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    超聲波的産生以及探傷原理

    超聲波是頻率大于20000Hz 的聲波,它屬于機械波。在金屬探傷中使用的超聲波,其頻率為0.5~10MHz,其中以2~5MHz較為常用。

    一、超聲波的産生與接收

    探傷中采用壓電法來産生超聲波。壓電法是利用壓電晶體片來産生超聲波的。壓電晶體片是一種特殊的晶體材料,當壓電晶體片受拉應力或壓應力的作用産生變形時,會在晶片表面出現電荷;反之,其在電荷或電場作用下,會發生變形,前者稱為正壓電效應,後者稱為逆壓電效應。

    超聲波的産生和接收是利用超聲波探頭中壓電晶體片的壓電效應來實現的。由超聲波探傷儀産生的電振蕩,以高頻電壓形式加載于探頭中的壓電晶體片的兩面上,由于逆壓電效應的結果,壓電晶體片會在厚度方向上産生持續的伸縮變形,形成了機械振動。若壓電晶體片與工件表面有良好的耦合時,機械振動就以超聲波形式傳播進入被檢工件,這就是超聲波的産生。

    二、超聲波的性質

    1、超聲波具有良好的指向性

    由于超聲波的波長非常短,因此,它在彈性介質中能象光波一樣沿直線傳播。而且超聲波在固定的介質中傳播速度是個常數,所以,根據傳播時間就能求得其傳播距離,這樣就為探傷中缺陷的定位提供了依據。

    2、超聲波能在彈性介質中傳播,不能在真空中傳播

    一般探傷中通常把空氣介質作為真空處理,所以認為超聲波也不能通過空氣進行傳播。

    3、超聲波如同聲波一樣,通過介質時,根據介質質點的振動方向與波的傳播方向之間的相互關系的不同,有不同的波型。

    4、超聲波具有可穿透物質和在物質中衰減的特性

    超聲波的這一性質與射線相似,但超聲波的能量很大,因而具有更強的穿透能力。超聲波在大多數介質中,尤其在鋼等金屬材料中傳播時,傳輸損失少,傳播距離大時可以達到數米遠。所以,超聲波探傷能夠有較大的探測深度,這一優勢是其他探傷方法沒有的。

    超聲波在介質中傳播時,其能量随着傳播距離的增加而逐漸減弱的現象稱為超聲波的衰減。在金屬材料的超聲波探傷中,引起超聲波衰減的原因主要是散射,其聲壓按負指數規律衰減。


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