超聲波檢測激光焊接缺陷原理

發(fā)布時間：2016-08-26 | 來源：星鴻藝激光焊接運營部 | 分享：

    超聲波檢測（ultrasonic testing，UT），是利用超聲波在介質(zhì)中傳播、衰減、反射等特性來進行探傷的，由于其本身的特點，在焊接自動無損檢測中得到了廣泛應(yīng)用。
   超聲波檢翻基本原理
    超聲波的傳播與衰減
    超聲波是一種機械波，其振動頻率大于20kHz。是機械振動在彈性介質(zhì)中的一種傳播過程。超聲波探傷是利用超聲波在探頭被檢材料中傳播時，根據(jù)材料的缺陷所顯示的聲學(xué)性質(zhì)對超聲波傳播的影響來探測缺陷的一種探傷方法。超聲波在傳播的過程中，由于介質(zhì)對聲波的衰減，以及聲波圖典型的超聲波探頭的聲場在傳播過程中的擴散，使得超聲波的能量臟著傳播距離的增加而減少。典型的超聲波探頭的聲場。
    超聲波的產(chǎn)生和傳播過程。將脈沖振蕩囂產(chǎn)生肭電壓加至探頭的晶片上，劉用壓電效應(yīng)產(chǎn)生超聲波，經(jīng)過耦合在被檢測物體中進行傳播。在傳播的過程中，遇到異質(zhì)界面（缺陷）會產(chǎn)生反射回波，網(wǎng)波到達晶片后被儀器接收、顯示或傳給計算機進行處理和識別。常規(guī)超聲檢測是以水平基線（x軸）表示距離或時間，用垂直于基線的偏轉(zhuǎn)（Y軸）表示幅度的一種信息顯示方法，也稱作A型顯示。常規(guī)超聲探傷中的波形觀察方法，顯示屏上缺陷回波的位置正比于缺陷在被檢測件中的位置。
    超聲波的界面行為
    當(dāng)超聲波垂直入射到由兩種不同介質(zhì)構(gòu)成的異質(zhì)界面上時，一部分超聲波（入射波）被反射；其余部分（透射波）將穿過界面繼續(xù)傳播，這兩部分的比率取決于界面兩側(cè)介質(zhì)的密度和超聲波在該介質(zhì)中的傳播速度（聲速）。例如，鋼和空氣兩者的密度和聲速相差很大，因此超聲波在其界面
上幾乎100%地反射；而鋼和水接觸時，88%的能量被反射，12%穿透界面。同時，反射比率的大小僅取決于二介質(zhì)聲阻抗2之差，而與何者為第一介質(zhì)無關(guān)。如上所述，如果探頭與被檢物之間有空氣時，超聲波是完全不能傳過去的，必須利用油或水等介質(zhì)（耦合荊）進行耦合。
    當(dāng)超聲波傾斜入射到界面上時，在界面上會產(chǎn)生反射和折射。折射波的方向與入射波方向一般是不相同的。超聲波傾斜入射到異質(zhì)界面時的行為，這里假設(shè)介質(zhì)I  （聲速c，）的聲阻抗小于介質(zhì)Ⅱ（聲速。2）的聲阻抗。此時，入射角。和折射角日是由兩種介質(zhì)中的聲速決定的。
    在焊縫探傷中多用斜探頭，即采用橫渡探傷，斜探頭就是利用上述原理制作的。從晶片發(fā)出的超聲波（縱波）傳人探頭內(nèi)的有機玻璃斜楔，傾斜人射到界面上（一般為有機玻璃和鋼）。當(dāng)選擇合適的入射角時，使得入射角大于縱波的臨界角（即縱波全部反射），此時，被檢物中只有橫波。
    超聲波探傷對于平面狀的缺陷，不管其厚度如何薄，只要超聲波是垂直入射的，就可以取得很高的反射回波。對于球形缺陷如氣孔，當(dāng)其尺寸較小時，難以獲得足夠的反射回波。超聲波探傷對鋼板的層疊、分層和裂紋缺陷的探傷分辨率都是很高的，面對單個氣孔的探傷分辨率則很低。超聲波探傷的靈敏度與使用的探傷面探頭頻率、儀器設(shè)備、被檢測件的材質(zhì)以及缺陷性質(zhì)和取向等有關(guān)。對缺陷種類的判斷（即定性）需要有熟練的技術(shù)和經(jīng)驗。

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