超声波探伤仪USM33技术参数 检测范围 频率范围 声速范围 扫描延迟 探头延迟 自动校准 阻尼强度 衰减 脉冲重复频率增益 增益步进 检测模式 抑制 闸门监视器 测量分辨率 振幅显示 读数显示 A扫描功能 彩色显示功能DAC曲线 显示尺寸/分辨率 A扫描尺寸/分辨率 单位 数据存储 文件操作 打印机接口 输出 VGA输出 探头连接 语言 电池 电源 工作温度 尺寸 重量最小：0～0.5mm+10%(钢) 最大：0～9999mm+10%(钢) 0.5～20MHz自由匹配 1000～15000m/s，1m/s步进连续可调 -10～1000mm 0～200us 通过两个已知参考回波自动校准声速和探头延迟 200pF/1nF 50Ω、500Ω、1000Ω(在双晶探头) 自动优化设置 0～110dB连续可调 0.5/1/2/6/12dB RF/全波/正/负半波整流 0～80%，线性 两个独立的闸门，，起点和宽度在整个范围可调，报警门限为10～90%显示器高度在1%段内可调节，报警信号通过LED或蜂鸣器报警器，通过闸门控制波形放大范围 0～99.99mm时为0.01mm 100～999.9mm时为0.1mm 1000mm以上为1mm，通过A扫描图像评估:0.5%的调节范围屏幕高的%比显示USM33的DAC dB 声程，距离，深度，闸门内放大显示，用户自定义4点测量值一行同时显示，A扫描图像放大显示可以自由设置 手动或自动A扫描，回波可通过包洛线动态显示 背景、波形、闸门、曲线和报警数值 距离-振幅-曲线(DAC)最多10个参考回波，距离通过增益可调的4条附加曲线， 116x87mm，320x240象素 116mmx80mm，320x220象素 毫米或英寸 200条仪器设置参数，能够存储A扫描图像，并能够调用或输出到计算机 通过英文或中文显示字幕，并通过文件存储A扫描图像，测量数据和参数设置 HP DJ 1200(DeskJet)、HP LJ1012(LaserJet)、EPSON FX/LX、SEIKO DPU 通过RS 232接口跟计算机通讯 可外接显示器 2xLemo 1或BNC接口 中文、英语 锂电池，可连续使用8小时，能够实时显示锂电池电池电量状态 通过外部供电(85-265V交流)；操作电压：6～12V直流；功率:
大学物理实验超声波速测量实验报告 一实验目的 1.了解超声波的物理特性及其产生机制； 2.学会用相位法测超声波声速并学会用逐差法处理数据； 3.测量超声波在介质中的吸收系数及反射面的反射系数； 4.并运用超声波检测声场分布。 5.学习超声波产生和接收原理， 6.学习用相位法和共振干涉法测量声音在空气中传播速度，并与公认值进行比较。 7.观察和测量声波的双缝干涉和单缝衍射 二实验条件 HLD-SV-II型声速测量综合实验仪，示波器，信号发生仪 三实验原理 1、超声波的有关物理知识 声波是一种在气体。液体、固体中传播的弹性波。声波按频率的高低分为次声波（f＜20Hz）、声波（20Hz≤f≤20kHz）、超声波（f>20kHz）和特超声波（f≥10MHz），如下图。 声波频谱分布图 振荡源在介质中可产生如下形式的震荡波： 横波：质点振动方向和传播方向垂直的波，它只能在固体中传播。 纵波：质点振动方向和传播方向一致的波，它能在固体、液体、气体中的传播。 表面波：当材料介质受到交变应力作用时，产生沿介质表面传播的波，介质表面的质点做椭圆的振动，因此表面波只能在固体中传播且随深度的增加衰减很快。 板波：在板厚与波长相当的弹性薄板中传播的波，可分为SH波与兰姆波。
