《超声波检测概述》课件

超声波检测概述无损检测的重要方法广泛应用于工业质量控制目录基础知识超声波检测简介1超声波物理基础技术与应用检测设备2检测方法应用领域规范与发展标准规范3新技术发展第一章超声波检测简介定义特点利用超声波探测材料内部缺陷无损伤、高精度、应用广泛的无损检测方法基本流程什么是超声波检测？定义目的利用频率高于声波探测材料内部缺陷、测量厚20kHz在介质中传播的特性进行检度、评估材料性质测方式超声波检测的历史发展年代19401首次将超声波用于金属缺陷检测年代1950-19602型扫描技术成熟，开始工业应用A年代1970-19803型和型扫描出现，数字化技术引入B C年代至今19904相控阵技术发展，检测设备小型化、智能化超声波检测的基本原理发射传播探头将电能转换为超声波能量超声波在介质中按声学规律传播接收反射探头接收回波并转换为电信号遇界面或缺陷产生回波超声波检测的优势无损性不破坏被检测物体结构高灵敏度可检测微小缺陷精确测量能准确定位缺陷位置和尺寸适用性广适用于多种材料和构件超声波检测的局限性表面状态影响几何形状制约粗糙表面影响声波耦合效果复杂形状部件检测困难操作技能要求高声波盲区存在需专业人员进行检测与结果分析表层缺陷检测困难第二章超声波的物理基础波动理论超声波传播的理论基础声学特性声速、阻抗、衰减等参数测量原理反射、折射、散射等现象超声波的定义和特性频率特性波长特性指向性频率高于波长短，分辨率高方向性好，能量集20kHz的机械波中穿透能力可在多种材料中传播超声波的产生和传播产生方式传播方式•压电效应•纵波（压缩波）•磁致伸缩效应•横波（剪切波）•电磁声学效应•表面波（瑞利波）•兰姆波超声波在材料中的传播特性材料类型声速范围声阻抗m/s kg/m²s钢铁×⁶5900-

610045.710铝×⁶6300-

640017.010铜×⁶4700-

500041.610水×⁶

14801.4810空气×⁶

3430.000410声波的反射和折射反射定律折射定律入射角等于反射角遵循斯涅尔定律声阻抗差异越大，反射越强入射角正弦值与声速成比例反射系数₂₁₂₁R=Z-Z/Z+Z为声阻抗Z声波的衰减和散射衰减原因影响因素•吸收损耗•材料性质•散射损耗•频率高低•辐射损耗•温度变化晶粒大小•第三章超声波检测设备探头装置耦合剂超声波发射和接收确保声波良好传递主机系统标准试块信号发生、接收和处理设备校准和性能验证超声波探头的类型和选择直束探头、斜束探头、双晶探头、相控阵探头、浸没式探头选择依据频率、尺寸、形状、波型、检测需求超声波检测仪器的组成发射部分产生高频电脉冲接收部分接收回波信号并放大显示部分将信号转换为可视化波形控制部分参数调节和功能选择数字式超声波检测仪

