《超声波基础知识》课件

超声波基础知识超声波是一种频率高于人耳听觉范围的声波其应用广泛，涵盖医疗、工业、军事等领域什么是超声波声波频率波长特征超声波是指频率高于20千赫兹的超声波波长短，可以用于探测微小声波，人耳无法听到物体，进行高精度测量传播特性应用广泛超声波具有方向性强、能量集中、超声波在医疗、工业、农业等领域穿透能力强等特点应用广泛，例如超声诊断、超声清洗、超声探伤等超声波的产生压电效应1某些晶体在机械压力下产生电荷振动2电场变化导致晶体振动超声波3晶体振动频率超过人类听觉范围超声波的产生基于压电效应，当压电材料受到机械压力时会在其表面产生电荷，反之，当电场作用于压电材料时会使其发生形变通过向压电晶体施加交变电压，可以使晶体发生周期性形变，从而产生超声波超声波的传播介质传播超声波通过介质传播，不同介质的声速不同，在固体中传播速度最快，液体次之，气体最慢能量衰减超声波在传播过程中会受到介质的阻碍，能量逐渐衰减，传播距离有限波形改变超声波在不同介质的交界处会发生反射、折射、衍射等现象，导致波形发生改变应用领域超声波的传播特性应用于超声探伤、超声成像、超声清洗等领域超声波的反射入射角1超声波入射到界面上的角度反射角2超声波从界面反射后的角度反射强度3取决于两种介质的声阻抗差异超声波遇到不同介质的界面时会发生反射反射角等于入射角，符合反射定律反射强度与两种介质的声阻抗差异有关，声阻抗差异越大，反射强度越高超声波的折射定义1超声波在两种不同介质的界面发生传播方向改变的现象影响因素2超声波在不同介质中的传播速度不同，折射角度取决于入射角和两种介质的声速比应用3超声波折射现象应用于超声波检测、成像和治疗等领域超声波的衍射超声波的衍射现象1当超声波遇到障碍物时，会发生衍射现象由于波的波动性，超声波会绕过障碍物继续传播衍射的影响因素2超声波的波长和障碍物的尺寸决定了衍射的程度波长越短，衍射越小障碍物越大，衍射越明显应用场景3超声波衍射现象在超声探伤、超声成像等领域都有应用，如利用超声波衍射来检测物体内部的缺陷或结构超声波的吸收介质特性1介质的密度、粘度和声阻抗都会影响超声波的吸收频率2超声波频率越高，吸收率越高温度3温度升高，吸收率也会升高距离4超声波在传播过程中，能量逐渐衰减超声波在传播过程中，一部分能量会转化为热能，导致能量衰减，这就是超声波的吸收现象超声波的频率特性频率范围频率影响频率应用超声波是指频率高于20kHz的声波，频率超声波的频率决定其穿透深度、分辨率和能高频超声波用于超声清洗、焊接和医疗诊断范围可达兆赫兹MHz或更高量，影响其在不同应用中的性能，而低频超声波则应用于超声探伤和声呐系统超声波的振幅特性振幅与能量振幅与强度超声波振幅是指超声波在介质中传播时，介质质点偏离平衡位置的超声波强度是指单位时间内通过单位面积的超声波能量最大距离强度与振幅的平方成正比，振幅越大，强度越大振幅越大，超声波能量越大，穿透能力越强超声波的相位特性相位超声波信号的相位是指波形在时间上的位置相位变化会影响波形传播方向和能量分布相位变化超声波在介质中传播时，会发生相位变化，这取决于介质的性质、频率和传播路径相位干涉不同相位的超声波相遇会发生干涉现象，导致波形叠加或抵消，影响检测结果超声波的指向性集中发射目标定位超声波探头能够将声波能量集中指向性强的超声波探头可以准确发射到特定方向，提高检测效率地定位目标，例如缺陷或裂纹，和精度并提供更精确的测量结果减少干扰提高分辨率超声波指向性可以减少周围环境超声波探头的指向性可以提高其噪声和干扰，提高信噪比，使检空间分辨率，使检测结果更加细测结果更加清晰可靠致，能够识别更小的缺陷超声波的检测原理超声波检测利用声波在介质中传播的特性，通过分析声波的反射、折射、散射等现象，实现对物体内部结构、缺陷或材料性质的检测声波发射1超声波探头发射超声波脉冲声波传播2超声波在物体内部传播声波反射3超声波遇到物体内部缺陷或边界反射信号接收4超声波探头接收反射回来的声波信号信号分析5根据接收到的信号分析物体内部情况超声波的测量方法脉冲反射法超声波脉冲发射到被测物体，测量反射波到达时间，计算距离驻波法利用超声波在介质中形成的驻波，测量驻波波腹或波节的位置，计算材料厚度透射法超声波通过被测物体，测量透射波的衰减，计算材料厚度或内部缺陷大小干涉法利用两束超声波干涉形成的干涉条纹，测量材料表面或内部缺陷的位置和大小超声波仪器的组成发射器接收器发射器产生超声