超声波由于其波长短、频率高，故它有其独特的特点：绕射现象小，方向性好，能定向传播；能量较高，穿透力强，在传播过程中衰减很小，在水中可以比在空气或固体中以更高的频率传的更远，而且在液体里的衰减和吸收是比较低的；能在异质界面产生反射、折射和波形转换。 2、理想气体中的声速值 声波在理想气体中的传播可认为是绝热过程，因此传播速度可表示为 μrRT =V (1) 式中R 为气体普适常量(R=)，γ是气体的绝热指数(气体比定压热容与比定容热容之比)，μ为分子量，T 为气体的热力学温度，若以摄氏温度t 计算，则：t T T +=0 K T 15.2730= 代入式(1)得， 00001V 1)(V T t T t T rR t T rR ++?+=＝＝μμ (2) 对于空气介质，0℃时的声速0V = m s 。若同时考虑到空气中的蒸汽的影响，校准后 声速公式为： s m p p T t w /)319.01)(1(45.331V 0++= (3) 式中w p 为蒸汽的分压强，p 为大气压强。 3、共振干涉法 设有一从发射源发出的一定频率的平面声波，经过空气传播，到达接收器，如果接收面与发射面严格平行，入射波即在接收面上垂直反射，入射波与反射波相干涉形成驻波，反射面处为位移的波节。改变接收器与发射源之间的距离l ，在一系列特定的距离上，媒质中出现稳定的驻波共振现象。此时，l 等于半波长的整数倍，驻波的幅度达到极大；同时，在接收面上的声压波腹也相应地达到极大值。不难看出，在移动接收器的过程中，相邻两次达到共振所对应的接收面之间的距离即为半波长。因此，若保持频率 v 不变，通过测量相邻两次接收信号达到极大值时接收面之间的距离(2/λ)，就可以用λv =V 计算声速。 声压变化与接收器位置的关系：
欧能达CT30数字式超声波探伤仪 功能和特点： ●高速、高亮大屏幕彩色液晶显示，强光下正常工作，一键式操作，使探伤非 常简便、快捷，内含电子说明书帮助提示操作步骤了解其探伤方法 ●一键操作快速探伤，随时提示探伤帮助信息 ●自动测试探头零点、声速和K值 ●自动制作DAC、AVG曲线 ●自动增益和搜索记忆最高波 ●自动显示缺陷回波位置（水平、深度、距离、当量值） ●自动闸门声光报警（门位、门宽、门高自由调节） ●自动生成标准探伤报告 ●自由切换50组探伤通道工艺 ●自由输入各行业探伤标准 ●全进口原装主板器件 ●大容量存储、2000幅探伤数据空间，掉电后数据不丢失 ●超长工作时间，无记忆高效锂电池，连续工作时间大于4小时 ●内置式通讯软件，直接网线连接计算机即可打印和保存全部探伤数据 ●通道密码设置，探伤人员可预存自己的探伤通道，永久保存不被他人修改●双向通讯，用户可自行编辑自己的探伤报告格式 用途： 本仪器可检测内部缺陷（如裂纹、夹杂、气孔等）并能自动进行定位、评估和诊断。 广泛应用于试验室、特检院、船舶制造、石油天然气装备、航天、军工、化工、电力、钢铁、冶金、铁路、汽车制造、机械、锅炉压力容器、特种设备、石油管道、建筑业、模具制造等行业。我们对锻件、铸件、板材、管材、棒材、钢
管合金类零件的探伤有着丰富的经验；客户分布在全国各地，如国家特检院、国家钢结构检测中心、上海石油机械制造公司、上海风能电力公司、浙江比亚迪汽车制造商、中国铁路局、新疆石油装备制造商等。 技术参数： 频率范围： 0.4-20MHz 增益范围： 0-120dB，0.1,2.0,6.0dB步进 动态范围： 30dB 垂直线性： <3% 水平线性： <1% 扫描范围： 0.5-4000mm 分辨率： >36dB 灵敏度余量： >60dB 工作模式：单/双、穿透 脉冲发生器：可变脉冲发生器 阻尼：50/100/400Ω自动匹配 检波方式：半波/射频 抑制：0~99%线性抑制 显示环境温度：-20~50℃ 充电器：220~240V交流输入 工作电压：7.4V±0.3V 尺寸：250*150*38mm 重量：1.28Kg 标准配置： 主机 CT30 1台 探头 2只（直探头、斜探头各1只）探头线 1根 锂电池 1块（内含） 充电器 1个 电源连接线 1根 合格证 1份 说明书 1份 仪器包 1个 仪器背带 1件 验货单 2份 装箱单 1份
超声波探伤工考题 一、填空 1、超声波探伤对工作间的要求是，， ，。 2、超探工必须配备、、、 、、和。 3、超声波探伤常用、、、 、这些试块。 4、超声波探伤间应有、、、毛扁刷、、印泥盒、砂布、、粉笔。 二，简答题 1、试述超声波探伤所用探头的各项技术指标？ 2、超声波探伤设备日常校验哪些内容？
