超声波检测技术在水泥混凝土工程的
山东交通学院
实验教学大纲
课程名称：沥青混合料配合比设计
开课实验室：集料、压力机、沥青、沥青混合料执笔人：李志
审定人：
修（制）订日期： 2008年9月
超声导波检测技术的研究进展_周正干
综 述 NDT 无损检测 2006年第28卷第2期 超声导波检测技术的研究进展 周正干,冯海伟 (北京航空航天大学机械工程及自动化学院,北京 100083) 摘 要:综述近年来超声导波检测研究的最新进展。介绍导波在不同材料和结构中的频散特性及与之相关的理论成果。从导波的结构出发,分析了导波在介质中能量与位移的分布。论述了导波检测技术领域中数值分析方法和信号处理方面的一些新技术。 关键词:超声检测;导波;频散特性;有限元;边界元;信号处理 中图分类号:T G 115.28 文献标识码:A 文章编号:1000 6656(2006)02 0057 07Progress in Research of Ultrasonic Guided Wave Testing Technique ZHOU Zheng gan,FENG Hai wei (School of M echanical Engineering and Automation,Beijing University of Aeronautics and Astr onautics,Beijing 100083,China) Abstract:T he recent advances in ult rasonic g uided w ave testing technique are summar ized.Firstly,the disper se char acter istics and the r elated t heo retical r esults of the g uided wav es in differ ent mater ials and distinct structur es ar e intro duced.T hen,based o n the structure o f the g uided waves,the distr ibution o f the energ y and displacement o f guided w aves is ana lyzed.L ast ly ,some new techniques o f numer ical analy sis and signal pro cessing fo r g uided wav e no ndest ructive testing are descr ibed. Keywords:U ltr aso nic t esting ;G uided wav e;Disperse characterist ic;F inite element;Boundary element;Signal pr ocessing 相对于传统的超声波检测技术,超声导波具有传播距离远、速度快的特点,因此,在大型构件(如在役管道)和复合材料板壳的无损检测中有良好的应用前景。但目前,导波的一些机理和特性仍然不很清楚,导波的理论研究成为近年来无损检测界的热点。随着理论研究的深入,产生了很多有关导波的 新技术,促使其应用于更广泛的领域。 1 导波的分类 导波是由于声波在介质中的不连续交界面间产生多次往复反射,并进一步产生复杂的干涉和几何弥散而形成的。主要分为圆柱体中的导波以及板中的SH 波、SV 波、兰姆波(Lam b)和漏兰姆波[1]等。 根据Silk 和Bainto n 的理论[2] ,圆柱体中的导波分为 轴对称纵向模式L(0,m)(m =1,2,3, 收稿日期:2005 01 13 基金项目:国家自然科学基金资助项目(50475006) )。 轴对称扭转模式T (0,m )(m =1,2,3, )。 非轴对称弯曲模式F(n,m )(n,m =1,2,3, )。各模式中整数m 是计数变量,反映该模式在管壁厚方向上的振动形态;整数n 反映该模式绕管壁螺旋式传播形态。其中,L(0,m )和T (0,m )模式是F(n,m )模式中n =0的特例。 虽然上述定义已被广泛接受,但是针对某些具体问题,研究人员也提出了不同的导波分类方法,以利于分析在具体问题中表现出来相似特征的导波模式。如Vo gt T 等[3] 在研究部分埋地圆柱体结构中的导波散射问题时提出了单一(v ,n)模式,其中v 1对应原弯曲模式;v =0对应原纵波和扭转模式。两种模式用计数变量n 区别。两种定义方式的模式,(0,1)对应L(0,1),(0,2)对应T(0,1),(0,3)对应L(0,2),(0,4)对应T (0,2)等。 2 频散特性与频散方程 频散是导波的主要特性之一,即导波的相速度 57
超声波检测笔试试题(含答案)
超声波检测笔试试题(含答案)