波，将电能转换为接收器接收反射回来的超声波，将声能声能转换为电能信号处理器显示器信号处理器对接收到的信号进行处显示器将处理后的信号显示出来，理，分析超声波信号特征方便观察和分析超声波换能器的类型压电换能器电磁换能器12利用压电效应将电能转化为机利用电磁感应原理将电能转化械振动，反之亦然，广泛应用为机械振动，主要用于高功率于超声探伤和检测超声应用，如超声清洗和焊接光声换能器热声换能器34利用光声效应将光能转化为声利用热声效应将热能转化为声能，应用于生物医学成像和光能，适用于低频超声应用，如声显微镜超声清洗和超声动力学超声波探头的选择频率尺寸材料形状频率决定了超声波的穿透能力探头尺寸影响声束大小和覆盖探头材料影响其抗压性和耐腐探头形状影响声束方向和扫描和分辨率高频探头拥有更高范围小型探头适用于检测小蚀性陶瓷探头适用于高温和范围直探头适用于平面检测的分辨率，但穿透能力较弱尺寸缺陷，大型探头则适合检腐蚀性环境，而压电陶瓷探头，角度探头则用于检测倾斜的低频探头穿透能力更强，但分测大尺寸缺陷更适合普通应用缺陷辨率较低超声波探伤的工艺准备工作1首先，确定探伤目标的材质，选择合适的探头和耦合剂然后，清洁探伤表面，确保表面光滑，无油污或锈蚀探测过程2将探头与耦合剂放在探测表面，并调整探头角度和扫描路径，以确保声波能够有效地穿透被测物体并反射回来数据分析3接收到的声波信号通过仪器处理，生成图像或数据，并根据标准进行分析，判断是否存在缺陷，如裂纹、孔洞或夹杂物等超声波检测的应用领域医疗工业超声波广泛应用于医疗诊断，例如产前检查、心工业领域，超声波用于检测材料缺陷，例如金属脏检查和腹部检查零件、管道和焊缝建筑汽车建筑领域，超声波用于检测混凝土结构的完整性汽车领域，超声波用于检测发动机、变速箱和其，例如桥梁、隧道和房屋他部件的故障金属材料的超声探伤缺陷检测材料厚度测量材料性质分析探测金属内部的缺陷，如裂纹、孔洞、夹杂精确测量金属材料的厚度，用于生产、加工通过超声波的传播速度、衰减等信息，分析物等，帮助评估材料的完整性和安全性和质量控制金属材料的内部结构、晶粒尺寸、硬度等性质塑料材料的超声检测穿透性灵敏度超声波能够穿透塑料材料，并根据声波的反射和传播情况，检超声波检测对塑料材料内部的微小缺陷非常敏感，能够有效地测出塑料材料内部的缺陷识别出肉眼无法发现的缺陷无损检测速度快超声波检测是一种非破坏性检测方法，不会对塑料材料造成任超声波检测速度快，可以快速地对塑料材料进行质量检验，提何损伤高生产效率复合材料的超声探测复合材料特点超声探测优势超声探测方法检测结果复合材料由两种或多种不同材超声波能穿透复合材料，并根常用的超声探测方法包括脉冲通过分析超声信号，可以识别料组成，具有高强度、轻量化据内部结构的差异产生反射和反射法、透射法、声速法等，复合材料内部缺陷的类型、位等优势，在航空航天、汽车等折射信号，可用于检测材料内可根据材料的特性选择合适的置、尺寸等信息，为材料质量领域应用广泛部缺陷，如分层、空洞、脱粘方法评估和产品安全提供可靠依据等焊缝的超声检测检测缺陷评估质量超声波检测可发现焊缝中的各种缺通过检测结果评估焊缝质量，确保陷，如裂纹、气孔、夹杂物和未焊焊接质量符合相关标准和要求透等提高效率超声波检测方法快速、高效，可大幅缩短检测时间，提高工作效率管道的超声检测管壁厚度测量缺陷定位无损检测数据分析超声波可测量管壁厚度，检测腐超声波探伤可精确定位管道内部超声波检测是一种无损检测方法超声波检测数据可用于评估管道蚀、磨损等缺陷缺陷，如裂纹、孔洞，不破坏管道，确保安全状态，预测未来风险超声波成像技术超声波成像技术利用超声波的反射和折射原理，通过发射和接收超声波信号，重建目标的图像超声波成像技术应用于医学、工业、水下探测等领域，例如医学诊断、材料检测、管道检测等相控阵超声技术相控阵超声技术是一种新型的超声检测技术，利用多个独立控制的超声换能器组成阵列，通过电子控制各个换能器的发射和接收时间，实现声束的指向性控制、扫描和聚焦，能够提高检测效率和精度相控阵超声技术具有多项优势，包括更高的检测灵敏度、更快的检测速度、更广泛的应用领域以及更便捷的操作方式超声波信号处理噪声抑制信号增强减少干扰信号，提高信噪比，提高图像清晰度滤波、放大信号，提高检测精度，改善图像质量数据分析软件算法提取特征信息，识别缺陷类型，判断材料性质使用先进的信号处理算法，提高检测效率和准确度超声波检测的优势高灵敏度非破坏性