0.01mm500MHz测量精度采样频率可达毫米级以下高速数据采集1TB10h存储容量电池续航大容量数据存储连续工作时间相控阵超声波检测设备多元素探头电子扫查个独立可控压电元件无需移动探头即可改变角度和焦点64-128成像能力数据处理实时二维、三维图像显示强大的后处理和分析功能便携式超声波检测设备超声波测厚仪手持式探伤仪平板式扫查仪小巧轻便，专用于厚度测量通用型缺陷检测设备带彩色大屏幕，功能全面第四章超声波检测方法脉冲反射法透射法利用缺陷回波进行检测测量声波透过能量2相控阵技术共振法4多元素探头电子扫查分析材料共振频率脉冲反射法发射超声脉冲探头发射短时超声波波在介质中传播遇到缺陷或背壁产生反射接收反射波同一探头或接收探头接收信号分析处理根据回波时间和强度判断缺陷透射法基本原理应用特点测量通过试件的超声波能量减弱程度•适合检测层状缺陷•对薄板材料检测效果好利用发射探头和接收探头分别置于试件两侧•无法确定缺陷深度需双面可接触•共振法原理特点当试件厚度为半波长整数倍时精度高，适合精密测量产生共振主要用于薄壁构件通过扫频找到共振频率测量厚度应用薄板厚度测量材料弹性模量测定相控阵超声检测技术导波超声检测技术长距离传播全体积检测可沿构件表面传播数十米能探测整个横截面隔热层检测高效率可穿透绝缘层检测管道单点检测长距离区域第五章超声波检测的应用领域土木建筑工业制造混凝土、钢结构评估材料、焊缝、铸件检测交通运输航空、铁路、船舶检测医疗保健能源化工诊断成像、治疗应用管道、容器、核设备检测金属材料和构件检测铸件检测锻件检测•气孔、缩孔、夹杂物•内部裂纹、偏析•内部裂纹、冷隔•组织不均匀性板材检测•层状缺陷、分层•厚度测量焊缝检测检测缺陷类型气孔、夹渣、未熔合、未焊透、裂纹测量缺陷尺寸利用超声波衍射时差测量精确尺寸评定焊缝质量根据标准判定焊缝是否合格复合材料检测检测目标检测技术•分层缺陷•扫描成像C脱粘区域•相控阵检测••孔洞和夹杂•导波检测•纤维断裂脉冲回波法••树脂贫富区建筑工程检测混凝土检测桩基检测路面检测强度评估、内部缺完整性、长度、缺陷厚度测量、空洞探陷、裂缝深度测量评估测、结构评估钢结构检测焊缝质量、腐蚀程度评估压力容器和管道检测在线检测设备运行中进行检测1腐蚀监测2厚度减薄、点蚀、剥落裂纹检测3应力腐蚀裂纹、疲劳裂纹焊缝评估4焊接质量和完整性检查航空航天领域的应用飞机结构件检测、发动机叶片检测、复合材料构件检测、火箭零部件检测核电站设备检测反应堆压力容器1焊缝完整性、埋藏缺陷检测热交换器管束2管壁减薄、腐蚀损伤评估主管道系统3疲劳裂纹、应力腐蚀裂纹堆内构件4辐照损伤、应力腐蚀评估铁路和交通运输领域的应用钢轨探伤车轮检测车轴检测实时检测钢轨内部缺陷发现车轮裂纹和疲劳损伤检测轴内缺陷和裂纹石油化工行业的应用储罐底板检测腐蚀减薄和点蚀评估管道完整性评估在役检测和监测系统反应釜和换热器壁厚测量和缺陷检测高温高压设备蠕变损伤和材料退化评估医疗超声检测第六章超声波检测的标准和规范技术标准评定标准人员标准检测方法和程序的缺陷分级和验收准检测人员资格和认统一规定则证要求设备标准仪器性能和校准要求国际超声波检测标准标准类别代表标准适用范围标准通用原则和方法ISO ISO16810,ISO16811标准压力容器与锅炉ASME ASMEBPVCSection V标准各类材料和产品ASTM ASTME164,E213标准欧洲地区应用EN EN10160,EN14127中国超声波检测标准国家标准行业标准•超声检测方法•承压设备GB/T12604NB/T47013•焊缝超声波检测•压力容器GB/T6402JB/T4730•锻件超声波检测•铁路车轴GB/T7233TB/T2102行业特定的超声波检测规范核电行业航空航天石油天然气RSE-M,RCC-M,ASME XIAMS-STD-2154,AITM API650,ANSI/API1104更严格的检测要求和评定标准对复合材料和特殊合金的特殊规定针对管道和储罐的专用标准超声波检测报告的编写基本信息委托方、检测对象、日期、地点、人员检测参数仪器型号、探头参数、检测标准检测结果缺陷位置、尺寸、类型、分布结论评定根据标准判定合格性，提出建议超声波检测的质量控制设备校准人员资质使用标准试块定期校准设备性能确保检测人员持证上岗程序审核结果验证检测程序符合标准要求通过抽检和比对验证结果可靠性第七章超声波检测技术的新发展全聚焦技术、非线性超声、激光超声、电磁声波、空气耦合超声全聚焦技术（）TFM技术原理技术优势利用全矩阵数据采集，将声场聚焦到每个像素点成像分辨率高••缺陷识别准确通过算法处理实现高分辨率成像•缺陷表征能力强•适用于复杂几何形状非线性超声检测技术基本原理应用优势主要应用材料微观损伤导致声学非线性参数能检测早期损伤疲劳损伤评估变化对微裂纹和疲劳敏感辐照损伤检测检测高次谐波和混频分量复合材料界面检测激光超声检测技术激光产生超声脉冲激光产生热弹性效应超声波传播在被检材料中传播并与缺陷相互作用激光干涉接收利用激光干涉技术接收表面振动信号处理分析计算机分析处理获取缺陷信息电磁声波检测技术（）EMAT0mm耦合距离无需耦合剂，可隔空检测°600C工作温度可在高温环境下工作100m/s检测速度适合高速在线检测3mm最小缺陷典型检测灵敏度空气耦合超声检测技术非接触检测不接触被检物体表面无污染不使用耦合剂，适合特殊材料高灵敏度专用换能器提高信噪比广泛适用适合蜂窝结构和复合材料第八章超声波检测数据分析波形分析图像处理扫描、扫描、扫描滤波、增强、重构A BC评估与报告缺陷表征3结果判定、缺陷评级尺寸、位置、类型判定扫描、扫描和扫描A BC扫描扫描扫描A BC波幅时间显示，一维信息深度位置剖面图，二维断面平面缺陷分布图，俯视图像--超声波检测图像处理技术滤波处理对比度增强边缘检测三维重构去噪、平滑、消除伪信号提高图像清晰度和分辨率提取缺陷边界和轮廓重建缺陷的三维形态缺陷尺寸测量和定位人工智能在超声波检测中的应用智能决策自动评定缺陷等级深度学习缺陷特征提取与分类模式识别识别典型缺陷特征数据挖掘从大量检测数据中获取规律超声波检测结果的解释和评估信号识别1区分缺陷信号和干扰信号缺陷表征2确定缺陷类型、尺寸、位置和形态危害评估3分析缺陷对结构完整性的影响合格判定4根据验收标准评定检测结果第九章超声波检测人员培训与资格认证基础培训理论知识和基本操作实践训练设备操作和检测技能资格考核笔试和实际操作考核持证上岗获得资格证书并定期复审超声波检测人员的分级三级人员技术管理、程序编制、培训指导1二级人员2独立检测、结果评定、报告编写一级人员3按程序操作、收集数据、初步判断超声波检测人员的培训体系培训项目一级二级三级理论学时4080120实践学时80160240工作经验个月个月个月3936复审周期年年年355超声波检测资格认证流程申请与审核提交申请并审核教育背景和工作经历理论考试通用知识和专业知识考核实际操作考核设备操作和样件检测考核视力检查近视力和色觉检查证书颁发与注册考核合格后颁发证书并注册总结与展望发展历程现状成就从简单探伤到智能化检测广泛应用于各行业质量控制人才需求未来趋势多学科复合型人才培养智能化、微型化、高分辨率。