
而不是更复杂的TAN DEM方法。这通常是测试焊缝厚度约30毫米时的情况。
当然，检测不垂直击中的DIS连续性的可能性降低了。然而，这种缺陷通常通过另一入射角的附加测试（图11b）或使用较低频率的探针（图11c）来弥补。在焊接测试的相应规范（结构内测试）中可以找到典型的过程。
测试方法与仪器技术
4.1超声波探伤仪
在我们考虑进一步的测试任务和解决方法之前，我们必须首先获得关于常用超声技术的更详细的知识，包括测试仪器和探头。基于已经陈述的关于不连续位置的内容，我们必须将短声脉冲发射到测试对象中，以便测量声脉冲从探头到反射器和后部的飞行时间。只有当有明确的开始时间和目标时间时，才可能这样做。只要测试对象的声速是已知的，那么就可以使用简单的计算来确定反射器的距离，从而确定其在测试对象中的准确位置，图12。
图12飞行时间测量原理
声音范围内的声音反射称为回声（想想山上的游牧者）因此，为什么我们不应该用这个合适的术语来重新解释超声脉冲呢？因此，该方法的名称已经在大多数应用领域中得到应用。
