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超聲波檢測原理
無損檢測是在不損壞工件或原材料工作狀態(tài)的前提下，對被檢驗(yàn)不見的表面和內(nèi)部質(zhì)量進(jìn)行檢查的一種檢測手段，Nondestructive Testing（縮寫NDT）。超聲波檢測也叫超聲檢測、超聲波探傷，是無損檢測的一種。
機(jī)械振動在介質(zhì)中的傳播過程叫做波，人耳能夠感受到頻率高于16赫茲，低于20000赫茲的彈性波，所以在這個頻率范圍內(nèi)的彈性波又叫聲波。頻率小魚10赫茲的彈性波又叫次聲波，頻率高于20000赫茲的彈性波叫做超聲波。次聲波和超聲波人耳都不能感受。
超聲波的特點(diǎn)：
1、超聲波聲束能集中在特定的方向上，在介質(zhì)中沿直線傳播，具有良好的指向性。
2、超聲波在介質(zhì)中傳播過程中，會發(fā)生衰減和散射。
3、超聲波在異種介質(zhì)的界面上將產(chǎn)生反射、折射和波型轉(zhuǎn)換。利用這些特性，可以獲得從缺陷界面反射回來的反射波，從而達(dá)到探測缺陷的目的。
4、超聲波的能量比聲波大得多。
5、超聲波在固體中的傳輸損失很小，探測深度大，由于超聲波在異質(zhì)界面上會發(fā)生反射、折射等現(xiàn)象，尤其是不能通過氣體固體界面。如果金屬中有氣孔、裂紋、分層等缺陷（缺陷中有氣體）或夾雜，超聲波傳播到金屬與缺陷的界面處時，就會全部或部分反射。反射回來的超聲波被探頭接收，通過儀器內(nèi)部的電路處理，在儀器的熒光屏上就會顯示處不同高度和有一定間距的波形?？梢愿鶕?jù)波形的變化特征判斷缺陷在工件重的深度、位置和形狀。
超聲波探傷優(yōu)點(diǎn)是檢測厚度大、靈敏度高、速度快、成本低、對人體無害，能對缺陷進(jìn)行定位和定量。超聲波探傷對缺陷的顯示不直觀，探傷技術(shù)難度大，容易受到主客觀因素影響，以及探傷結(jié)果不便于保存，超聲波檢測對工作表面要求平滑，要求富有經(jīng)驗(yàn)的檢驗(yàn)人員才能辨別缺陷種類、適合于厚度較大的零件檢驗(yàn)，使超聲波探傷也具有其局限性。
超聲波檢測技術(shù)作為無損檢測技術(shù)的重要手段之一，在其發(fā)展過程中起著重要的作用，它提供了評價(jià)固體材料的微觀組織及相關(guān)力學(xué)性能、檢測其微觀和宏觀不連續(xù)性的有效通用方法。由于其信號的高頻特性，超聲波檢測早期僅使用模擬量信號的分析，大部分檢測設(shè)備僅有A掃描形式，需要通過有經(jīng)驗(yàn)的無損檢測人員對信號進(jìn)行人工分析才能得出正確的結(jié)論，對檢測和分析人員的要求較高，因此，人為因素對檢測的結(jié)果影響較大，波形也不易記錄和保存，不適宜完成自動化檢測。
八十年代后期，由于計(jì)算機(jī)技術(shù)和高速器件的不斷發(fā)展，使超聲波信號的數(shù)字化采集和分析成為可能。目前國內(nèi)也相繼出現(xiàn)了各類數(shù)字化超聲波檢測設(shè)備，并已成為超聲波檢測的發(fā)展方向。但是，這些設(shè)備也僅停留在超聲波檢測頻率較低的頻段的信號處理上，主要是受到高速A/D和高速存儲技術(shù)的限制。
為了減少人為因素對檢測結(jié)果的影響，使波形能記錄和保存，并達(dá)到檢測結(jié)果的直觀性，需實(shí)現(xiàn)超聲波檢測分析和成像處理，這就要求實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的高速采集和大數(shù)據(jù)量緩沖。因此，開展數(shù)據(jù)高速采集技術(shù)的研究和實(shí)現(xiàn)是非常必要的，它是能否實(shí)現(xiàn)超聲波檢測分析和成像處理的關(guān)鍵技術(shù)之一。
目前國內(nèi)外在超聲波檢測領(lǐng)域都向著數(shù)字化方向發(fā)展，數(shù)字式超聲波檢測儀器的發(fā)展速度很快。國內(nèi)近幾年也相繼出現(xiàn)了許多數(shù)字式超聲波儀器和分析系統(tǒng)。
上對超聲波檢測數(shù)字化技術(shù)的研究非常重視，國外生產(chǎn)類似產(chǎn)品和研究的公司有美國的泛美（PANAMETRICS）公司、METEC公司，加拿大的R/DTECH公司，德國的K-K公司、法國的SOFRATEST公司和西班牙的TECNATOM公司等等，上述這些公司生產(chǎn)的超聲波檢測采集、分析和成像處理系統(tǒng)的技術(shù)水平較高，在世界上處于水平。
國外已把100MHZ以上采樣頻率的高速A/D技術(shù)用于超聲波信號的采集，大容量緩沖技術(shù)也達(dá)到一定的水平，信號的分析和成像處理已實(shí)現(xiàn)A、B、C掃描。雖然國內(nèi)已開展這方面的研究與開發(fā)，但是在技術(shù)應(yīng)用上還是存在一定的差距。
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