3、超声波探伤设备季度性能校验哪些内容？ 4、全轴穿透探伤检查中什麽情况可判为透声不良？ 5、对用于超声波探伤的转轮机有什麽要求？
1、超声波探伤对工作间的要求探伤间内应清洁宽敞、照度适中、通风良好、室内温度 应保持在10～30。 2、超探工必须配备三角函数计算器、2m钢卷尺、300mm钢板尺、外径卡钳、手电筒 和螺丝刀。 3、超声波探伤常用CSK-1型标准试块；TS-1型标准试块；TZS-R型标准试块；CS-1-5 型标准试块；半轴实物试块。 4、超声波探伤间应有容积1.0L的耦合剂盛放桶、残余耦合剂托盘、容积0.5L的铅油 盒、毛扁刷、毛笔、印泥盒、砂布、棉纱或擦拭布、粉笔。 简答题 1、试述超声波探伤所用探头的各项技术指标？ 答：探头频率采用2.5MHz；回波频率误差Δf/f≤15%；直探头纵向分辨力R≥26dB； 直探头声轴偏斜角≤1.5°；斜探头折射角误差a.β≤45°时，Δβ≤1.5°， b.β＞45°时，Δβ≤2°；探头相对灵敏度a.斜探头ΔS≥60dB；b.直探头S≥46dB。 2、超声波探伤设备日常校验哪些内容？ 答：检查探伤仪的技术状态，使用标准试块标定测距，确定探伤灵敏度，并在半轴实物试块上进行当量对比检验。校验完毕，确定良好后在超生波探伤仪日常性能校验记录上详细做好记录并共同签章。 3、超声波探伤设备季度性能校验哪些内容？ 答：全面检查探伤仪的状态，检测探伤仪的主要性能指标，并按日常校验的内容进行检查，详细填写超声波探伤仪极度校验记录并共同签章。 4、全轴穿透探伤检查中什麽情况可判为透声不良？ 答：如发现底波达不到满幅30%的部位，其面积占轴端探测面积的1/16以上的探测区域时，可判为透声不良。 5、对用于超声波探伤的转轮机有什麽要求？ 答：转轮机转数≤2r/min，并能随时控制转停
2．1 超声波的定义 波是由某一点开始的扰动所引起的，并按预定的方式传播或传输到其他点上。声波是一种弹性机械波。人们所感觉到的声音是机械波传到人耳引起耳膜振动的反应，能引起人们听觉的机械波频率在20Hz~20KHz ，超声波是频率大于20KHz 的机械波。 在超声波测距系统中，用脉冲激励超声波探头的压电晶片，使其产生机械振动，这种振动在与其接触的介质中传播，便形成了超声波。 2．2超声波的物理特性 当声波从一种介质传播到另一种介质时，在两介质的分界面上，一部分能量反射回原介质，称为反射波；另一部分能量透射过分界面，在另一个介质内部继续传播，称为折射波，如图2．1所示，图中L 为入射波，S ?为反射横波，L ?为反射纵波，L ?为折射纵波，S ?为折射横波。 L 图2．1超声波的反射、折射及其波形转换 这些物理现象均遵守反射定律、折射定律。除了有纵波的反射波折射波以外，还有横波的反射和折射。 因为声波是借助于传播介质中的质点运动而传播的，其传播方向与其振动方向一致，所以空气中的声波属于纵向振动的弹性机械波。在理想介质中，超声波的波动方程描述方法与电磁波是类似的。描述简谐声波向X 正方向传播的质点位移运动可表示为： ()cos()A A x t kx ω=+ （2.1） 0()ax A x A e -= （2.2） 式中，()A x 为振幅即质点的位移，0A 为常数，ω为角频率，t 为时间，x 为传播距离，2/k πλ=为波数，λ为波长，α为衰减系数。衰减系数与声波所在介质和频率关系： 2af α= （2.3）
