理论教育 超声检测方法中的波型分类及应用介绍

超声检测方法中的波型分类及应用介绍

时间:2023-06-17 理论教育 版权反馈
【摘要】:根据波型,超声检测方法可分为纵波法、横波法、表面波法、板波法和爬波法等,下面分别做简要介绍。纵波法检测时,波束垂直入射至试件探测面,以不变的波型和方向在试件内传播。表面波法主要用于表面光滑的试件的表面和近表面缺陷检测,其检测深度小于两倍波长,实际检测的有效深度为一个波长左右,例如钢中2.5MHz表面波可探测的有效深度约为1.2mm。

超声检测方法中的波型分类及应用介绍

根据波型,超声检测方法可分为纵波法、横波法、表面波法、板波法和爬波法等,下面分别做简要介绍。

1.纵波法

利用直探头产生的超声纵波进行检测的方法,称为纵波法。纵波法检测时,波束垂直入射至试件探测面,以不变的波型和方向在试件内传播。因此人们又把纵波法称为垂直入射法,简称垂直法。

该方法主要用于铸件、锻件、轧材及其制品的检测,对与探测面平行的缺陷检出效果最佳。在同一介质中传播时,纵波速度大于其他波型的速度,穿透能力强,晶界反射或散射的敏感性较差,因此与其他波型相比,可探测工件的厚度较大,而且可用于粗晶材料的检测。

纵波法又可分为单晶探头反射法、穿透法和双晶探头反射法。

2.横波法

利用横波进行检测的方法,称为横波法。

晶片产生的纵波通过楔块、耦合剂等介质倾斜入射至试件探测面,经过波型转换便产生横波。横波是以一定角度倾斜入射至被检工件内的,所以又称斜射法。

横波法主要用于焊缝、管材的检测。另外,在对其他工件检测时,经常会遇到垂直法不易发现的某些缺陷,这时也可将横波法作为一种辅助的检测手段对其进行检测。横波法检测如图4-2c、d所示。

3.表面波法

利用表面波检测工件的方法,称为表面波法。(www.daowen.com)

频率相同时表面波波长最短,衰减最大。同时,它仅沿表面传播,对于表面上的覆层、油污、不光洁等反应敏感,并被大量地衰减。利用此特点可通过手沾油在声束传播方向上进行触摸并观察缺陷回波高度的变化,对缺陷定位。另一方面,当利用横波法或纵波法检测时,也可通过这种方法来排除表面波的干扰。

表面波法主要用于表面光滑的试件的表面和近表面缺陷检测,其检测深度小于两倍波长,实际检测的有效深度为一个波长左右,例如钢中2.5MHz表面波可探测的有效深度约为1.2mm。

4.板波法

利用板波(Lamb波)进行检测的方法,称为板波法。板波法主要用于薄板、薄壁管等形状简单的试件检测。板波检测可以发现内部和表面缺陷,其检出灵敏度与仪器设备及波的形式有关。

5.爬波法

当纵波以第一临界角附近的角度入射于两种介质的界面时,根据几何声学推导出的结论,即根据斯涅尔定律可知,此时纵波沿第二介质的表面传播。但实际上由于声波波动性,此时纵波的峰值传播方向与表面的夹角并不是0°,而是10°~20°,该峰值纵波被称为爬波,且该角度的实测值与fD值有关,这里f为声波频率,D为探头晶片直径。从而可通过选择fD值,来改变对表面附近缺陷的敏感程度。爬波法适宜于检测靠近表面且与表面成一定夹角的缺陷。爬波沿近表面传播,对于表面上的覆层、油污、不光洁等反应不如瑞利波敏感,因此爬波检测时对工件表面的精度要求比瑞利波低。爬波的产生及声场指向性如图4-3所示。

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图4-3 爬波的产生及声场指向性示意图

6.导波法

除前述的板波法检测以外,导波常用于管道检测。超声导波检测技术利用低频扭曲波或纵波可对管路、管道进行长距离检测,包括对于地下埋管不开挖状态下的长距离检测。

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