超声波检测总复习.ppt

超声波检测总复****br/>2006年5月
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第一部分专业知识
一、物理基础
1、机械振动
⑴、振动-物体沿直线或曲线在某一平衡位置附近作往复周期性运动称为机械振动。
⑵、振动的周期和频率
T=1/f
2、波动和机械波
⑴、波动—振动的传播过程称波动。
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①机械振动在弹性介质中的传播过程称机械波。超声波是机械波。
②电磁振荡在空间的传播过程称电磁波。X射线属于电磁波。
Ⅰ(392)⑵、产生机械波的条件:
①要有机械振动的波源;
②要有传播机械振动的弹性介质。
⑶、波动是振动形式和振动能量的传播过程,波动过程中介质质点不发生迁移,而是由各质点的位移连续变化来实现的。
⑷、波长、频率和波速
λ=C/f
波长与频率成反比,与波速成正比。
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⑸、声波、次声波和超声波
①次声波:频率<20Hz的机械波;
②声波:频率=20~20000Hz的机械波;
③超声波:频率>20000Hz的机械波.
波长计算:
Ⅰ(449)例题:已知钢中的纵波声速为5900m/s,横波声速为3230 m/s。。
解:
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3、波的类型和特性
⑴、按质点振动方向分类
①纵波(压缩波)L—质点振动方向与波传播方向相同。
介质质点承受交变拉伸压缩应力,质点疏密相间。能在固体、液体和气体中传播。
②横波(切变波)S(T)—质点振动方向与波传播方向垂直。
介质质点承受交变剪切应力。只能在固体中传播。
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③表面波(瑞利波)R—沿固体介质表面传播的波。介质表面质点作椭圆振动。
只能在固体表面传播。传播深度约2倍波长。
④板波(兰姆波)P—在厚度与波长相近的薄板中传播的波。两表面介质质点作对称或非对称的椭圆振动,板中心质点作纵向或横向振动。
在厚度与波长相当的薄板中传播。
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Ⅱ(393)液体中只能传播纵波,不能传播横波。这是因为:
凡能承受拉伸和压缩应力的介质都能传播纵波,液体虽然不能承受拉伸压缩应力,但能承受压应力而产生容积变化,所以能传播纵波。
介质传播横波时,介质受交变剪切应力作用,液体不能承受剪切应力,所以不能传播横波。
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⑵、按波阵面形状分类
①平面波。
②柱面波
③球面波
④活塞波:刚性固定的薄片状声源类似活塞振动所产生的波。距离足够大时,活塞波类似于球面波。
超声探头发生的波是活塞波。
⑶、按振动持续时间分类
①连续波:波源不间断振动所辐射的波。
②脉冲波:波源间歇振动所辐射的波。
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4、超声的的传播速度
⑴、固体中的声速与介质的密度和弹性模量有关,还与波的类型的关。
①不同介质,声速不同;介质的弹性模量愈大,密度愈小,声速愈大。
②在同一固体介质中,纵波、横波和表面波的声速各不相同,并且有以下关系:
CL>CS>CR
对于钢材: CL: CS : CR≈ : 1 :
一般近似认为:横波声速约为纵波声束的二分之一。
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⑵、液体和气体中的纵波速度与容积弹性模量和密度有关,弹性模量愈大,密度愈小,声速愈大。
⑶、板波的波速与频率和板厚有关,它是f·d 的函数。
⑷、声速与温度、应力和介质均匀性有关:
①一般固体介质的声速随温度的升高而降低。大多数液体介质的声速也随温度的升高而降低。水是例外,低于740C时,随温度的升高而增加。高于740C随温度的升高而降低。
②固体介质一般应力增加,声速增加。
③晶粒细,声速大,晶粒粗,声速小。
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