式(2．3)中，a 为介质常数，f 为振动频率。 2．2．1超声波的衰减 从理论上讲，超声波衰减主要有三个方面： (1) 由声速扩展引起的衰减 在声波的传播过程中，随着传播距离的增大，非平面声波的声速不断扩展增大，因此单位面积上的声压随距离的增大而减弱，这种衰减称为扩散衰减。 (2) 由散射引起的衰减 由于实际材料不可能是绝对均匀的，例如材料中外来杂质金属中的第二相析出、晶粒的任意取向等均会导致整个材料声特性阻抗不均，从而引起声的散射。被散射的超声波在介质中沿着复杂的路径传播下去，最终变成热能，这种衰减称为散射衰减。 (3) 由介质的吸收引起的衰减 超声波在介质中传播时，内于介质的粘滞性而造成质点之间的内摩擦，从而使一部分声能转变成热能。同时，由于介质的热传导，介质的稠密和稀疏部分之间进行热交换，从而导致声能的损耗，以及由于分子驰豫造成的吸收，这些都是介质的吸收现象，这种衰减称为吸收衰减。 扩散衰减仅取决于波的几何形状而与传播介质的性质无关。对于大多数金属和固体介质来说，通常所说的超声波的衰减，即p(衰减系数)表征的衰减仅包括散射衰减和吸收衰减而不包括扩散衰减。因此，空气介质的衰减系数也由两部分组成，可由下式表示： 22222238211()3v P f f K C C C C πηπβρρ=++ (2.4) 式中：K ：热传导系数 f ：超声波频率 η：动力粘滞系数 C ：超声波传播速度 v C ：定容比热 p C ：定压比热 ρ：传播介质密度 式(2．4)中第一项是由内摩擦引起的衰减系数，第二项是由热传导引起的衰减系数，由于后者比前者小得多，故在忽略热传导引起的超声波衰减的情况下，衰减系数可以由下式表示： 223 83f C πηβρ= （2.5） 把C = 2.5）可得： 3223 322283()M f R T β πηργ=?? (2.6) 由式(2．6)可知：温度一定时，η、 ρ、T 均一定，衰减系数与频率的平方成正比；频率越高，衰减的系数就越大，传播的距离也就越短。在实际应用中，一般选
数字超声波探伤仪校验规程 1.0目的 规范数字超声波探伤仪的校准操作，确保其有效性和准确性。 2.0范围 本规程适用于本公司新购置的和使用中的超声波探伤仪与探头的系统性能的校验。数字式超声仪的校验可按照本规程，也可按照仪器内置的仪器自校功能。 3.0校验人员 校验人员应熟悉仪器的工作原理和使用方法，并按本规程规定的方法进行校验。 4.0应用器材 4.1 标准试块CSK-ⅠA试块及DB一P Z20一2、DB一P Z20一4型标准试块。 4.2 所用试块必须是具有相应资质的企业生产的标准试块，且经过计量部门检定合格。 5.0校验及评定内容 5.1 外观检查 采用目视及操作方法进行。 5.2 水平线性误差 5.2.1 所用检定设备与被检超声探伤仪的连接方式如图1所示。并应使函数信号发生器输出阻抗、衰减器特性阻抗和终端负载相互匹配。 5.2.2 被检超声探伤仪的工作方式置[双]，抑制置“0”，衰减器置适中量值。在扫描范围各挡上，将被检超声探伤仪的发射脉冲输人到函数信号发生器输人端，其输出通过标准衰减器接到被检超声探伤仪“收”端，并调节频率、信号幅度、调制波数及标准衰减器旋钮，使超声探伤仪显示屏上显示六个幅度相等的 (如垂直满刻度80%)脉冲波形。
5.2.3 调节被检超声探伤仪[扫描微调]及[移位]旋钮，使第一个波的前沿对准水平刻度“0”，第六个波的前沿对准水平刻度 “10”，依次读取第二至第五个波的前沿与水平刻度“2”、“4”、“6”、“8”的偏差amax ，如图2所示，取其最大偏差值。按下式计算超声探伤仪水平线性误差： % 100max ?= ?B a L 式中：ΔL —水平线性误差;B —水平满刻度数。 5.3 衰减器衰减误差 5.3.1 所用检定设备与被检超声探伤仪的连接方式如图1所示。并应使正弦信号发生器输出阻抗衰减器特性阻抗和终端负载相互匹配。
超声波探伤作业指导书 一、适用范围 超声检测适用于板材、复合板材、碳钢和低合金钢锻件、管材、棒材、奥氏体不锈钢锻件等承压设备原材料和零部件的检测；也适用于承压设备对接焊接接头、T型焊接接头、角焊缝以及堆焊层等的检测。 二、引用规范 JB/T4730.3 承压设备无损检测第三部分：超声检测 GB/T12604 无损检测术语 三、一般要求 1、超声检测人员应具有一定的基础知识和探伤经验。并经考核取得有关部门认可的资格证书。 2、探伤仪 ①采用A型脉冲反射式超声波探伤仪，其频率应为1~5MHz。 ②仪器至少应在满刻度的75%范围内呈线性显示，垂直线性误差不得大于5%。 ③仪器的水平线性、分辨力和衰减器的精度等指标均应复合JB/T 10061的规定。 3、探头 ①纵波直探头的晶片直径应在10~30mm之间，工作频率1~5MHz，误差不得超过±10%。 ②横波斜探头的晶片面积应在100~400mm2之间，K值一般取1~3. ③纵波双晶直探头晶片之间的声绝缘必须良好。 4、仪器系统的性能 ①在达到所探工件的最大检测声程时，其有效灵敏度余量不得小于10dB。 ②仪器与探头的组合频率与公称频率误差不得大于±10%。 ③仪器与直探头组合的始脉冲宽度（在基准灵敏度下）：对于频率为5MHz的探头，宽度不大于10mm； 对于频率为2.5MHz的探头，宽度不大于15mm。 ④直探头的远场分辨力应不小于30dB，斜探头的远场分辨力应不小于6dB。 ⑤仪器与探头的系统性能应按JB/T 9124和JB/T 10062的规定进行测试。 四、探伤时机及准备工作 1、探伤一般应安排在最终热处理后进行。若因热处理后工件形状不适于超声探伤，也可将探伤安排在热处理前，但热处理后仍应对其进行尽可能完全的探伤。 2、工件在外观检查合格后方可进行超声探伤，所有影响超声探伤的油污及其他附着物应予以清除。 3、探伤面的表面粗糙度Ra为6.3μm。 五、探伤方法 1、为确保检测时超声波声束能扫查到工件的整个被检区域，探头的每次扫查覆盖率应大于探头直径的15%。探头的扫查速度不应超过150mm/s。耦合剂应透声性好，且不损伤检测表面，如机油，浆糊，甘油和水等。 2、灵敏度补偿 ①耦合补偿在检测和缺陷定量时，应对由表面粗糙度引起的耦合损失进行补偿。 ②衰减补偿在检测和缺陷定量时，应对材质衰减引起的检测灵敏度下降和缺陷定量误差进行补偿。 ③曲面补偿对探测面是曲面的工件，应采用曲率半径与工件相同或相近的试块，通过对比实验进行曲率补偿。 六、系统校准与复核
声速 声速与介质的体弹性系数和密度有关。由于介质的弹性系数与温度有关，因此声速也与温度有关。在超声诊断的频段中，人体组织的超声速度与频率无关，而且软组织中的声速都很接近，约为1540m/s。 波长、周期和频率 声波在介质中传播时，两个相邻的同相位点之间的距离，如相邻两点稠密部之间的距离（超声 波在人体中一般是以纵波方式传播），称为声波的波长，以λ表示。波向前移动一个波长的距离所需的时间，称为声波的周期，以T表示。介质中任何一给定点在单位时间内通过的波敝，称为声波的频率，以f 表示。它们之间的关系为 λ=C/f=CT 式中为声波的传播速度。 医学诊断中采用的超声波频率在1-20MHz范围内。 声阻抗 介质中任意点的密度ρ与该点处声波的传播速度C之积为此介质在该点处的声阻抗，以Z表示，即Z=ρC。它是表征介质的声学特性的一个重要物理量。声阻抗的变化将影响超声波的传播。声阻抗是采用反射回波法进行超声诊断的物理基础。 声压级与声强级 声压级LP是以分贝表示的某个声压P与参考分压P0的比值，即LP=20lg(P/P0) 声强级LI是以分贝表示的某个声强I与参考声强I0的比值，即LI=10lg(I/I0) 声强是表示声的客观强弱的物理量，它表示通过垂直于传播方向上单位面积的能流率。声强为I=1/2(ρCω02A2)= p02/(2Z) 声强的单位是mW/cm2或W/m2。 声强与声源的振幅有关，振幅越大，声强也越大。对于平面超声波，他的总功率为强度I和面积S的乘积，即W=IS。 由于超声强度太大会破坏人体正常细胞组织，因其不可逆的生物效应。因此，国际上对诊断用 超声强度安全剂量作出规定，一般接受的安全剂量为20mW/cm2。
