超聲波探傷儀的原理

更新時間：2021-08-13

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儀器原理

超聲波在被檢測材料中傳播時,材料的聲學(xué)特性和內(nèi)部組織的變化對超聲波的傳播產(chǎn)生一定的影響，通過對超聲波受影響程度和狀況的探測了解材料性能和結(jié)構(gòu)變化的技術(shù)稱為超聲檢測。超聲檢測方法通常有穿透法、脈沖反射法、串列法等。

數(shù)字式超聲波探傷儀通常是對被測物體（比如工業(yè)材料、人體）發(fā)射超聲，然后利用其反射、多普勒效應(yīng)、透射等來獲取被測物體內(nèi)部的信息并經(jīng)過處理形成圖像。

多普勒效應(yīng)法

是利用超聲在遇到運動的物體時發(fā)生的多普勒頻移效應(yīng)來得出該物體的運動方向和速度等特性；

透射法

是通過分析超聲穿透過被測物體之后的變化而得出物體的內(nèi)部特性的，其應(yīng)用還處于研制階段；

反射法

超聲波探傷儀這里主要介紹的是應(yīng)用最多的通過反射法來獲取物體內(nèi)部特性信息的方法。

反射法是基于超聲波在通過不同聲阻抗組織界面時會發(fā)生較強反射的原理工作的，正如我們所知道，聲波在從一種介質(zhì)傳播到另外一種介質(zhì)的時候在兩者之間的界面處會發(fā)生反射，而且介質(zhì)之間的差別越大反射就會越大，所以我們可以對一個物體發(fā)射出穿透力強、能夠直線傳播的超聲波，超聲波探傷儀然后對反射回來的超聲波進行接收并根據(jù)這些反射回來的超聲波的先后、幅度等情況就可以判斷出這個組織中含有的各種介質(zhì)的大小、分布情況以及各種介質(zhì)之間的對比差別程度等信息（其中反射回來的超聲波的先后可以反映出反射界面離探測表面的距離，幅度則可以反映出介質(zhì)的大小、對比差別程度等特性），超聲波探傷儀從而判斷出該被測物體是否有異常。在這個過程中就涉及到很多方面的內(nèi)容，包括超聲波的產(chǎn)生、接收、信號轉(zhuǎn)換和處理等。

其中產(chǎn)生超聲波的方法是通過電路產(chǎn)生激勵電信號傳給具有壓電效應(yīng)的晶體（比如石英、硫酸鋰等），使其振動從而產(chǎn)生超聲波；而接收反射回來的超聲波的時候，這個壓電晶體又會受到反射回來的聲波的壓力而產(chǎn)生電信號并傳送給信號處理電路進行一系列的處理，超聲波探傷儀最后形成圖像供人們觀察判斷。

這*據(jù)圖像處理方法（也就是將得到的信號轉(zhuǎn)換成什么形式的圖像）的種類又可以分為A型顯示、M型顯示、B型顯示、C型顯示、F型顯示等。

A型顯示是將接收到的超聲信號處理成波形圖像，根據(jù)波形的形狀可以看出被測物體里面是否有異常和缺陷在那里、有多大等，超聲波探傷儀主要用于工業(yè)檢測；

M型顯示是將一條經(jīng)過輝度處理的探測信息按時間順序展開形成一維的"空間多點運動時序圖"，適于觀察內(nèi)部處于運動狀態(tài)的物體，超聲波探傷儀如運動的臟器、動脈血管等；

B型顯示是將并排很多條經(jīng)過輝度處理的探測信息組合成的二維的、反映出被測物體內(nèi)部斷層切面的"解剖圖像"（醫(yī)院里使用的B超就是用這種原理做出來的），超聲波探傷儀適于觀察內(nèi)部處于靜態(tài)的物體；

C型顯示也是一種圖象顯示，探傷儀熒光屏的橫坐標和縱坐標都是靠機械掃描來代表探頭在工件表面的位置。探頭接收信號幅度以光點輝度表示，因而，當探頭在工件表面移動時，熒光屏上便顯示出工件內(nèi)部缺陷的平面圖象，但不能顯示缺陷的深度。

C型顯示、F型顯示用得比較少。

超聲波探傷儀檢測不但可以做到非常準確，而且相對其他檢測方法來說更為方便、快捷，也不會對檢測對象和操作者產(chǎn)生危害，所以受到了人們越來越普遍的歡迎，有著非常廣闊的發(fā)展前景。