超声波探测精选PPT.ppt

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1、超声波探测第1页，此课件共36页哦 超声波是弹性介质中的一种机械波。人耳能听到的声音范围在20Hz-20000Hz，这一范围的声音频率称为音频，低于20Hz的声音叫次声，高于20000Hz的声音称为超声，正常的人听不见超声和次声。第 1 节 超声波方法原理一、超声波第2页，此课件共36页哦二、基本参量 描述超声波波动特性的基本物理量有：声速c、频率f、波长、周期T、角频率。其中频率和周期是由波源决定的，声速与传声介质的特性和波型有关。第3页，此课件共36页哦三、超声波分类第4页，此课件共36页哦 1）超声波的波型超声波的波型是介质质点的振动方向与波的传播方向的关系。按波型可分为纵波、横波、表面

2、波和板波等第5页，此课件共36页哦板波（兰姆波）：在板厚和波长相当的弹性薄板中传播的超声波。板波传播时声场遍及整个板的厚度。薄板两表面质点的振动为纵波和横波的组合，质点振动的轨迹为一椭圆，在薄板的中间也有超声波传播。板波按其传播方式又可分为对称型（S型）和非对称型（A型）两种，这是由质点相对于板的中间层作对称型还是非对称型运动来决定的。第6页，此课件共36页哦(a)对称型；(b)非对称型 第7页，此课件共36页哦2)超声波的波形 根据波阵面的形状(波形)，可将超声波分为平面波、柱面波和球面波等。将同一时刻介质中振动相位相同的所有质点所连成的面称为波阵面平面波即波阵面为平面的波，而柱面波的波阵面

3、为同轴圆柱面，球面波的波阵面为同心球面。第8页，此课件共36页哦波线、波前与波阵面(a)平面波；(b)柱面波；(c)球面波 第9页，此课件共36页哦3）连续波与脉冲波 连续波是介质中各质点振动时间为无穷时的波。脉冲波是质点振动时间很短的波，超声检测中最常用的是脉冲波。第10页，此课件共36页哦四、介质的声参量 1）声速表示声波在介质中传播的速度，它与超声波的波型有关，但更依赖于传声介质自身的特性。是一个表征介质声学特性的参量。材料的声速，对于缺陷的定位和定量分析有重要的意义。第11页，此课件共36页哦 2）声衰减系数超声波的衰减指的是超声波在材料中传播时，声压或声能随距离的增大逐渐减小的现象。

4、引起衰减的原因主要有三个方面：一是声束的扩散；二是由于材料中的晶粒或其他微小颗粒引起声波的散射；三是介质的吸收。第12页，此课件共36页哦 介质中超声波的衰减系数与超声波的频率关系密切，通常情况下，衰减系数随频率的增高而增大。单位为dBmm(分贝毫米)。第13页，此课件共36页哦超声波在介质中的传播特性1.1.超声波垂直入射到平界面上的反射和透射超声波垂直入射到平界面上的反射和透射当当超超声声波波垂垂直直入入射射到到两两种种介介质质的的界界面面时时，一一部部分分能能量量透透过过界界面面进进入入第第二二种种介介质质，成成为为透透射射波波(声声强强为为It)It)，波波的的传传播播方方向向不不变变

5、；另另一一部部分分能能量量则则被被界界面面反反射射回回来来，沿沿与与入入射射波波相相反反的的方方向向传传播播，成成为为反反射射波波(声声强强为为Ir)Ir)。声声波波的的这这一一性性质质是是超超声声波检测缺陷的物理基础。波检测缺陷的物理基础。第14页，此课件共36页哦超声波垂直入射于平界面的反射与透射超声波垂直入射于平界面的反射与透射 第15页，此课件共36页哦通通常常将将反反射射波波声声压压PrPr与与入入射射波波声声压压P0P0的的比比值值称称为为声声压压反反射射率率r r，将透射波声压，将透射波声压PtPt和和P0P0的比值称为声压透射率的比值称为声压透射率t t。Z1 Z1为第一种介质