笔试考卷 单位：姓名： 评分：日期： 一是非判断题（在每题后面括号内打“X”号表示“错误”，画“○”表示正确） （共20题，每题1.5分，共30分） 1.质点完成五次全振动所需要的时间，可以使超声波在介质中传播五个波长的距离(0) 2.超声波检测时要求声束方向与缺陷取向垂直为宜(0) 3.表面波、兰姆波是不能在液体内传播的(0) 4.纵波从第一介质倾斜入射到第二介质中产生的折射横波其折射角达到90°时的纵波入射角称为第一临界角(X) 5.吸收衰减和散射衰减是材料对超声能量衰减的主要原因(0) 6.我国商品化斜探头标称的角度是表示声轴线在任何材料中的折射角(X) 7.超声波探头的近场长度近似与晶片直径成正比,与波长成反比(0) 8.根据公式：C=λ·f 可知声速C与频率f成正比，同一波型的超声波在同一材料中传播时高频的声波传播速度比低频大(X) 9.一台垂直线性理想的超声波检测仪，在线性范围内其回波高度与探头接收到的声压成正比例(0) 10.在人工反射体平底孔、矩形槽、横孔、V形槽中，回波声压只与声程有关而与探头折射角度无关的是横孔(0) 11.用sinθ=1.22λ/D公式计算的指向角是声束边缘声压P1与声束中心声压P0之比等于0%时的指向角(0) 12.水平线性、垂直线性、动态范围属于超声波探头的性能指标(X) 13.入射点、近场长度、扩散角属于超声波检测仪的性能指标(X) 14.在超声波检测中，如果使用的探测频率过低，在探测粗晶材料时会出现林状回波（X） 15.钢板探伤中，当同时存在底波和伤波时，说明钢板中存在小于声场直径的缺陷(0)
超声波检测技术
超声工业测量技术 在非电量电测技术中，许多非电量可以通过电学方法加以测定，同样，许多非声量也可通过声学方法来加以测定，这就是所谓超声工业测量技术。非电量的电测主要是通过一些元件的电阻、电容或电感等量来进行的。在超声工业测量技术中，非声量的测定也往往是通过某些媒质声学特性(主要是声速、声衰减和声阻抗率等)的测量来进行的。 超声工业测量技术中应用最广的是媒质的声速这一物理量。 第一，媒质的声速与媒质 的许多特性有直接或间接的关系。有些关系非常简单直接，已有精确的理论公式，例如，在测定声速和密度后，就可求出媒质的弹性模量。有些关系比较间接而且复杂，但在特定的条件下，仍可以建立一些半理论或纯经验的关系式，例如，媒质的成分，混合物的比例，溶液的浓度，聚合物的转化率，某些液体产品的比重，某些材料的强度等等，都可与声速建立一定的关系，利用这些关系，就熊通过测量声速来测定这些媒质的非声特性。上述原则是声速分析仪的基本原理。 第二，媒质的声速与媒质所处的状态也有相互关系。例如，媒质的温度、压强和流速等状态参量的变化都会引起相应的声速的变化。如声学温度计、超声波风速仪和超声流量计就是用这一类关系来测量温度或流量的。 第三，其他应用，例如在声速c已经测知的媒质中，可以利用声波传播距离L和传播时间t 的关系L=ct，或利用波长λ和频率f(或周期T)之间的关系c=fλ=λ/T，进行超声测距的应用。如超声液位计和超声测厚计就是这一方面的典型应用技术。 声阻抗率方法也是一种较常用于媒质特性分析的技术。在这种技术中，所测定的声学 量是换能器对媒质的辐射阻抗率。如果换能器在媒质中所激起的是平面纵波行波，则辐射阻抗率就是声阻率ρc。当两种媒质的声速c几乎相同，但密度ρ有很大不同时，往往就可根据ρc的测量来加以区别。在同时测得声速的情况下，也可用这种方法来测量液体的密 度p或弹性模量ρc2等。如果换能器在液体媒质中激起的是切变行波，其声阻抗率将与 成正比，η是液体的粘性，这就是超声粘度计的原理。如果换能器是在流体中作弯曲振动的，则其辐射声抗率将与流体的密度p有关，因而使换能器的共振频率随p而变化，这也是一种可以精确测定液体密度的原理。 遇到需要采用声学方法来测定一个非声量的情况时，在声速、衰减和阻抗这三种技术途径中，应按什么准则来决定取舍呢?第一是看要测的非声量究竟与那一个声学量的关系比较明显。这就是说，相应于同样大小的非声量的变化，如果某一声学量能够有最大的变化，这一声学量就比较值得考虑。第二，应该考虑到声速、衰减和声阻抗率都是随很多因素变化的，除待测的那种非声量外，其他媒质特性或媒质状态的变化往往也会引起声学量的变化，对于须测的非声量来说，这些其他因素引起的变化就是一种干扰。因此，选用某种声学量的途径时，应注意干扰因素要尽可能少，干扰影响要尽可能小，或可采用切实可行的补偿措施来避免这些干扰。第三，挑选技术途径时必须注意满足现场的使用、安装和维护等条件并应达到要求的精度，在这一前提下还应力求稳定耐久和方便可靠，才能有较高的实用价值。上述准则只是一些原则性的意见，还应根据具体情况作具体的考虑。 声发射检测技术 材料或结构受外力或内力作用产生形变或断裂 ,以弹性波的形式释放出应变能的现象称为声发射。各种材料声发射的弹性波的频率范围很宽 ,从次声频、声频到超声频 ,因此 ,
超声波检测相关标准
GB 3947-83声学名词术语 GB/T1786-1990锻制园并的超声波探伤方法 GB/T 2108-1980薄钢板兰姆波探伤方法 GB/T2970-2004厚钢板超声波检验方法 GB/T3310-1999铜合金棒材超声波探伤方法 GB/T3389.2-1999压电陶瓷材料性能测试方法纵向压电应变常数d33的静态测试 GB/T4162-1991锻轧钢棒超声波检验方法 GB/T 4163-1984不锈钢管超声波探伤方法(NDT,86-10) GB/T5193-1985钛及钛合金加工产品(横截面厚度≥13mm)超声波探伤方法(NDT,89-11)(eqv AMS2631) GB/T5777-1996无缝钢管超声波探伤检验方法(eqv ISO9303:1989) GB/T6402-1991钢锻件超声波检验方法 GB/T6427-1999压电陶瓷振子频率温度稳定性的测试方法 GB/T6519-2000变形铝合金产品超声波检验方法 