11.

22.超声波可以穿透材料，检测微超声波检测不会损伤被测物体小的缺陷，可重复检测应用广泛效率高

33.

44.超声波检测广泛应用于金属、超声波检测速度快，可节省检塑料、复合材料等测时间超声波检测的局限性材料特性影响几何形状限制缺陷尺寸限制操作员水平影响超声波在不同材料中的传播速度对于几何形状复杂的物体，超声超声波检测对缺陷尺寸有一定的超声波检测结果的准确性也受到和衰减程度不同，这会影响检测波检测可能会遇到困难，难以获限制，无法检测到过小的缺陷或操作员的经验和技术水平影响，结果的准确性得准确的检测结果隐藏在材料内部的缺陷需要专业人员进行操作超声波检测的未来发展人工智能人工智能算法可以提高检测精度和效率，并实现自动化操作多传感器融合结合超声波和其他传感器，如视觉传感器，可以获取更全面的信息新型材料随着新材料的出现，超声波检测技术需要不断适应新的材料特性数据分析大数据分析可以帮助识别潜在问题，预测材料的剩余寿命案例分享与总结案例案例总结12案例1可以是使用超声波检测案例2可以是使用超声波技术总结部分可以概括超声波检测技术成功解决问题，或改进工在某行业中的应用，例如，使技术的优势，以及未来发展的艺流程的案例举例说明，使用超声波技术进行非破坏性检趋势超声波检测技术具有灵用超声波检测技术可以有效地测，或者在医疗领域中的应用敏度高、速度快、成本低等优检测出金属材料的内部缺陷，，例如，超声波检查点，未来将继续发展并应用于从而避免产品质量问题更多领域。