超聲波探測實驗研究型報告

1、超聲波探測實驗研究性報告照片尺寸為20mm*30mm；最好不用紅色背景摘 要：超聲波具有方向性、穿透能力強、易于產(chǎn)生和接受、探頭體積小等特點，并且能夠在所有彈性介質(zhì)中傳播，因此超聲波廣泛應用在生產(chǎn)和人們生活中。本實驗通過研究超聲波的基本物理特性，超聲波的特點和超聲波的波形及波形轉(zhuǎn)換原理，掌握超聲波探頭的工作原理及脈沖超聲波的特點。主要研究直探頭和斜探頭擴散角的測量，以及直探頭的定位原理一級它是如何探測缺陷深度的。對超聲波產(chǎn)生的回波進行定量的分析和探究，并利用超聲波的定位原理以及它是如何探測缺陷深度的。并通過以上研究，深入了解超聲波的實質(zhì)及原理，掌握其工作原理，更好利用超聲波的特性。同時，深入了

2、解超聲耦合劑對實驗的影響及其作用。關(guān)鍵詞：超聲波探測儀；直探頭；斜探頭；聲束擴散角；深度中圖分類號：tv698.1+5 文獻標識碼：a ultrasonic detection experimental research reportabstract：ultrasonic had the advantages of directional characteristics, strong penetrating ability, easy to produce and receive, small probe size, and can spread through all the elasti

3、c medium. therefore, ultrasound is widely used in production and peoples life. this experiment through the study of basic physical properties of ultrasonic, ultrasonic and ultrasonic wave and the characteristics of waveform conversion principle, grasp the working principle of ultrasonic probe and th

4、e characteristics of pulse ultrasonic wave. main research straight probe and diffusion angle probe angle measurement, and straight probe positioning principle of prospecting the depth of defect level how it is. the ultrasonic echo of quantitative analysis and inquiry, and by using ultrasonic positio

5、ning principle of prospecting the depth of defect and how it is.and through the above research, in-depth understanding of the essence of the ultrasonic and principle, to master its working principle, to make better use of characteristics of the ultrasonic. at the same time insight into the ultrasoni

6、c coupling agents influence on the experiment and its function.keywords: ultrasound; straight probe; angle probe; beam spread angle; depth超聲波作為進年來的一項熱門技術(shù)得到了廣泛應用。自19世紀末到20世紀初，在物理學上發(fā)現(xiàn)了壓電效應與反壓電效應之后，人們解決了利用電子學技術(shù)產(chǎn)生超聲波的辦法，從此迅速揭開了發(fā)展與推廣超聲技術(shù)的歷史篇章。由于超聲波在異質(zhì)界面上會發(fā)生反射、折射等現(xiàn)象，尤其是不能通過氣體固體界面。如果金屬中有氣孔、裂紋、分層等缺陷（缺陷中有氣體）

7、或夾雜，超聲波傳播到金屬與缺陷的界面處時，就會全部或部分反射。根據(jù)反射回來的波形的變化特征判斷缺陷在工件重的深度、位置和形狀。故通過這次實驗來具體的了解超聲波探測的特性，以便能發(fā)現(xiàn)超聲波更多的用途。1.實驗目的1.1、了解超聲波的產(chǎn)生方法及超聲波定向探測的原理；1.2、測量超聲波聲束擴散角，用直探頭探測缺陷深度，斜探頭探測缺陷深度和水平距離。2.實驗原理2.1、壓電效應：某些固體物質(zhì)，在壓力（或拉力）的作用下產(chǎn)生形變，從而使物質(zhì)本身極化，在物體相對的表面出現(xiàn)正、負束縛電荷，這一效應稱為壓電效應。其物理機理如圖1-1所示。通常具有壓電效應的物質(zhì)同時也具有逆壓電效應，即當對施加電壓后會發(fā)生變形。超

8、聲波探頭利用逆壓電效應產(chǎn)生超聲波，而利用壓電效應接收超聲波。了解超聲波的產(chǎn)生方法及超聲波定向探測的原理；2.2、定位原理在實際應用中，通常用偏離中心線后振幅減小一半的位置表示聲束的邊界。如圖1-2，在同一深度位置，中心軸線上的能量最大，當偏離中線到位置a、a時，能量減小到最大的一半。其中q角定義為探頭的擴散角。q越小，探頭方向性越好，定位精度越高。 2.3、超聲波探測儀探頭結(jié)構(gòu)3.實驗儀器超聲波探測儀、直探頭、斜探頭、耦合劑、直尺4.實驗內(nèi)容4.1、探頭測試存在延遲利用csk-ib試塊60毫米的厚度進行測量。多次測量，求平均值。建議：測 6次。有機玻璃的厚度不能忽略時，探頭的延遲為。4.2、測