GB/T7233-1987铸钢件超声探伤及质量评级方法(NDT,89-9) GB/T7734-2004复合钢板超声波检验方法 GB/T7736-2001钢的低倍组织及缺陷超声波检验法(取代YB898-77) GB/T8361-2001冷拉园钢表面超声波探伤方法(NDT,91-1) GB/T8651-2002金属板材超声板波探伤方法 GB/T8652-1988变形高强度钢超声波检验方法(NDT,90-2) GB/T11259-1999超声波检验用钢制对比试块的制作与校验方法(eqv ASTME428-92) GB/T11343-1989接触式超声斜射探伤方法(WSTS,91-4) GB/T11344-1989接触式超声波脉冲回波法测厚 GB/T11345-1989钢焊缝手工超声波探伤方法和探伤结果的分级(WSTS,91-2～3) GB/T 12604.1-2005无损检测术语超声检测代替JB3111-82 GB/T12604.1-1990 GB/T 12604.4-2005无损检测术语声发射检测代替JB3111-82 GB/T12604.4-1990 GB/T12969.1-1991钛及钛合金管材超声波检验方法 GB/T13315-1991锻钢冷轧工作辊超声波探伤方法 GB/T13316-1991铸钢轧辊超声波探伤方法 GB/T15830-1995钢制管道对接环焊缝超声波探伤方法和检验结果分级 GB/T18182-2000金属压力容器声发射检测及结果评价方法 GB/T18256-2000焊接钢管(埋弧焊除外)—用于确认水压密实性的超声波检测方法(eqv ISO 10332:1994) GB/T18329.1-2001滑动轴承多层金属滑动轴承结合强度的超声波无损检验 GB/T18604-2001用气体超声流量计测量天然气流量 GB/T18694-2002无损检测超声检验探头及其声场的表征(eqv ISO10375:1997) GB/T 18696.1-2004声学阻抗管中吸声系数和声阻抗的测量第1部分:驻波比法 GB/T18852-2002无损检测超声检验测量接触探头声束特性的参考试块和方法(ISO12715:1999,IDT) GB/T 19799.1-2005无损检测超声检测1号校准试块 GB/T 19799.2-2005无损检测超声检测2号校准试块 GB/T 19800-2005无损检测声发射检测换能器的一级校准 GB/T 19801-2005无损检测声发射检测声发射传感器的二级校准 GJB593.1-1988无损检测质量控制规范超声纵波和横波检验 GJB1038.1-1990纤维增强塑料无损检验方法--超声波检验 GJB1076-1991穿甲弹用钨基高密度合金棒超声波探伤方法 GJB1580-1993变形金属超声波检验方法 GJB2044-1994钛合金压力容器声发射检测方法 GJB1538-1992飞机结构件用TC4 钛合金棒材规范 GJB3384-1998金属薄板兰姆波检验方法 GJB3538-1999变形铝合金棒材超声波检验方法 ZBY 230-84A型脉冲反射式超声探伤仪通用技术条件(NDT,87-4/84版)(已被JB/T10061-1999代替) ZBY 231-84超声探伤仪用探头性能测试方法(NDT,87-5/84版)(已被JB/T10062-1999代替)
大型薄板中超声导波的产生与鉴别
综 述 大型薄板中超声导波的产生与鉴别Ξ 冯占英1,2 周正干2 高翌飞2 (1.军事交通学院装运机械系,天津 300161;2.北京航空航天大学机械工程及自动化学院,北京 100083) 摘 要:介绍了目前大型构件超声检测的发展现状;讲述了导波特性的频散特性和模式;说明了导波在大型铝板中的激励方法;分析了导波的表现形式及其与普通横波的区别;阐明了导波模式的鉴别方法。 关键词:导波;频散;模式;相速度;群速度 中图分类号:T G115.28 文献标识码:A 文章编号:167124423(2007)05201204 常规的超声检测方法是用超声探头在被测试件表面进行逐点扫描。当被检工件较大时,一般使用C 扫描方法对工件进行结果显示。这种方法费时且效率较低。随着大型构件在工业中越来越广泛的应用,迫切需要一种高效便捷的检测方法。于是,超声导波方法应运而生。由于导波检测快速方便的应用特点,目前已成为超声检测领域研究的热点。国外如英国帝国理工大学[1],美国宾西法尼亚大学[2]等,国内如北京工业大学[3],同济大学[4]等,研究领域主要集中在大型板壳、管道、铁轨等,其中部分产品已投入实际使用。但是在众多的文献资料中,几乎没有文献论述导波波形和模式的鉴别,这就给不少研究人员带来很大的不便,本文将着重对大型薄板中导波的产生和鉴别进行详细论述。 1 导波的特性 普通的体波是指在无限介质中传播的波,同体波不同,导波是指由于介质边界的存在而产生的波,如表面波、L am b波和界面波等。正是因为边界的存在,波的传播以反射与折射的方式与边界发生作用,且发生横波和纵波间的模态转换。于是,导波就呈现出了普通超声波所不具有的一些特点。最主要的特征就是导波的频散现象和多模式。 1.1 频散现象 对于普通的纵波、横波,它们在介质中传播时,传播过程中其振动相位不会随频率变化,因此它们的群速度和相速度相同。导波则不同,导波在介质中传播时,传播速度随频率而变化。由于一般超声脉冲都是由许多不同频率的连续波叠加而成的,即有多次谐波成分,所以导波中各成分相应的传播速度不同,介质中的质点振动是各谐波作用下的振动合成。对于板中的导波(兰姆波)而言,它的相速度是相同频率波前的传播速度,是板厚与频率乘积的函数,而它的群速度是不同频率所组成的波包的传播速度[1,5]。铝板的频散曲线如图1所示 。 图1 铝板中兰姆波的频散曲线 第31卷第5期2007年10月 无损探伤 N D T V o l.31N o.5 O ctober.2007 ()
