演示文稿無損檢測之超聲導波

演示文稿無損檢測之超聲導波當前第1頁\共有37頁\編于星期四\3點（優(yōu)選）無損檢測之超聲導波當前第2頁\共有37頁\編于星期四\3點超聲導波基本原理超聲導波的概念在無限均勻介質(zhì)中傳播的波稱為體波，體波有兩種:一種叫做縱波(或稱疏密波、無旋波、拉壓波、P波);一種叫做橫波(或稱剪切波、S波)，它們以各自的速度傳播而無波形混合。而在一彈性半空間表面處，或兩個彈性半空間表面處，由于介質(zhì)性質(zhì)的不連續(xù)性，超聲波經(jīng)過一次反射或透射而發(fā)生波形轉換。隨后，各種類型的反射波和透射波及界面波均以各自恒定的速度傳播，而傳播速度只與介質(zhì)材料密度和彈性性質(zhì)有關，不依賴于波動本身的特性。當前第3頁\共有37頁\編于星期四\3點當介質(zhì)中有多于一個的界面存在時，就會形成一些具有一定厚度的“層”。位于層中的超聲波將要經(jīng)受多次來回反射，這些往返的波將會產(chǎn)生復雜的波形轉換，并且波與波之間會發(fā)生復雜的干涉。若一個彈性半空間被平行于表面的另一個平面所截，從而使其厚度方向成為有界的，這就構成了一個無限延伸的彈性平板。位于板內(nèi)的縱波、橫波將會在兩個平行的邊界上產(chǎn)生來回的反射而沿平行板面的方向行進，即平行的邊界制導超聲波在板內(nèi)傳播。這樣的一個系統(tǒng)稱為平板超聲波導。在此板狀波導中傳播的超聲波即所謂的板波。板波是超聲無損檢測中最常用的一種導波形式，由20世紀初究無限大板中正弦波問題而得名。除此之外，圓柱殼、棒及層狀的彈性體都是典型的波導。其共同特性是由兩個或更多的平行界面存在而引入一個或多個特征尺寸〔如壁厚、直徑等)到問題中來。在波導中傳播的超聲波稱為超聲導波，在圓柱和圓柱殼中傳播的導波稱為柱面導波。當前第4頁\共有37頁\編于星期四\3點當前第5頁\共有37頁\編于星期四\3點當前第6頁\共有37頁\編于星期四\3點鋼管中超聲導波三種模態(tài)當前第7頁\共有37頁\編于星期四\3點超聲導波特性

相速度與群速度頻散是超聲導波的固有特性，主要表現(xiàn)為相速度與群速度的不一致性。所謂相速度，即指單一頻率波的傳播速度；而群速度即波群傳播能量的速度，即由一系列的波長和頻率不同的分波疊加而成的合成波，由于各個分波在介質(zhì)中傳播的相速度各不相同，則群波的波形隨時間變化，其振幅最大部分的運動速度成為群速度。也表現(xiàn)為不同頻率的波疊加形成合成波(波包)時，波包的波峰傳播的速度。真空中的相速度和群速度是相等的，但在能高度吸收或具有幾何彌散的介質(zhì)中，兩者則不同的。當前第8頁\共有37頁\編于星期四\3點相速度和群速度的關系

當前第9頁\共有37頁\編于星期四\3點頻散方程鋼板中的頻散方程在鋼板中，對于對稱模態(tài)，存在以下函數(shù)方程:其中：對于反對稱模態(tài):其中，d，Cp，CL，CT分別為板的厚度，蘭姆波的相速度，板中的縱波波速，板中的橫波波速，k為波數(shù)，其定義如下：k=2πf/CL，其中f為傳感器的中心頻率。當前第10頁\共有37頁\編于星期四\3點頻散曲線鋼板中相速度頻散曲線

鋼板中群速度頻散曲線當前第11頁\共有37頁\編于星期四\3點五、傳感器設計

傳感器的設計分為頻率選擇試驗和角度選擇試驗兩部分，設計制作了不同頻率和不同晶片尺寸的可變角探頭，通過測試不同材質(zhì)規(guī)格試樣上模擬裂紋的反射強度和波形，為傳感器設計提供頻率范圍和入射角度范圍。當前第12頁\共有37頁\編于星期四\3點探頭的研制

敏感元件的選取

探頭的背襯

探頭的外形設計

試驗驗證當前第13頁\共有37頁\編于星期四\3點超聲導波的激發(fā)當前第14頁\共有37頁\編于星期四\3點當前第15頁\共有37頁\編于星期四\3點AXUSAXUSCanbeusedonPLATESOrPIPES當前第16頁\共有37頁\編于星期四\3點EMATEMATCanbeinPLATESOrPIPESAXIALOrCIRCUMFERENTIAL當前第17頁\共有37頁\編于星期四\3點當前第18頁\共有37頁\編于星期四\3點WavePropagationPitsScatterSoundWaveThinningSpeedsUptheWaveAttenuationTransitTimeChange當前第19頁\共有37頁\編于星期四\3點TransmitterReceiver當前第20頁\共有37頁\編于星期四\3點10%20%30%40%50%當前第21頁\共有37頁\編于星期四\3點當前第22頁\共有37頁\編于星期四\3點當前第23頁\共有37頁\編于星期四\3點當前第24頁\共有37頁\編于星期四\3點當前第25頁\共有37頁\編于星期四\3點當前第26頁\共有37頁\編于星期四\3點當前第27頁\共有37頁\編于星期四\3點當前第28頁\共有37頁\編于星期四\3點當前第29頁\共有37頁\編于星期四\3點當前第30頁\共有37頁\編于星期四\3點當前第31頁\共有37頁\編于星期四\3點當前第32頁\共有37頁\編于星期四\3點當前第33頁\共有37頁\編于星期四\3點檢測系統(tǒng)的基本功能具有A型掃描超聲波探傷設備的全部功能和分析方法DAC曲線調(diào)校點數(shù)1—10點任選工作頻率：0.1—4.0MHZ具有可程控和可選擇的四通道方式和數(shù)據(jù)的實時記錄檢測數(shù)據(jù)實時存盤全漢化的WINDOWSXP用戶界面多窗口的圖形分析可事后分析、處理、測試任何位置范圍內(nèi)的探傷情況實時的A掃描顯示（單、雙、四通道方式可選）、掃查控制顯示事后A掃描顯示、B掃描顯示、C掃描顯示，3D顯示，各顯示方式可相互比較分析結果和檢測報告軟件，打印出分析結果和檢測報告掃查控制接口協(xié)調(diào)當前第34頁\共有37頁\編于星期四\3點