超聲材料分析介紹

超聲無損檢測是一種多功能的技術，它能應用於各種材料分析應用。在厚度測量、探傷、以及聲學成像方麵雖然超聲無損檢測可能更為人所知，高頻聲波也可用於分辨和評定固體和液體的基本的機械、結構、或者複合性能。超聲材料分析基於一個基本的物理原理：任意一個波的運都受到它傳播路徑上的媒質的影響。因此，改變四個易於測量參數中的一個或者多個

原理：超聲波NDT采用20 KHz到100 MHz的頻率範圍，大多數工作在500 KHz到20 MHz之間進行。不管振動是縱波還是橫波模式一般都被采用，同樣的在一些*應用中采用表麵（瑞利）波和板（蘭姆）波。由於短波長在它們穿透的介質中更容易響應變化，許多材料分析應用受益於使用測試件支持的高頻率。生脈衝通常通過已經聲耦合到被測材料上的壓電探頭產生和接收。在大多數案例中，單個探頭偶喝道被測件的一側，同時提供發射和接收（脈衝/回波模式），雖然在一些高衰減和散射材料的情況下，分開發射和接收探頭在部件的相對側被使用（穿透模式）。一個聲波產生通過激發探頭，用電壓脈衝或者持續波刺激的方式。聲波穿過被測材料，要麽從另一側發射會生源點（脈衝/回波），要麽被改點的另一個探頭吸收（通過傳輸）。接收到的信號隨後被放大和分析。多種商業儀器可用於這個目的，采用模擬和數字信號處理。

相對其他材料分析方法，超聲波測試的重大突破是它可以經常的在線或者離線進行。高頻聲波可以經常順利的發射進或者出移動的材料，不需要直接接觸，使用水浴或者水流作為耦合劑。測量也可以在密閉容器內進行，通過耦合聲波能量穿透壁。因為聲波穿透測試塊，材料性能被整體測量，而不是隻在表麵。通過使用選擇的閘門來分析多層結構，多種材料結構的一層有時候是有可能的。

典型的測量參數典型的為以下的一個或者更多：

1.聲速/脈衝傳播時間：聲速通常是*容易測量的超聲波參數。聲波在純介質中的速度直接的涉及彈性模量和密度；不管彈性或者密度的變化都會影響脈衝通過一個給定厚度試塊的傳播時間。加之，不均勻性的變化程度也可能對聲速有影響。

2.衰減：聲波能量在不同的材料中以不同的速度被吸收或者衰減，以一種複雜的方式交互式的被密度，硬度，粘性和分子結構所影響。在一個給定材料中衰減通常隨頻率的增加而增加。

3.散射：聲波從不同材料的分界麵反射回來。顆粒結構，纖維定向作用，多孔性，粒子濃度的改變，和其他微觀結構的變化能影響散射信號幅度，方向和頻譜。散射影響可以間接地通過觀察底麵回波或者穿透信號的幅度變化來監視。

4.頻譜：**材料趨向於一定程度上作為一個低通道濾波器，相對低頻部分，更多的消弱或者散射寬帶聲波的高頻部分。因此，選擇的穿過被測材料的寬帶脈衝*頻率部分的變化分析可以跟蹤上麵描述的衰減和散射的綜合影響。

在一些超聲應用中，超聲波數據，譬如速度可以直接用來計算性能，譬如彈性模量。在其他應用中，超聲波測試是一種對比技術，為了對給定的應用建立一個測試協議，就必須要用試驗的方法評價參考標準塊，以再現定量的材料情形範圍。由於這樣的標準，記錄怎樣聲波傳播參數隨*的材料性能變化而變化成為可能，然後根據時基信息，鑒定或者預報測試樣塊中相似的改變成為可能。

設備：很多超聲波儀器都可以用於材料分析應用。聲速可以通過簡單的手持式超聲波測厚儀來測量，同時聲速，衰減和散射影響都可以用現代化的數字式探傷儀來觀察。脈衝發生/接收器配以適當的輔助設備和有軟件支持的超聲波成像係統可以用來**這些性能，同時也可以進行頻譜分析測試。需要關於*應用儀器和探頭的推薦信息，請聯係麻豆精品视频在线观看。

應用：下麵是一些*材料分析應用的概述，超聲波技術被使用及證明。廣泛的討論，同樣的這個科目的一個參考書目，可以在ASNT1和Lynnworth2中找到。**書都推薦作為進一步的詳細信息來源，關於測試程序和*儀器需求。

彈性模量：純的，非分散材料的楊氏模量和剪切模量可以通過縱波聲速和橫波聲速（結合材料密度）來計算。使用波導經常允許在高溫下測量。

鑄鐵的結核狀態：鑄鐵的石墨濃度和它的外形和形態可以通過速度測量來定量。

環氧和混凝土的**率：當它們硬化時這些材料的聲速會改變；因此聲速測量可以關聯**程度。混凝土測試通常需要接近**側用於穿透耦合。

液體濃度：在給定的溫度下不同聲速的兩種液體混合比例可以關聯到溶液的聲速。

泥漿密度：泥漿的液體/固體混合比例，像在給定溫度下鑽探泥漿和紙漿可以關聯到聲速和/或衰減。

陶瓷密度：綠色或者燒製陶瓷的密度均勻可以依靠聲速測量來檢驗。

食品：很多的測試已經被報告，包括雞蛋和馬鈴薯的年限，水果的成熟度，牛肉的脂肪含量，牛奶固體物的百分數。通常這些測試都是非破壞和非汙染的。

塑料聚合：在塑料和其他聚合物中，分子結構變化，比如聚合鏈的長度或者方向，經常導致相應的在聲速和/或衰減上的變化。

粒子或氣孔大小和分配：在固體或液體媒質中的粒子或氣孔的大小或分布將影響散射聲波的幅度和頻率。


金屬中的晶粒大小：在鋼中、鑄鐵、鋁以及其他金屬晶粒大小或方向性的改變將導致散射超聲的幅度、方向、和/或頻率範圍的改變。

固體不同軸向的各向異性：固體中聲速、散射、和/或衰減的變化可用於鑒定和評定各向異性。


在鋼中容器淬水的深度：高頻橫波反向散射技術可用於測量容器淬水的深度。

溫度測量：通過監控在一種參考煤質中聲速的變化，超聲溫度測量法已經用於測量**溫度（超出3，000攝氏度）