超声波检测考核题及答案
超声波检测现场考核参考题 1、灌注桩成桩质量通常存在哪两方面的问题？ 2、总结声波透射法的优缺点。 3、简述声波透射法检测混凝土缺陷的基本依据。 4、声波检测仪应符合那些技术性能？ 5、声波透射法所用检测仪器及换能器有哪些主要技术指标？各在什么范围？ 6、简述径向换能系统延时的来源及其标定方法。 7、采用声波透射法检测基桩时，预埋检测管应注意哪些问题？ 8、声测管埋设应注意哪些要点？ 9、为什么大直径灌注桩不宜选用塑料管做声测管？ 10、对于桩径小0.6m的灌注桩，声波透射法不适用，为什么？ 11、某桩径为0.8m的灌注桩，埋设3根声测管，声测管在桩中的位置，基本等分桩的圆周。请问：声波透射法检测时有没有“盲区”？ 12、声波透射法测桩时，如何选择换能器的工作频率、发射电压、埋管数量、测点点距等技术参数？ 13、声波透射法有哪几种检测方法？简述不同方法的特点、用途。 14、简述声波透射法检测前的准备工作。 15、声波透射法检测中，要求声测管中应注满清水，请说明原因。如果是泥桨，有何影响？ 16、声波透射法测桩质量，可用于判别混凝土缺陷的基本物理参量有哪些？说明其相关关系？
17、常见缺陷在超声波测试信号中的特性有哪些？ 18、解释声波透射法的PSD判别法。 19、检测管不平行时，如何判断缺陷及其位置？ 20、PSD判据的优点是什么？ 21、PSD判据的基本原理是什么？为什么要对斜率加权？ 22、简要说明概率法存在哪些问题，在哪些情况下可能导致误判或漏判？如何解决？ 23、确定声速异常临界值判据中临界值的基本原理是什么？ 24、灌注桩某处离析，造成粗骨大量堆积。声波、幅值有何变化？为什么？ 25、什么叫衰减？产生衰减的原因是什么？ 26、什么叫超声波声场？反映超声波声场特征的重要物理量有哪几个？什么叫声压、声强、声阻抗？ 27、在同一根桩的检测中，不同剖面的检测，声波发射电压和仪器设置参数是否应保持不变？为什么？ 28、JGJ106-2003规范要求不同的桩径需埋设不是数量的声测管，具体的要求是什么？ 29、声波透视法检测中，发射和接收换能器以相同标高提升，每次提升间距为多少？ 30、超声波法检测的适用范围是什么？ 31、声测管及耦合水的声时修正值计算公式是什么？ 32、声波检测PSD判据的计算公式是什么？
超声监测专业技术的新应用
超声监测技术的新应用
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超声监测技术的新应用 超声检测技术是一门以物理、电子、机械以及材料学为基础，各行各业都在使用的通用技术之一，他是通过超声波的产生、传播及接受的物理过程完成的。目前，超声波技术广泛应用于工业领域的很多方面。 其中超声探伤检测是无损探伤中最为重要一种方法，由于超声波具有穿透能力强、对材料人体无害、使用方便等特点，可对各种锻件、轧制件、铸件、焊缝等进行内部缺陷检测，因而得到广泛应用。 此外利用超声波的各种特性，超声技术还应用于金属与非金属材料厚度测量、流量测量、料位及液位检测与控制、超声波零件清洗等工业领域。 本文主要介绍超声技术在设备故障检测及诊断方面的最新应用。 一．压力及真空系统的泄漏检测 当气体在压力下通过限流孔时，它从一个有压层流变为低压紊流（参见图1）。紊流产生所谓的“白噪声”广谱声音。在这种白噪声中含有超声波分量。因为泄漏部位的超声最大，探测这些信号通常是非常简单的。 目前已有成熟的超声检测专用仪器，可将探测到的超声波信号转换为人耳可听见的音频信号，适用于各种泄漏检测。（参见附录） 泄漏可以在压力系统或真空系统中出现。在这二种系统中，超声的产生方式如上所述。二者之间唯一不同的是真空泄漏产生的超声波振幅通常小于同等流速的压力泄漏。其原因在于真空泄漏产生的紊流是发生在真空室内，而压力泄漏产生的紊流出现在大气中 什么样的气体泄漏采用超声波探测呢？一般来说，不管何种气体，包括空气在内，只要它从限流孔泄出时产生紊流，就可以用超声波探测。与气体专用的传感器不同，超声检测是属于声音专用检测。气体专用传感器仅能用于它所能辨别的具体气体（如氦）。而超声检测能辨别出任何类型的气体，因为它探测的是泄漏紊流所产生的超声。
超声导波检测技术原理
