超声波检测第一章绪论在特种设备行业中，超声检测通常是指对宏观缺陷进行检测和材料厚度测量。超声波检测是五大常规无损检测技术之一，是目前国内外应用最广泛、使用频率最高且发展较快的一种无损检测技术。此外，作为超声波检测技术的特殊应用，超声波还可用于材料内部组织和特性的表征以及应力的测量。超声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，也是设备维护中不可或缺的手段之一。我国特种设备相关法规标准都对特种设备在制造、安装、修理改造或定期检验等环节提出了进行超声检测的要求。作用：通过超声检测发现工件或设备中存在的缺陷，从而实现产品质量控制、节约原材料、改进工艺、提高劳动生产率、消除安全隐患。五大常规检测技术新兴无损检测技术RT射线检测AE声发射检测UT超声波检测TOFD衍射超声检测MT磁粉检测超声波相控阵检测PT渗透检测UGW超声导波检测ET涡流检测EMAT电磁超声检测1.2超声检测发展简史和现状利用超声波来对固体内部进行无损检测，始于20世纪20年代。1929年，前苏联人首先提出了用超声波检测金属物体内部缺陷的建议。并于第二次世界大战后研制成第一种穿透式检测仪器对材料进行检测。由于这种仪器是利用穿过物体的透射声能进行检测，发射和接收探头需要置于工件相对两侧并始终保持相对位置关系，同时对缺陷的检测灵敏度也较低，应用范围受到极大限制，所以，不久这种仪器就被淘汰了。20世纪40年代，美国的Firestone首次介绍了脉冲回波式超声检测仪，利用该技术，超声波可从物体的一面发射并接收，且能够检测小缺陷，较准确的确定其位置及深度，评定其尺寸。随后，由美国和英国开发出了A型脉冲回波式超声检测仪，并逐步用于锻钢和厚钢板的检测。20世纪60年代，超声检测仪在灵敏度、分辨率和放大器线性等主要性能上取得了突破性进展，焊缝检测问题得到了很好的解决。脉冲回波技术至今仍是通用性最好、使用最广泛的一种超声检测技术。在此基础上，超声检测发展为一个有效而可靠的无损检测手段，并得到了广泛的工业应用。随着工业生产对检测效率和检测可靠性要求的不断提高，人们要求超声检测更加快速，缺陷的显示更加直观，对缺陷的描述更加准确。因此，原有的以A型显示手工操作为主的检测方式不再能够满足要求。20世纪70年代，英国人M.G.Silk提出衍射时差法超声检测（TOFD）。TOFD是一种利用超声波衍射现象、利用缺陷端点的衍射波信号检测或测定缺陷尺寸的超声检测技术，近几年来在欧美等西方发达国家开始广泛应用。20世纪80年代以来，对于规则的板、棒类等大批量生产的产品，逐渐发展了自动检测系统，配备了自动报警、记录等装置，发展了B型显示和C型显示。与此同时，对缺陷的定性定量评价的研究得到了较大的进展，利用超声波技术进行材料特性评价也成为了重要的研究方向。随着电子技术和计算机技术的发展，超声检测设备不断向小型化、智能化方向改进，并于20世纪80年代末出现了数字式超声仪器。目前，数字式仪器已日益成熟，正逐渐取代模拟式仪器成为主流产品。我国超声检测的发展历史1950~1982年起步仪器：汕头生产8A、8B、8C1982年1990发展仪器：汕头生产CTS-22、CTS-23、CTS-26、CTS-33、CTS-361990~至今数字超声时代代表：武汉中科（1988）HS-系列南通友联PXUT-系列汕头超声CTS-系列1.3超声波检测的基础知识1.3.1次声波、声波、超声波次声波、声波、超声波都是在弹性介质中传播的机械波，同一波型在同一介质中传播的速度相同，它们的区别在于频率不同。次声波：f<20Hz声波：能引起人们听觉的机械波20Hz<f<20kHz超声波：f>20kHz超声波和次声波，人是听不到的。超声检测所用的频率一般在0.5~25MHz之间，对钢等金属材料的检验，常用的频率为0.5~10MHz。工业用超声波的特点1）方向性好超声波是频率很高、波长很短的机械波，在超声波检测中使用的波长为毫米数量级。像光波一样具有良好的方向性，可以定向发射，从而在被检工件中发现缺陷。2）能量高超声波的能力（声强）与频率的平方成正比。3）能在界面上产生反射、折射、衍射和波形转换超声波具有几何声学的特点，在介质中直线传播，遇到界面产生反射、折射、衍射和波形转换。4）穿透能力强超声波在大多数介质中传播时，能量损失小，传播距离大，穿透能力强，在一些金属材料中穿透能力可达数米，这是其它检测方法无法比拟的。1.3.2超声检测工作原理超声波检测主要是基于超声波在工件中的传播特性，如在遇到声阻抗不同的两种介质的界面时会发生反射，声波通过材料时能量会损失等，以脉冲反射法为例，其原理如下：1）超声波探伤仪（声源）产生高频电磁振荡信号