9、量直探頭的擴散角利用csk-ib試塊橫孔a，b進行測量。建議： 測 6次。（1）利用直探頭分別找到a、b孔對應的回波，移動探頭使回波幅度最大 ，并用鋼尺測量該點的位置x0及對應的回波的幅度；（2）向左邊移動探頭使回波幅度減小大最大幅度的一半，用鋼尺測量該點的位置x1；（3）同樣的方法測量探頭右移時回波幅度下降到最大幅度的一半時對應點的位置x2。4.3、直探頭測量缺陷c的深度利用直探頭，采用直接法測量多次，求平均值。建議： 測 6次。 4.4、斜探頭測量步驟：（1）按圖1-3，把探頭放置在試塊圓弧的圓心附近，找到r2的反射回波最大的位置，用鋼尺測量探頭前沿到試塊端點的距離l1。（2）研究斜探頭延

10、時時間和橫波速度（3）測量斜探頭的折射角和擴散角，把探頭分別對準a，b兩孔，找到最大反射回波，求（4）找到d孔最大的回波位置ld，測回波的時間，則（5）斜探頭探測缺陷c的深度和水平距離。8.552.654.754.0043.7，5.數(shù)據(jù)及其處理5.1、直探頭測量位置（cm）5.005.554.45回波幅度（v）2.571.291.2918.80us37.35us0.25us擴散角縱波速度=6470m/s5.2、直探頭測量絕對探測法相對探測法-18.8037.3514.2018.554.605.2.1、絕對探測法由公式 ，得出 =0.25us,v = 6470m/s， 得 =4.5cm5.2.2

11、、相對探測法由公式 得出 =4.5cm5.3、斜探頭測量入射點距離、折射角、擴散角、以及橫波速度l(cm)l(cm)4.401.505.005.554.4523.241.4以上數(shù)據(jù)長度單位均為cm，時間單位為us。利用公式 , 求出=5.0us v=3296m/s利用公式 求出折射角=利用深度公式=5.18cm,得出水平距離=7.50cm6.實驗結(jié)論在超聲波探測實驗中，我們對探測結(jié)果進行分析，可以得出超聲波的一些特性：1、超聲波聲束能集中在特定的方向上，在介質(zhì)中沿直線傳播，具有良好的指向性；2、超聲波在介質(zhì)中傳播過程中，會發(fā)生衰減和散射；3、超聲波在異種介質(zhì)的界面上將產(chǎn)生反射、折射和波型轉(zhuǎn)換。

12、利用這些特性，可以獲得從缺陷界面反射回來的反射波，從而達到探測缺陷的目的；4、超聲波在固體中的傳輸損失很小，探測深度大，由于超聲波在異質(zhì)界面上會發(fā)生反射、折射等現(xiàn)象，尤其是不能通過氣體固體界面。如果金屬中有氣孔、裂紋、分層等缺陷（缺陷中有氣體）或夾雜，超聲波傳播到金屬與缺陷的界面處時，就會全部或部分反射。反射回來的超聲波被探頭接收，通過儀器內(nèi)部的電路處理，在儀器的熒光屏上就會顯示出不同高度和有一定間距的波形?？梢愿鶕?jù)波形的變化特征判斷缺陷在工件重的深度、位置和形狀。在這個實驗中，我也同樣發(fā)現(xiàn)了超聲波探測存在一定的缺陷，超聲波探測對工作表面要求平滑，這就是實驗中要用耦合劑的原因，存在一定的局限性

13、。這就需要我們對超聲波的特性更一步的了解，并研究出其新的使用方法，從而解決超聲波探測存在的局限性。7.討論這次試驗中，由于超聲波探測有一定的局限性，要求工作面平滑，所有使用了耦合劑，但隨著耦合劑量的改變，反饋波形會發(fā)生改變。這對實驗結(jié)果產(chǎn)生了一定的影響。另外，實驗中由于反饋會來的波形并不是特別的清晰明顯，再加上儀器對波形參數(shù)的讀取上，有一定的誤差，導致實驗數(shù)據(jù)存在一定的偏差。同時利用斜探頭檢測的時候，由于幾個缺陷的位置比較靠近，所以對反饋波形進行讀取的時候，要仔細分辨，不可讀錯。同時實驗中，探頭小范圍的前后左右的移動都會對實驗結(jié)果造成影響，導致數(shù)據(jù)有所改變。以上就是實驗中要注意的一些問題，誤差不可能消除，但是可以通