超声导波检测技术 超声导波（Ultrasonic Guided Wave）检测技术利用低频扭曲波（Torsinal Wave）或纵波（Longitudinal Wave）可对管路、管道进行长距离检测，包括对于地下埋管不开挖状态下的长距离检测。 超声导波（也称为制导波）的产生机理与薄板中的兰姆波激励机理相类似，也是由于在空间有限的介质内多次往复反射并进一步产生复杂的叠加干涉以及几何弥散形成的。但是对于管道检测，在一般管壁厚度下要产生适当的波型，则需要使用比通常超声波探伤低得多的频率，导波通常使用的频率f＜100KHz，因此导波对单个缺陷的检出灵敏度与通常使用频率在MHz级别的超声检测相比是比较低的，但是导波检测的优点是能传播20~30米长距离而衰减很小，因此可在一个位置固定脉冲回波阵列就可做大范围的检测，特别适合于检测在役管道的内外壁腐蚀以及焊缝的危险性缺陷。低频导波长距离超声检测法用于管道在役状态的快速检测，内外壁腐蚀可一次探测到，也能检出管子断面的平面状缺陷。 超声导波应用的主要波型包括-扭曲波（Torsinal Wave，也简称为扭波）和纵波（Longitudinal Wave）。 扭曲波的特点是能够一边沿管子周向振动，一边沿管子轴 向传播，声能受管道内部液体影响较小（在导波检测时， 液体在管道中流动是允许的），回波信号能包含管轴方向 的缺陷信息，通常能得到清晰的回波信号，信号识别较容 易，在应用中需要换能器数量少，重量轻、费用省、因管 内液体介质而产生的扩散效应较小，波型转换较少，检测 距离较长，对轴向缺陷灵敏度高。 纵波特点是一边沿管子轴向振动，一边沿管子轴向传播， 回波幅度与缺陷性状关系不大，回波信号不如扭波清晰， 因为受管内流体流动的影响，也受探头接触面的表面状态 影响较大（油漆、凹凸等）受被测管内液体介质流动的影 响很大。 超声导波检测装置主要由固定在管子上的探伤套环（探头矩阵）、检测装置本体（低频超声探伤仪）和用于控制和数据采样的计算机三部分组成。 探头套环由一组并列的等间隔的环能器阵列组成，组成阵列的换能器数量取决于管径大小和使用波型，换能器阵列绕管子周向布置。 探伤套环的结构按管道尺寸采用不同节环-可以是一分为二，用螺丝固定以便于装拆（多用于直径较小的管道），或者充气式环（柔性探头套环），靠空气压力紧套在管子上（多用于直径较大的管道）。接触探头套环的管子表面需要进行清理但无须耦合剂，亦即除安放探头环的位置外，无需在清除和复原大面积包覆层或涂层上花费功夫，这也是超声导波检测的优点之一。超声导波探头套环上的探
2016全国公路水运工程试验检测人员网络平台——超声波检测技术试卷
超声波检测技术 第1题 声波透射法检测中，当声测管堵塞导致检测数据不全时，该如何处理？ A.对上部检测完整的数据进行完整性评价 B.可直接判为IV类桩 C.根据上部数据估计声测管堵塞处以下混凝土质量 D.不得采用规范方法对整桩的桩身完整性进行评定 答案:D 第2题 下列关于声速的说法中，哪一项是正确的？ A.用声波检测仪测得的声速与测距无关 B.用声波检测仪测得的声速与声波频率无关 C.超声波在介质中的传播速度就是声能的传播速度 D.超声波在介质中的传播速度就是质点的运动速度 答案:C 第3题 声波透射法中测得的桩身混凝土声速是声波在无限大固体介质中传播的声速。对同一根混凝土桩，声波透射法测出的声速应___ 低应变法测量出的声速。 A.大于 B.小于 C.等于 D.小于等于 答案:A 第4题 超声波在混凝土中传播时，当混凝土质量差或存在缺陷时接收到的声波信号中，一般可以具有如下特征 A.声时增大、频率变高 B.声时减小、频率变低 C.声时增大、频率变低 D.声时减小、频率变高 答案:C 第5题 声波透射法中,换能器在声测管内一般用___耦合 A.空气 B.黄油 C.泥浆 D.清水 答案:D 第6题 当声测管发生弯曲或倾斜时，按照JGJ106-2014规范的规定，可以对声测管进行修正，请问规范规定修正的是什么？ A.声时 B.声速 C.声幅 D.测距 答案:D 第7题 在桩身某处粗骨料大量堆积往往会造成 A.波速下降,波幅下降 B.波速下降,波幅提高
C.波速并不低,有时反而提高,波幅下降 D.波速提高,波幅提高 答案:C 第8题 换能器直径D为30mm，将发收换能器置于水中，在换能器表面净距离d1=500mm、d2=200mm时测得仪器声时读数分别为t1=342.8μs，t2=140.1μs，请计算仪器系统延迟时间（即仪器零读数）t0。将上述换能器放入50号钢管（内径Φ1=54mm，外径Φ2=60mm）的声测管中进行测桩，请计算出该测试中的最终用于计算波速时需扣除的时间是（）。（测试时声测管中水的声速为1500m/s；钢的声速为5000m/s) A.19.2 B.19.9 C.18.7 D.22.2 答案:D 第9题 气泡密集的混凝土，往往会造成 A.波速没有明显降低，波幅明显下降 B.波速下降，波幅提高 C.波速不变，有时反而提高，波幅下降 D.波速提高，波幅提高 答案:A 第10题 调试超声波检测仪时，测得t0=5μs，已知某测点声距L=40cm，仪器显示声时为105μs，则超声波在混凝土中传播的声速为 A.3636m/s B.3810m/s C.4000m/s D.3000m/s 答案:C 第11题 PSD判据对因声测管不平行等非缺陷原因所引起的声时变化，基本上不予反应 答案:正确 第12题 声波透射法可以用来判定缺陷的性质和大小 答案:错误 第13题 当超声波在混凝土内部传播过程中遇到混凝土缺陷时将产生绕射，此时超声波在混凝土中传播的时间加长，计算出的声速也提高。 答案:错误 第14题 超声波在传播过程中遇到缺陷，其接收波形往往产生畸变，所以波形畸变可作为判断缺陷的一个参考依据。 答案:正确
无损检测新技术-超声波相控阵检测技术简介
