7、超聲探傷實(shí)驗(yàn)

超聲探傷大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)（二）深圳大學(xué)大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)中心2024.9.2601實(shí)驗(yàn)背景目錄02實(shí)驗(yàn)?zāi)康?3實(shí)驗(yàn)原理04實(shí)驗(yàn)內(nèi)容05實(shí)驗(yàn)要求04實(shí)驗(yàn)儀器1、實(shí)驗(yàn)背景

超聲波是頻率高于20KHZ的聲波，超聲波在自然界和日常生活中十分常見(jiàn)，如蝙蝠利用超聲導(dǎo)航，部分動(dòng)物的叫聲能達(dá)到超聲1、超聲波在介質(zhì)中具有良好的指向性。2、超聲波在介質(zhì)中會(huì)發(fā)生衰減和散射。3、超聲波在固體中的傳輸損失很小，探測(cè)深度大；4、超聲波在異質(zhì)界面上會(huì)發(fā)生反射、折射等現(xiàn)象。如果金屬中有氣孔、裂紋、分層等缺陷，超聲波傳播到有缺陷的界面處時(shí)，發(fā)生反射、折射、衰減等，根據(jù)反射或透射的波形變化特征判斷缺陷在工件中的深度、位置和形狀

。2、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?1、了解超聲波探傷原理；02、測(cè)量超聲波的縱波速度；03、測(cè)量橫波速度；04、測(cè)量材料的楊氏模量和泊松比；05、探測(cè)材料中的缺陷位置。3、實(shí)驗(yàn)原理超聲波在介質(zhì)中傳播可以有不同的波型，通常有如下三種:橫波：質(zhì)點(diǎn)的振動(dòng)方向與波的傳播方向垂直縱波：縱波中，質(zhì)點(diǎn)的振動(dòng)方向與波的傳播方向在同一條直線(xiàn)上。表面波：是沿著固體表面?zhèn)鞑サ木哂锌v波和橫波的雙重性質(zhì)的波。壓電效應(yīng)

某些固體物質(zhì)，在壓力（或拉力）的作用下產(chǎn)生變形，從而使物質(zhì)本身極化，在物體相對(duì)的表面出現(xiàn)正、負(fù)束縛電荷，這一效應(yīng)稱(chēng)為壓電效應(yīng)

當(dāng)一個(gè)不受外力的石英晶體受電場(chǎng)作用，其正負(fù)離子向相反的方向移動(dòng)，于是產(chǎn)生了晶體的變形，輸出電壓信號(hào)，這一效應(yīng)是逆壓電效應(yīng)。逆壓電效應(yīng)

超聲波的產(chǎn)生是逆壓電效應(yīng)；超聲波的接受是壓電效應(yīng)縱波速度測(cè)量原理h:厚度vl:材料中縱波的聲速t0:一次回波時(shí)間t1:二次回波時(shí)間探頭材料缺陷d超聲實(shí)驗(yàn)儀示波器t0t1測(cè)量試件的厚度d，根據(jù)底面反射波的時(shí)間差，可測(cè)縱波速度:（1）3、實(shí)驗(yàn)原理探傷原理斜探頭測(cè)量法橫波聲速R2：大圓半徑t0：小圓回波時(shí)間t1：大圓回波時(shí)間通過(guò)圓弧型材料的回波的時(shí)間，可測(cè)量聲波在材料中的橫波速度。反射折射3、實(shí)驗(yàn)原理斯特令折射定律t0t1

通過(guò)測(cè)量介質(zhì)的縱波聲速和橫波聲速，可以計(jì)算介質(zhì)的彈性常數(shù)。材料參數(shù)測(cè)量縱波聲速橫波聲速在各向同性的固體材料中,超聲波傳播的特征方程：

楊氏模量泊松比

楊氏模量:固體在外力作用下，變形時(shí)的應(yīng)力與應(yīng)變之比,一般用E表示。

3、實(shí)驗(yàn)原理4、實(shí)驗(yàn)儀器探頭1、采用2.5MHz的超聲探頭；2、采用脈沖波作為激勵(lì)信號(hào)。3、采用示波器觀(guān)測(cè)信號(hào)。超聲直探頭水盆示波器樣品探頭盒實(shí)驗(yàn)儀直尺超聲斜探頭4、實(shí)驗(yàn)儀器發(fā)射/接受：接到超聲波探頭射頻：接到示波器1通道（或者2通道）觸發(fā)：接到示波器的外觸發(fā)（外觸發(fā)在示波器后面）衰減：接直探頭的時(shí)候調(diào)到約70到90；接斜探頭的時(shí)候調(diào)到約20-504、實(shí)驗(yàn)儀器

ABC

DABC5、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容5.1熟悉儀器

5、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容5.2測(cè)量鋁塊中縱波的聲速

一次回波和二次回波示意圖發(fā)射波一次回波二次回波5、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容5.3橫波速度測(cè)量找到超聲波回波最大的位置t0t1測(cè)量?jī)蓚€(gè)波之間的時(shí)間間距

5、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容5.4用直探頭孔位測(cè)量D孔的深度

無(wú)缺陷第一次回波時(shí)間(us)孔隙第一次回波時(shí)間(us)時(shí)間差(us)聲速(mm/us)孔隙距底面位置(mm)22.7614.548.226.41926.382123.1214.488.646.41927.730122.914.428.486.41927.216623.2214.58.726.41927.986823.1414.488.666.41927.7943

1號(hào)

平均值

27.4225.4