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超聲波探傷工作原理

利用材料及其缺陷的聲學性能差異對超聲波傳播的影響來檢驗材料內部缺陷的無損檢驗方法。現在廣泛采用的是觀測聲脈沖在材料中反射情況的超聲脈沖反射法，此外還有觀測穿過材料后的入射聲波振幅變化的穿透法等。常用的頻率在0.5～5MHz之間。

常用的檢驗儀器為A型顯示脈沖反射式超聲波探傷儀。根據儀器示波屏上反射信號的有無、反射信號和入射信號的時間間隔、反射信號的高度，可確定反射面的有無、其所在位置及相對大小。儀器的基本結構和原理見圖1。

超聲波在介質中傳播時有多種波型，檢驗中zui常用的為縱波、橫波、表面波和板波。用縱波可探測金屬鑄錠、坯料、中厚板、大型鍛件和形狀比較簡單的制件中所存在的夾雜物、裂縫、縮管、白點、分層等缺陷；用橫波可探測管材中的周向和軸向裂縫、劃傷、焊縫中的氣孔、夾渣、裂縫、未焊透等缺陷；用表面波可探測形狀簡單的制件上的表面缺陷；用板波可探測薄板中的缺陷。

在A型探傷儀的基礎上發展而成的B型、C型探傷儀，可得到不同方向反射面的信號，也可將B型、C型顯示組合以得到材料的內部反射面的三維顯示圖。

上述各種探傷儀均利用脈沖電信號激勵壓電換能器發射超聲波，但也可用渦流聲換能器來檢驗導電材料。這種換能器的換能過程在被探傷件表面進行，無須與材料接觸，也不需要耦合劑，就可檢驗表面粗糙和溫度高至500℃以上的金屬材料，在冶金工業中應用較多。

超聲波在材料中傳播，由于吸收和散射等，強度會衰減，因此測量在諸如真空自耗爐中熔煉的合金材料中的衰減，有可能無損地了解材料組織均勻性的情況。

脈沖反射式超聲波法同其他無損檢驗方法相比主要優點是：

1. 穿透能力強，探測深度可達數米
2. 靈敏度高，可發現與直徑約十分之幾毫米的空氣隙反射能力相當的反射體
3. 在確定內部反射體的位向、大小、形狀及性質等方面較為準確
4. 僅須從一面接近被檢驗的物體
5. 可立即提供缺陷檢驗結果
6. 操作安全,設備輕便

主要缺點是：

1. 要由有經驗的人員謹慎操作
2. 對粗糙、形狀不規則、小、薄或非均質材料難以檢查
3. 對所發現缺陷作十分準確的定性、定量表征仍有困難

參考書目

日本學術振興會製鋼第19委員會編：《超音波探傷法》 改訂新版日刊工業新聞社 東京 1974