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第一章绪论
超声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。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。
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●1.1超声检测的定义和作用
超声检测一般是指使超声波与工件相互作用,就反射、透射和散射的波进行研究,对工件进行宏观缺陷检测、几何特性测量、组织结构和力学性能变化的检测和表征,并进而对其特定应用性进行评价的技术。
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●1.2超声检测的基础知识
超声检测基础知识中次声波、声波和超声波的概念,超声检测的工作原理,超声检测的方法的分类以及超声检测的优点和局限性是对超声检测最直接也是最快捷的认识。
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第二章超声检测的物理基础
超声波是一种机械波,是机械振动在介质中的传播。了解超声波本身的性质及其在介质中的传播特点,对于正确应用超声检测技术、解决实际检测中的各种问题是十分必要的。本章介绍超声检测中,主要涉及到的几何声学和物理声学中的一些基本定律和概念。
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●2.1机械振动与机械波
振动是自然界最常见的一种运动形式,可以用振幅、周期、频率和波速等物理量来表示。机械振动形式有多种多样,并阐明机械波产生与传播弹性模型。
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●2.2波的类型
超声波按照波型分类、按波形分类和按持续时间分类,及各自分类波的基本知识和特点。
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●2.3波的叠加、干涉和衍射
超声检测中,主要涉及到的物理声学中的基本定律和概念包括波的叠加、干涉和衍射等。
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●2.4超声波的传播速度
超声波波型不同时,介质弹性变形形式不同,声速也不一样。同一波型的超声波在介质中的传播速度还与介质的弹性模量和密度有关。超声波在介质中的传播速度是表征介质声学特性的重要参数。
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●2.5超声场的特征值
充满超声波的空间或超声振动所波及的部分介质,叫超声场。超声场具有一定的空间大小和形状,只有当缺陷位于超声场内时,才可能被发现。描述超声场的特征值(即物理量)主要有声压、声强和声阻抗等。
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●2.6超声波垂直入射到界面时的反射和透射
超声波从一种介质传播到另一种介质时,在两种介质的分界面上,会出现反射和透射两种情况。在界面上声能、(声压、声强)的分配和传播方向的变化规律都遵循一定的规律。这里主要介绍垂直入射时的情况。
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●2.7超声波倾斜入射到界面时的反射和折射
超声波从一种介质传播到另一种介质时,在两种介质的分界面上,会出现反射和透射两种情况。在界面上声能、(声压、声强)的分配和传播方向的变化规律都遵循一定的规律。这里主要介绍倾斜入射时的情况。
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●2.8超声波的聚焦与发散
超声波是一种频率很高,波长很短的机械波,它与可见光一样具有聚焦和发散的特性。由于超声波还能产生波型转换,因此超声波的聚焦与发散更为复杂。
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●2.9超声波的衰减
超声波在介质中传播时,随着距离的增加,超声波能量逐渐衰减的现象叫做超声波的衰减。本节主要介绍超声波衰减的原因,衰减的方程与衰减系数以及衰减系数的测定。
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第三章超声波发射声场与规则反射体的回波声压
本章主要讨论了超声波发射声场,同时也讨论了各种规则反射体的回波声压。
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●3.1纵波发射声场
主要介绍纵波发射声场的概念以及不同波源的纵波发射声场的情况。
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●3.2横波发射声场
主要介绍横波发射声场的概念以及不同波源的横波发射声场的情况。
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●3.3规则反射体的回波声压
超声波检测中常用的规则反射体有平底孔、长横孔、短横孔、球孔和大平底面等,这里主要讨论以上各种规则反射体的回波声压。
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●3.4AVG曲线
AVG曲线是在超声检测中经常使用到的一种辅助曲线,主要用于对缺陷定量和灵敏度调整。主要有纵波AVG曲线、横波AVG曲线等。
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第四章超声检测设备与器材
超声检测设备与器材包括超声检测仪、探头、试块、耦合剂和机械扫查装置等,其中仪器和探头对超声检测系统的能力起关键性作用。了解其原理、构造和作用及其主要性能,是正确选择检测设备与器材并进行有效检测的保证。
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●4.1超声检测仪
超声检测仪是超声检测的主体设备,它的作用是产生电振荡并施加于换能器(探头)上,激励探头发射超声波,同时接收来自于探头的电信号,将其放大后以一定方式显示出来,从而得到被检工件中有关缺陷的信息。
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●4.2探头
超声检测中采用的超声换能器,最常用的就是压电换能器探头,其关键部件是压电晶片,是一个具有压电特性的单晶或多晶体薄片,它的作用是将电能转化为声能,又可以将声能转化为电能。本节主要讨论压电换能器探头。
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●4.3耦合剂
超声耦合是指超声波在检测面上的声强透射率。声强透射率高,超声耦合好。为了改善探头与工件间声能的传递,而加在探头和检测面之间的液体薄层称为耦合剂。
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●4.4试块
为了保证检测结果的准确性、可重复性和可比性,必须用一个具有已知固定特性的试样对检测系统进行校准。这种按一定用途设计制作的具有简单几何状人工反射体或模拟缺陷的试样,通常称为试块。
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●4.5仪器和探头的性能及其测试
仪器和探头的性能包括仪器的性能、探头的性能以及仪器和探头的组合性能。了解这些性能,并定期进行测试和校验,对正确选用检测设备,确保检测结果的可靠性,保证超声检测工作的质量是十分必要的。
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●4.6超声波板对接焊缝中缺陷与波形的对应关系
本讲主要是对超声波板对接焊缝中缺陷与波形的对应关系通过动画进行演示。
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●4.7超声检测方法的分类与特点
超声检测方法的分类的方式有很多种,每一个具体的超声检测方法都是多种不同分类方式的一种组合。每一种检测方法都有其特点和局限性,我们需要针对每个检测对象,根据这些检测方法的特点和局限性选择不同的检测方法。
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●4.8超声检测的工艺
脉冲反射法超声检测在检测条件、耦合与补偿、仪器的调节、缺陷的定位、定量、定性等方面都有一些通用的技术,掌握这些通用技术对于发现缺陷并正确评价是很重要的。