无损检测新技术-超声波相控阵检测技术简介 夏纪真 无损检测资讯网 https://www.wendangku.net/doc/9912126476.html, 广州市番禺区南村镇恒生花园14梯701 邮编：511442 摘要：本文简单介绍了超声波相控阵检测技术的基本原理、应用与局限性 关键词：无损检测超声检测相控阵 1 超声波相控阵检测技术的基本原理 超声波相控阵检测技术是一种新型的特殊超声波检测技术，类似相控阵雷达、声纳和其他波动物理学应用，依据惠更斯（Huyghens-Fresnel）原理：波动场的任何一个波阵面等同于一个次级波源；次级波场可以通过该波阵面上各点产生的球面子波叠加干涉计算得到。 并显示保真的（或几何校正的）回波图像，所生成材料内部结构的图像类似于医用超声波图像。 常规的超声波检测技术通常采用一个压电晶片来产生超声波，一个压电晶片只能产生一个固定的声束，其波束的传递是预先设计选定的，并且不能变更。 超声波相控阵检测技术的关键是采用了全新的发生与接收超声波的方法，采用许多精密复杂的、极小尺寸的、相互独立的压电晶片阵列（例如36、64甚至多达128个晶片组装在一个探头壳体内）来产生和接收超声波束，通过功能强大的软件和电子方法控制压电晶片阵列各个激发高频脉冲的相位和时序，使其在被检测材料中产生相互干涉叠加产生可控制形状的超声场，从而得到预先希望的波阵面、波束入射角度和焦点位置。因此，超声波相控阵检测技术实质上是利用相位可控的换能器阵列来实现的。超声波相控阵激发的超声波进入材料后，仍然遵循超声波在材料中的传播规律。因此，对于常规超声波检测应用的频率、聚焦的焦点尺寸、聚焦长度、入射角、回波幅度与定位等等，超声波相控阵也是同样应用的。 超声波相控阵探头的每个压电晶片都可以独立接受信号控制（脉冲和时间变化），通过软件控制，在不同的时间内相继激发阵列探头中的各个单元，由于激发顺序不同，各个晶片激发的波有先后，这些波的叠加形成新的波前，因此可以将超声波的波前聚焦并控制到一个特定的方向，可以以不同角度辐射超声波束，可以实现同一个探头在不同深度聚焦（电子动态聚焦）。此外，从电子技术上为阵列确定相位顺序和相继激发的速度可以使固定在一个位置上的探头发出的超声波束在被检工件中动态地“扫描”或“扫调”通过一个选定的波束角范围或者一个检测的区域，而不需要对探头进行人工操作。相控阵探头的关键特性包括：电子焦距长度调整、电子线性扫描和电子波束控制/偏角。 图1示出了超声波相控阵换能器实现电子聚焦和波束偏转的原理示意图。 图1超声波相控阵换能器实现电子聚焦和波束偏转的原理示意图超声波相控阵换能器的晶片不同组合构成不同的相控阵列，目前主要有三种阵列类型：线形阵列（晶片成间隔状直线形分布在探头中）、面形（二维矩阵）阵列和圆（环）形阵列，
无损检测超声检测公式汇总
无损检测超声检测公式 汇总 -CAL-FENGHAI.-(YICAI)-Company One1
超声检测公式 1.周期和频率的关系，二者互为倒数： T=1/f 2.波速、波长和频率的关系：C=f λ 或λ=f c ∶Cs ∶C R ≈∶1∶ 4.声压： P ＝P 1－P 0 帕斯卡（Pa ）微帕斯卡（μPa ）1Pa ＝1N/m 2 1Pa ＝106μP 6.声阻抗:Z ＝p/u ＝ρcu/u ＝ρc 单位为克/厘米2·秒（g/cm 2·s ）或千克/米2·秒（kg/m 2·s ） 7.声强；I ＝21Zu2＝Z P 22 单位; 瓦/厘米2（W/cm 2）或 焦耳/厘米2·秒（J/cm 2·s ） 8.声强级贝尔（BeL ）。△＝lgI 2/I 1 （BeL ） 9.声强级即分贝（dB ） △＝10lgI 2/I 1 ＝20lgP 2/P 1 （dB ） 10.仪器示波屏上的波高与回波声压成正比：△20lgP 2/P 1＝20lgH 2/H 1 （dB ） 11.声压反射率、透射率： r=Pr / P0 t =Pt / P0 ?? ?=-=+21//)1(1Z t Z r t r r =12120Z Z Z Z P P r +-= t =122 02Z Z Z P P t += Z 1—第一种介质的声阻抗； Z 2—第二种介质的声阻抗 12.声强反射率： R= 2 12 1220???? ??+-==Z Z Z Z r I I r 声强透射率：T ()2122 14Z Z Z Z += T+R=1 t －r =1 13.声压往复透射率；T 往= 2 122 1)(4Z Z Z Z + 14.纵波斜入射: 1sin L L c α=1sin L L c α'=1n si S S c '=2sin L L c β=2sin S S c β CL1、CS1—第一介质中的纵波、横波波速； C L2、C S2—第二介质中的纵波、横波波速；αL 、α′L —纵波入射角、反射角； βL 、βS —纵波、横波折射角；α′S —横波反射角。 15.纵波入射时：第一临界角α: βL =90°时αⅠ=arcsin 21 L L c c 第二临界角α：βS =90°时αⅡ=arcsin 21S L c c 16.有机玻璃横波探头αL =°～°， 有机玻璃表面波探头αL ≥° 水钢界面 横波 αL =°～° 17.横波入射：第三临界角：当α′L=90°时αⅢ=arcsin 11 L S c c =°当αS ≥°时，钢中横波全反射。 有机玻璃横波入射角αS （等于横波探头的折射角βS ）=35°～55°，即K=tg βS=～时，检测灵敏度最高。 18.衰减系数的计算 1. α=(Bn-Bm-20lg n/m)/2x(m-n) α—衰减系数，dB/m （单程）； )(m n B B -—两次底波分贝值之差，dB ；δ为反射损失，每次反射损失约为（~1)dB ； X 为薄板的厚度 T ：工件检测厚度，mm ；N ：单直探头近场区长度，mm ；m 、n —底波反射次数
