超聲波檢測激光焊接缺陷原理

發布時間：2016-08-26 | 來源：星鴻藝激光焊接運營部 | 分享：

    超聲波檢測（ultrasonic testing，UT），是利用超聲波在介質中傳播、衰減、反射等特性來進行探傷的，由于其本身的特點，在焊接自動無損檢測中得到了廣泛應用。
   超聲波檢翻基本原理
    超聲波的傳播與衰減
    超聲波是一種機械波，其振動頻率大于20kHz。是機械振動在彈性介質中的一種傳播過程。超聲波探傷是利用超聲波在探頭被檢材料中傳播時，根據材料的缺陷所顯示的聲學性質對超聲波傳播的影響來探測缺陷的一種探傷方法。超聲波在傳播的過程中，由于介質對聲波的衰減，以及聲波圖典型的超聲波探頭的聲場在傳播過程中的擴散，使得超聲波的能量臟著傳播距離的增加而減少。典型的超聲波探頭的聲場。
    超聲波的產生和傳播過程。將脈沖振蕩囂產生肭電壓加至探頭的晶片上，劉用壓電效應產生超聲波，經過耦合在被檢測物體中進行傳播。在傳播的過程中，遇到異質界面（缺陷）會產生反射回波，網波到達晶片后被儀器接收、顯示或傳給計算機進行處理和識別。常規超聲檢測是以水平基線（x軸）表示距離或時間，用垂直于基線的偏轉（Y軸）表示幅度的一種信息顯示方法，也稱作A型顯示。常規超聲探傷中的波形觀察方法，顯示屏上缺陷回波的位置正比于缺陷在被檢測件中的位置。
    超聲波的界面行為
    當超聲波垂直入射到由兩種不同介質構成的異質界面上時，一部分超聲波（入射波）被反射；其余部分（透射波）將穿過界面繼續傳播，這兩部分的比率取決于界面兩側介質的密度和超聲波在該介質中的傳播速度（聲速）。例如，鋼和空氣兩者的密度和聲速相差很大，因此超聲波在其界面
上幾乎100%地反射；而鋼和水接觸時，88%的能量被反射，12%穿透界面。同時，反射比率的大小僅取決于二介質聲阻抗2之差，而與何者為第一介質無關。如上所述，如果探頭與被檢物之間有空氣時，超聲波是完全不能傳過去的，必須利用油或水等介質（耦合荊）進行耦合。
    當超聲波傾斜入射到界面上時，在界面上會產生反射和折射。折射波的方向與入射波方向一般是不相同的。超聲波傾斜入射到異質界面時的行為，這里假設介質I  （聲速c，）的聲阻抗小于介質Ⅱ（聲速。2）的聲阻抗。此時，入射角。和折射角日是由兩種介質中的聲速決定的。
    在焊縫探傷中多用斜探頭，即采用橫渡探傷，斜探頭就是利用上述原理制作的。從晶片發出的超聲波（縱波）傳人探頭內的有機玻璃斜楔，傾斜人射到界面上（一般為有機玻璃和鋼）。當選擇合適的入射角時，使得入射角大于縱波的臨界角（即縱波全部反射），此時，被檢物中只有橫波。
    超聲波探傷對于平面狀的缺陷，不管其厚度如何薄，只要超聲波是垂直入射的，就可以取得很高的反射回波。對于球形缺陷如氣孔，當其尺寸較小時，難以獲得足夠的反射回波。超聲波探傷對鋼板的層疊、分層和裂紋缺陷的探傷分辨率都是很高的，面對單個氣孔的探傷分辨率則很低。超聲波探傷的靈敏度與使用的探傷面探頭頻率、儀器設備、被檢測件的材質以及缺陷性質和取向等有關。對缺陷種類的判斷（即定性）需要有熟練的技術和經驗。

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