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1、UTII 理论培训 2-120214授 课 人：赵殿华(13808175244 ，四川省机械研究设计院检测中心 NDT 工程部)；内 容: UTII 理论培训第二天；地 点：集团公司 4 楼会议室；记录/核对 ：宋舒婷 /武冬冬；听课笔记：第二章2.7 超声波斜入射到平面异质界面时的效应1. 超声波反射，折射定律（1）波形转换：当波形倾斜入射到异质界面时，除了产生与入射波同类型的反射波和折射波以外，还会产生与入射波不同类型的反射波和折射波。另一种情况：当超声束射达两种不同材料的交界面时，会出现反射，折射和波形转换。（2）反射，折射定律a. 当超声波射达一界面时，改变其传播方向，这一现象成为反射
2、，如果说是波，我们称为反射波，如果是光，我们称为反射光。b. 折射：当超声束通过一个介质进入另一个具有不同弹性密度的介质时，会改变其声速放下过，这种现象称为折射。c. 入射角：当超声波从一个介质进入另一种不同介质时，它与这个介质之间的交接面的垂直线的夹角称为入射角。从以上不难得出： 同波型的超声波入射角等于反射角 如果超声波通过两种声速相等的材料交界面，但第一种材料具有较高的声阻抗，则折射角将等于入射角 超声束在铝水交界面的反射角是入射角的 0.256 倍（特殊情况）d. 纵波倾斜入射sin L/C1L= sin L/C2L= sin S/C2S2. 举例：在焊缝探伤时，一般不需要纵波，只需要
3、横波，即上式中 L=90，故 sin L=C1L/C2L 第一临界角：是 C2 介质中完全没有纵波的情况下的纵波入射角举例：若 C1 为有机玻璃，C1=2730m/s，C2 为钢，C2=5900m/s则第一临界角 = arcsin C1/ C2=27.6 第二临界角：在第二介质中没有纵波和横波存在，使 S=90时的入射角经验：在做超声波探头时，当入射角大于第二临界角时，产生表面波。2.8 超声波在曲面上的效应圆柱曲面的声透镜能形成声能的线聚焦进入与圆柱形表面垂直。2.9 超声场（圆盘形）直探头N=D2/4其中：N超声波近场长度D探头直径波长近声场范围内能量不稳定，当探头频率 f 越大， 越小，
4、N 越大，探头频率 f越小，反之。半扩散角： sin 0=1.22/Ds （ 0= 70/Ds ）其中 Ds 为探头晶片直径。声束扩散与晶片的直径和声束通过介质的波长有关，并随着晶片直径的增大而减小，一个给定直径晶片的声束的扩散角将随检测频率增加而减小，2.10 超声波的衰减超声波的衰减有：波束扩散，晶粒散射，介质吸收；另一种描述：热传导，粘滞摩擦，弹性滞后以及特别散射是导致衰减的四种不同机理。衰减系数的一个经验公式：=（B1-B2-6dB）/2T其中：B1，B2 分别为一次，二次底面回波的高，T 表示工件厚度经验：锻件探伤的超声衰减系数 4dB/m 时，需要进行补偿。第三章 超声检测系统3.
5、1 超声波探伤仪A 型脉冲反射式超声波探伤仪的主要组成部分：同步电路，扫描电路，发射电路，接收电路，显示电路和电源电路等。CTS-22 型探伤仪面板上各按键功能详细介绍 （见书 72 页）3.2 超声波探头1. 压电效应与逆压电效应（概念，重要）超声探头发射超声信号为逆压电效应，接收为（正）压电效应。2. 压电材料具有压电效应的材料，单晶材料接收灵敏度较高，多晶材料发射灵敏度较高3. 频率常数（重要，有计算题）Nt=tf0=CL/2（常数） 单位 MHZmm 或是 m/s其中 t晶片厚度CL晶片中纵波波速f0晶片固有频率一般情况下，频率常数小的晶片材料不宜用于制作高频探头。4. 探头的种类和结
6、构（1）直探头纵波，一般用于锻件，铸件检测（2）斜探头横波检测，其中 K=tan， 为横波折射角（3）双晶探头一般用于检测厚度较薄的钢板，可检测一般探头检测的盲区内缺陷3.3.1 试块的用途1.确定检测灵敏度（探伤起始灵敏度） ，更具标准试块来确定2 测试，校验仪器和探头的组合性能如水平线性，垂直线性，动态范围，灵敏度余量，分辨力，盲区，探头的声束入射点等。3. 调节扫查比例（便于定位缺陷）4 评判缺陷的当量大小3.3.2 试块的的分类1. 根据标准化程度分为：标准试块和对比试块2. 根据试块上人工反射体形状分类：平底孔试块，横孔试块，槽型试块3. 用途分类： 校验试块和灵敏度试块3.3.2
7、常用试块简介详细介绍了 CSKIA 试块（应该掌握，具体内容见 P84-85）其余的试块也要了解其基本用途，以防考试出题。经验： 汕超探头重量一致，价格贵常州探头手感不如汕超，较之中当两者的探头性能都还不错。3.3.4 试块的维护维护和使用要求见 P92，试块可自行制作，但必须满足一定的标准，对试块材料首先应进行超声探伤，缺陷当量应小于 1mm3.3.5 耦合剂的选择1. 耦合层的厚度：当耦合层的厚度为 /4 的奇数倍，耦合效果较差，当耦合层的厚度为 /2 的偶数倍，耦合效果较好2. 甘油声阻抗高，耦合效果好，当价格昂贵，水玻璃声阻抗高，耦合效果好，常用于表面粗糙的工件探伤，但清洗不方便3.
8、对于同一探测面，耦合剂声阻抗越大，耦合效果好，反射回波高4. 另外工件表面粗糙度和表面的形状对耦合也有影响4. 通用超声波检测技术4.1 根据不同的检测原理，可将超声检测分为穿透法，脉冲反射法和共振法（1）穿透法：一个探头发射一个探头接收超声波由发射探头输出，通过工件，由位于对面的接收探头接收，这一检测方法称为穿透法。（2）脉冲反射法： 超声探头发射脉冲波到被检测试件内，根据反射波的情况来检测时间缺陷的方法（3）共振法：当以适当超声换能器用变动频率的超声振动输入被检测材料厚度的方法。4.2 按波形分类：纵波，横波，表面波，板波检测a. 一般来说，纵向振动模式（纵波探伤）对粗晶材料具有自大的穿透力（假设在探头频率相同的情况下）b. 纵波容易检测缺陷的至少宽度为 /24.3 按探头与工件的接触方式分类（1）直接接触法优点： 操作简单，灵敏度高缺点：对工件表面要求高（2）液浸法a. 在水-钢界面，水中的入射角为 7，则在钢中的主要振动为纵波b. 超声束在铝-水界面上，反射角将等于入射角的 0.256 或相等（与前面矛盾，但那是考试时必须认为是对的，考试时用 0.256）优点：对工件表面要求不高，探头不易磨损，耦合稳定，检测结果重复性好，便于实现自动检测。