6、的声阻抗；为第一种介质的声阻抗；Z2Z2为第二种介质的声阻抗。为第二种介质的声阻抗。第16页，此课件共36页哦为为了了研研究究反反射射波波和和透透射射波波的的能能量量关关系系，引引入入声声强强反反射射率率R R和和声声强强透透射射率率T T两两个个量量。R R为为反反射射波波声声强强(Ir)(Ir)和和入入射射波波声声强强(I0)(I0)之之比；比；T T为透射波声强为透射波声强(It)(It)和入射波声强和入射波声强(I0)(I0)之比。之比。第17页，此课件共36页哦两次穿透界面时透射率的大小，决定着接收信号的强弱。因此，两次穿透界面时透射率的大小，决定着接收信号的强弱。因此，将声压沿相反

7、方向两次穿过界面时总的透射率称为声压往返透过将声压沿相反方向两次穿过界面时总的透射率称为声压往返透过率率(tp)(tp)，其数值等于两次穿透界面的透射率的乘积，其数值等于两次穿透界面的透射率的乘积第18页，此课件共36页哦第19页，此课件共36页哦五、超声波检测方法1.1.超声检测设备和器材超声检测设备和器材超超声声检检测测设设备备和和器器材材包包括括超超声声波波检检测测仪仪、探探头头、试试块块、耦耦合合剂剂和和机机械械扫扫查查装装置置等等。超超声声检检测测仪仪和和探探头头对对超超声声检检测测系系统统的的性性能能起起着着关关键键性性的的作作用用，是是产产生生超超声声波波并并对对经经材材料料中传

8、播后的超声波信号进行接收、处理、显示的部分。中传播后的超声波信号进行接收、处理、显示的部分。第20页，此课件共36页哦第21页，此课件共36页哦2.2.超声波探头超声波探头（1 1）超超声声波波探探头头的的作作用用。超超声声波波探探头头用用于于实实现现声声能能和和电电能能的互相转换。它是利用压电晶体的正、逆压电效应进行换能的。的互相转换。它是利用压电晶体的正、逆压电效应进行换能的。（2 2）常常用用超超声声波波探探头头的的类类型型。最最常常用用的的是是接接触触式式纵纵波波直直探探头头、接触式横波斜探头、双晶探头、水浸探头与聚焦探头等。接触式横波斜探头、双晶探头、水浸探头与聚焦探头等。第22页，

9、此课件共36页哦(a)(a)纵波直探头；纵波直探头；(b)(b)横波斜探头；横波斜探头；(c)(c)双晶探头双晶探头 第23页，此课件共36页哦2424第第 2 节节 钻孔灌注桩质量检测钻孔灌注桩质量检测第24页，此课件共36页哦2525声测管布置示意图第25页，此课件共36页哦2626声测管安装示意图第26页，此课件共36页哦2727缺陷范围的确定（一）第27页，此课件共36页哦2828缺陷范围的确定（二）第28页，此课件共36页哦2929检测要点：考虑声测管壁和水对声时的延迟。发射与接收换能器同步移动，移距250-400mm。随机抽取10-20%的测点复测第29页，此课件共36页哦3030

10、缺陷判定：概率判据(一)：1.声时平均值与声时 2倍标准差之和2.声幅(以dB为单位)平均值减去 6dB。第30页，此课件共36页哦3131缺陷判定：概率判据(二)：3.复测声时相对标准差应小于 5%复测声幅相对标准差应小于10%相对标准差：4.也可按混凝土不密实区的缺陷判定 方法判定。第31页，此课件共36页哦3232缺陷判定：斜率法声时深度曲线（t-h 曲线）上斜率与相邻测点声时的乘积（相当于相邻测点的声时差的平方与测点移距之比）这是一个对缺陷边沿敏感的量，配合声时或声幅判据使用第32页，此课件共36页哦3333缺陷判定：斜率法第33页，此课件共36页哦3434缺陷判定：声时声幅联判第34页，此课件共36页哦3535钻孔灌注桩混凝土等级第35页，此课件共36页哦3636钻孔灌注桩桩身完整性评价第36页，此课件共36页哦