检测技术试题
一、填空题 1、按测量方式不同，测量方法可分为偏差式测量、零位式测量、微差式测量。 2、传感器通常由敏感元件、转换元件、测量转换电路组成 3、传感器的静态特性主要有线性度、灵敏度、迟滞、重复度、分辨力与阀值、稳定性。 4、所谓半导体气敏传感器，是利用半导体气敏元件同气体接触造成 半导体电阻值变化，借此来检测特定气体的成分或者浓度的传感器的总称。 5、电阻应变式传感器测量转换电桥有半桥单臂工作方式、半桥双臂工作方式、全桥4臂工作方式三种形式。 6、按热电阻材料的不同，热电阻传感器分为金属热电阻、半导体热电阻。 7、按电容式传感器工作方式的不同，可分为电位器式压力传感器、电位器式位移传感器、电位器式加速传感器三种形式。 8、热电偶的四个基本定律为均匀导体定律、中间导体定律、 标准导体定律、中间温度定律。 9、基于外光电效应的光电元件有光电管、光电倍增管等。 10、光纤的传输是基于光的全内反射。 11、红外线在通过大气层时，有三个波段透过率高，它们是2—2.6μm 、 3—5μm和8—14μm 。 12、常用压电材料有石英晶体、压电陶瓷、高分子压电材料等。 13、码盘式编码器按其结构可分为接触式、光电式、电磁式3种。 14、传感器的标定分为静态标定、动态标定两种 15、按测量手续不同，测量方法可分为直接测量、间接测量、联立测量。 16、传感器通常由敏感元件、转换元件、测量转换电路组成 17、气敏电阻元件种类很多，按制造工艺分为烧结型、薄膜型、厚膜型。 18、氯化锂湿敏电阻是利用吸湿性盐类潮解，离子导电率发生变化而制成的测湿元 件，该元件由引线、基片、感湿层与电极组成。 19、电容式传感器不但应用于位移、振动、角度、加速度、 及荷重等机械量的精密测量，还广泛应用于压力、差压、液位、 料位、湿度、成分等参数的测量。 20、热电偶的四个基本定律为均匀导体定律、中间导体定律、 标准导体定律、中间温度定律。 21、基于内光电效应的光电元件有光敏电阻、光敏二极管、光敏三极管、 光敏晶闸管等。 22、光纤传感器所用光纤有单模光纤和多模光纤。 23、常用的数字传感器有栅式数字传感器、编码器、感应同步器、频率式数字传感器四大类。 二、选择题 1、有一支温度计，它的测量范围为0~200o C,精度为0.5级，该表可能出现的最大绝对误差为（A） A、1o C B、0.5o C C、10o C D、200o C 2、在光线作用下，半导体的电导率增加的现象属于（B） A、外光电效应 B、内光电效应 C、光电发射 D、光导效应 3、当一定波长入射光照射物体时，反映该物体光电灵敏度的是（C） A、红限 B、量子效率 C、逸出功 D、普朗克常数 4、单色光的波长越短，它的（A） A、频率越高，其光子能量越大 B、频率越高，其光子能量越大 C、频率越高，其光子能量越小 D、频率越高，其光子能量越小 5、光电管和光电倍增管的特性主要取决于（A） A、阴极材料 B、阳极材料 C、纯金属阴极材料 D、玻璃壳材料 6、霍尔电势公式中的角θ是指（C） A、磁力线与霍尔薄片平面之间的夹角 B、磁力线与霍尔元件内部电流方向的夹角 C、磁力线与霍尔薄片垂线之间的夹角
超声导波技术-3优势和局限性
2.2超声导波检测技术 2.2.1超声导波检测技术的工作原理 超声波检测技术利用探头发射超声导波（低频扭曲波或纵波），通过管道内外壁反射波的时间差来判定壁厚和腐烛情况[30],可用于各种管道进的缺陷检测，包括对于地下埋管不开挖状态下管道的长距离检测等。导波检测技术是一种新兴的无损检测技术，现正随着它发展势头的迅猛，应用越来越广泛。 超声导波检测的工作原理：探头受到激励信号发射超声导波，导波信号包裹管道的整个圆周和整个壁厚，并沿着管道向远处传播；在传播过程中遇到缺陷时,会在缺陷处返回一定比例的反射波,利用探头传感器接收到的内外壁反射波的时间差来识别和判断缺陷，并对其定位。对于有缺陷的的管道，缺陷处的壁厚必定有所变化，利用内壁或外壁产生反射信号，被传感器接收的返回信号-反射波就会产生时间差，根据缺陷产生的附加波型进行处理可以识别的回波信号，因此可以检测出管道内外壁由腐蚀或侵蚀引起的缺陷。 2.2.2超声导波检测技术的优势 导波检测具有直接和定量化的特点,数据损失也可由相关的仪器和软件获得,因此有较高的灵敏度[30]，相对其他检测方法优势明显。 导波检测技术的主要优势: 1) 操作使用较方便,检测点只要选取得当，长距离检测的距离就大大增加； 2) 检测迅速,在管道360度安装好探头后打开导波检测仪,几分钟即可对管道的正负方向完成检测； 3) 检测能力强,对管道结构特征和缺陷特征分辨能力强[31]； 4) 能够检测某些人员无法到达的区域,如海平面以下管道、埋地管道等[31]； 5) 灵敏度高,截面损失率超过2%的缺陷都可以被检测出来[31]； 6)—次安装后,进行预处理的检测点可以保留便于以后的定期复查，如果是重要管段，可安放导波检测仪器全天候监测; 7)不容受到外界因素影响,如温度、压力和内部流动介质等[31]。 2.2.3超声导波检测技术的局限性 超声导波检测虽然相对于传统常规的检测方法有很明显的优势，但一项技术
管道超声导波检测技术
