探讨超声波探伤原理及方法

　　具有较强穿透力的超声波是一种较为常见的机械波可在绝大多数介质中传播，超声波传播过程中所具有的自身优势包括：传播过程中能量损伤较少;传播距离远;穿透力强。超声波是工业生产中判断工件内部是否存在缺损的常用检查方法之一，具有较高的经济应用价值。

一、超声波探伤原理

　　波长、频率、波速是机械波的主要参数，波长是指同一波线上相邻两震动相位相同的质点间的距离以单位米(m)表示。频率是指波动中任一给定点在1秒钟内所通过的完整波的个数，常用单位赫兹(Hz)表示。单位时间内波所传播的距离即为波速，使用m/s表示。

　　弹性介质中传播的机械波包括次声波、声波、超声波，其传播频率差异是以上三种波的主要区别。声波是指可以引起人听觉的频率在20-20000Hz的波;次声波是指频率在20Hz以下的波;超声波是指频率超过20000Hz以上的波。

　　这三种波中超声波的频率是Z高的，具有与广波一样良好的方向性，其定性发射的特点利于被检材料缺陷被及时发现。与一般声波能量比较超声波能量俱佳，这主要是超声波能量与频率平方成正比有关。超声波的高能量可在在界面上产生反射、折射与波型转换。其次超声波还可以在介质中做直线传播，与界面相遇时能发生反射、折射与波型转换。

二、超声波探伤方法

　　超声检测方法按原理分类可分为脉冲反射法和衍射时差法。

　　1、脉冲反射法

　　脉冲反射法的工作原理是利用探头所发射出去的脉冲波到被检工件内来发现工件内部缺陷，进一步观察工件底面反射波情况。缺陷回波法、底波高度法、多次底波法是脉冲反射法的常见几种检测方法。

　　利用仪器示波屏上所示的缺陷进行判断的方法即为缺陷回波法，缺陷定位主要通过回波传播时间来完成，使用回波幅度定量缺陷。

　　底波高度法是指利用底面回波高度变化判断工件缺陷情况的一种检测方法，同样投影大小的缺陷能被同样指示出来且不会出现盲区是底波高度法的一大特色之一，但该种检测方法对工件检测面与底面平行的要求较高，利用该方法检测虽然能保持缺陷定位定量不变但灵敏度较低，在实际应用中被独立使用的应用率低，仅作为一项辅助检查手段。

　　超声波在透入工作超声波能量较大而工作厚度较小时可在检测面与底面发生多次反复传播，超声波损耗会在工件发生缺陷的条件下增加，底层回波次数降低，各次底面回波高度依次衰减的规律被打破而出现缺陷回波，结合多次面回波变化判断工件缺陷的方法即为多次底波法。厚度不大、性状简单、检测面与底面平行的工件使用多次底波法检测是Z合适的。

　　2、衍射时差法

　　衍射时差法，通过缺陷部位衍射波信号判断和量测缺陷尺寸是衍射时差法的基本工作原理。纵波斜探头与一发一射模式在实际应用中Z为普遍。波与障碍物或小孔相遇后以散射继续传播的一种现象是科学界对衍射现象的一种合理解释。

　　一发一收两个宽带窄脉冲探头是衍射技术常采用的探头形式，在焊缝ZX线两侧对称分布两个探头，非聚焦纵波从探头中发射出以一定角度到达被检工件中，接受探头将部分沿近表面传播的波束接收，缺陷位置与自身高度被接收探头利用接受缺陷的衍射信号确定。直通波在工件内部无缺陷的条件下首先到达接收探头，其次是底面反射波。若工件内部存在缺陷，缺陷处产生的衍射波会被接收探头接收到，其次是缺陷部位与底面波型转换产生的横波，该类波到达接受探头的时间迟于底面反射波。

三、超声成像方法

　　利用超声波获得物体可见图像的方法是超声成像的基本原理。因其声波可以穿透很多不透光物，故而声波可以获得物体内部结构声学特性信息。

　　物体内部声学特性信息通过超声成像技术转变为人眼可见图像，物体的超声图像使内部信息更加直观化，真实反映物体内部情况，具有较高复现性与可靠性，实现了对缺陷进行定量动态监测的目的。

四、小结

　　超声波在探伤应用中发挥着重要作用，该项技术日趋完善成熟，被广泛应用于工业生产工件内部缺陷探查中，为提高工业生产效率提供有价值的参考依据，是当下工业生产中应用Z为普遍的一项重要检查技术。

　　在材料工业中超声探伤技术占据着重要位置，凭借其高精确性在实践应用中取的优异效果，受到人们广泛好评与推崇，作为材料工业中GX工艺之一的超声波探伤在未来发展中前景一片良好，有望成为一项重要科学技术被广泛开发服务于人类社会，降低生产成本，提高生产效益。