管道超声导波检测技术 发表时间：2018-08-14T11:41:10.603Z 来源：《防护工程》2018年第7期作者：张加恬[导读] 超声导波检测技术作为一种长距离、全范围的检测手段，已经发展成为国内外前沿的管道检测技术 浙江赛福特特种设备检测有限公司浙江杭州 310000 摘要：超声导波检测技术作为一种长距离、全范围的检测手段，已经发展成为国内外前沿的管道检测技术。超声导波技术作为新型的无损检测技术，因为其具有检测距离长、速度快、成本低并且可以检测到一般常规检测器无法检测的地方，例如有套管或者埋地管道等特殊管道。本文通过介绍管道超声导波检测技术的一些基础理论知识，提出这一检测技术的应用关键，对此，为以后人们能广泛应用管道超 声导波技术提出合理化的建议。 关键词：超声导波技术；管道；检测技术 在化工及其相关类工厂中大量压力管道被集中在管廊上，沿着装置或在厂区外布置。管廊上压力管道的距离长，离地距离高，而常规检测技术是单点检测，对于数量庞大的管道，其检测成本高，效率低。超声导波检测技术具有检测距离长，效率高且可以同时检测管道内外壁的优点。超声导波检测技术作为一种长距离、全范围的检测手段，已经发展成为重要的管道检测技术。 1 超声导波技术 1.1基本原理 导波原理好像平板中的板波，它发出的超声波频率比板波更低，它横穿整个管壁，并可以继续沿管壁传播上百米。当在传播过程中碰到缺陷、结构变化的地方，脉冲波会发生反射并沿管壁传播到传感器而被接收。这一特殊的工作原理决定了管道超声波可以应用于工业企业中大范围、远距离的检测中去，实现全覆盖管道壁。 1.2导波检测技术的应用范围、优缺点 应用于：管道、管状设备等。检测管道类型：无缝管、纵焊管等。优点：（1）一般常规超声波检测只能检测到管壁一个点的腐蚀情况，而管道导波检测技术可以利用一个检测点，从两个方向检测到几米甚至上百米管道腐蚀情况。（2）可以检测到常规检测技术无法检测到的地方，如埋地管道等特殊管道。（3）检测速度快、效率高、全方位覆盖，无漏检。（4）可敏感地感应到横截面检测面的金属损失，检测深度也达到管道横截面的4%。缺点：（1）超声导波不能对缺陷准确定性，定量也是不准确的，对可疑地方只能再根据其他检测方法进行进一步检测。（2）超声导波检测技术很难将单个点状缺陷和轴向条状缺陷检测出来。（3）焊接处的管道因为结构发生变化影响整个检测的长度和准确度。 2 弯管检测研究现状 导波在弯头部位容易发生频散和模态转换，并且导波能量将主要集中在弯头的背弯部位。因此导波检测弯头时，容易发现处于弯头背弯部位的缺陷，而可能漏检内弯的缺陷。在弯头生产时，弯头背弯处壁厚将小于内弯壁厚，且背弯处受到管道中介质冲刷的影响，更容易产生缺陷。因此采用超声导波检测弯头部位缺陷是可行的，但其难点在于信号分析。国内外对于弯管的研究还较少。 2.1国内研究概况 目前大多数从事导波检测的科研人员主要针对的是直管道的缺陷检测展开的研究，然而管道系统里的直管道绝大部分是 90°弯曲管道连接起来的，研究导波在弯曲管道中的传播在近年来变成一个热门的话题。学者已经对导波在弯曲处的传播特性进行了研究，并对弯管中缺陷的进行了检测，模态具有检测弯曲管道外侧区域的能力。也有学者通过改变90度弯头的曲率半径进行试验，模态在不同的曲率半径下，穿过90度弯头的能力（即透射系数）。 2.2导波检测仪器对比 超声导波的激励方式主要有压电晶片和磁致伸缩，相比于压电晶片式导波仪器，磁致伸缩激励方式易于实现非耦合状态下检测，且易于激励扭转模态导波。其中磁致伸缩导波检测是通过磁致伸缩效应和逆磁致伸缩效应激发和接收超声导波信号。铁磁体在外磁场作用下会引起磁畴的变化，而磁畴的变化也引起晶格的变形，从而产生振动激发应力波。反之，在磁场的作用下，铁磁体中晶格的变化会改变磁畴，从而影响外磁场的变化。磁磁致伸缩仪器的功放研制是关键点和难点。压电晶片激励超声导波的研究难点和热点在于晶片的研制。采用压电方式激励导波时难以激励纯正的扭转模态，但是很容易激励纵向模态导波，而磁致伸缩激励方式正好相反。在价格方面，压电晶片导波检测仪器比磁致伸缩导波仪器更昂贵。 3 超声导波检测方法 经过这么多年的发展，超声导波检测技术在压力管道中进行检测的技术得到了国内外很多研究机构的关注与研究。因为在实际生产作业中非常需要利用先进的检测技术对压力管道检测管道情况，所以超声导波技术逐渐浮出水面，成为管道检测的一大技术。 3.1单一模式导波检测 一般来说，激励源产生的波是处于其所在频域范围内所有的模式，是很复杂的，几乎是没办法直接利用这种信号直接进行分析的。但是如果利用一些特定的激励形式把复杂的信号转化成具有单一模式的信号，这样将大大减少工作强度。当前在国外研究领域，超声导波检测经常使用的单一模式导波是 L的模式。采用L模式的导波的优点在于：（1）在某个固定的频率带宽内，这种模式下的信号基本都是非频散的，意思就是导波的群速度和相速度都不会随着频率的变化而发生巨大变化，所以这样当导波进行传播时是相对稳定的，几乎不发生变形；（2）这种模式下的导波的传播速度是最快的，这样会使其他杂乱的、不需要利用的信号处在后面；（3）这种方法对内表面和外表面的灵敏度都很高，因此这种模式的导波不但可以检测内外表面的损伤，还可以沿径向方向进行检测。 3.2模态声发射技术 声发射技术是近五十年才发展起来的，但是因为其有很大的优势所以发展很迅速。这种技术是利用其在发生作用的时候可以快速释放能量对管带物体进行检测的，它的优势在于能够形成动态检测，而且覆盖面广。 3.3多模式导波检测