超声波仪器、探头主要组合的性能测定 1、电噪声电平（%） 仪器灵敏度置最大，发射置强，抑制置零或关，增益置最大，衰减器置“0”，深度粗调、深度微调置最大。读取时基线噪声平均值，用百分数表示。 2、灵敏度余量（dB） a)使用、Φ20直探头和CS－1－5或DB--PZ20—2型标准试块。 b)连接探头并将仪器灵敏度置最大，发射置强，抑制置零或关，增益置最大。若此时仪器和探头的噪声电平(不含始脉冲处的多次声反射)高于满辐的10％，则调节衰减或增益，使噪音电平等于满辐度的10％记下此时衰减器的读数S0。 图1 直探头相对灵敏度(灵敏度余量)测量 c)将探头置于试块端面上探测200mm处的i2平底孔，如图17所示。移动探头使中Φ2平底孔反射波辐最高，并用衰减器将它调至满辐度的50％，记下此时衰减器的，则该探头及仪器的探伤灵敏度余量S为： S=S1--S0(dB) 3、垂直线性误差测量（%） (1)连接探头并在试块上探测任一反射波(一般声程大于50mm)作为参照 波，如图2所示。调节探伤仪灵敏度，使参照波的辐度恰为垂直刻 度的100％，且衰减器至少有30dB的余量。测试时允许使用探头压
块。 图2 垂直线性误差测量 (2)用衰减器降低参照波的辐度，并依次记下每衰减2dB时参照波辐度的读数， 直至衰减26dB以上。然后将反射波辐度实测值与表l中的理论值相 比较，取最大正偏差d(+)与最大负偏差d(-)，则垂直线性误差△d 用式(1)计算： △d=｜d(+)｜+｜d(-)｜ (1) (3)在工作频率范围内，改用不同频率的探头，重复(1)和(2)的测试。 dB） (1)连接探头并在试块上探测任一反射波(一般声程大于50mm)作为参照 波。 (2)调节衰减器降低参照波，并读取参照波辐度自垂直刻度的100％下降 至刚能辨认之最小值(一般约为3～5％)时衰减器的调节量，此调节 量则定为该探伤仪在给定频率下的动态范围。 (3)按(1)和(2)条方法，测试不同频率不同回波时的动态范围。 5、水平线性误差测量（%） (1)连接探头，并根据被测探伤议中扫描范围档级将探头置于适当厚度的 试块上，如DB――D1，DB—Pz20-2，CSK-1A试块等，如图3所示。 再调节探伤仪使之显示多次无干扰底波。 (2)在不具有“扫描延迟”功能的探伤仪中，在分别将底波调到相同辐度 的条件下，使第一次底波B1的前沿对准水平刻度“2”第五次底波 B5的前沿对准水平刻度“10”，然后依次将每次底波调到上述相同辐 度，分别读取第二、三四次底波前沿与水平刻度“4”、“6”、“8”的 偏差Ln，如图4所示，然后取其最大偏差Lmax按式(2)计算水平线 性误差ΔL： 式中：ΔL：水平线性误差，％； B：水平全刻度读数。 图3 水平线性误差测量 图4 水平线性误差测量 (3)在具有“扫描延迟”功能的探伤仪中，按(2)条的方法，将底波以前沿 对准水平刻度“0”，底波B6前沿对准水平刻度“l0”，然后读取第二 至第五次底波中之最大偏差值Lmax，再按式(3)计算水平线性误差△L
超声波是怎么产生的声波是物体机械振动状态（或能量）的传播形式。超声波是指振动频率大于20190Hz以上的，其每秒的振动次数（频率）甚高，超出了人耳听觉的一般上限（20190Hz），人们将这种听不见的声波叫做超声波。由于其频率高，因而具有许多特点：首先是功率大，其能量比一般声波大得多，因而可以用来切削、焊接、钻孔等。再者由于它频率高，波长短，衍射不严重，具有良好的定向性，工业与医学上常用超声波进行超声探测。超声和可闻声本质上是一致的，它们的共同点都是一种机械振动模式，通常以纵波的方式在弹性介质内会传播，是一种能量的传播形式，其不同点是超声波频率高，波长短，在一定距离内沿直线传播具有良好的束射性和方向性，1兆Hz=10PHz,即每秒振动100万次，可闻波的频率在16-20190HZ 之间）。 超声波在媒质中的反射、折射、衍射、散射等传播规律， 与可听声波的规律没有本质上的区别。但是超声波的波长很 短，只有几厘米，甚至千分之几毫米。与可听声波比较，超声 波具有许多奇异特性：传播特性——超声波的波长很短，通 常的障碍物的尺寸要比超声波的波长大好多倍，因此超声波 的衍射本领很差，它在均匀介质中能够定向直线传播，超声 波的波长越短，该特性就越显著。功率特性——当声音在空 气中传播时，推动空气中的微粒往复振动而对微粒做功。 声波功率就是表示声波做功快慢的物理量。在相同强度下，声波
的频率越高，它所具有的功率就越大。由于超声波频率很高，所以超声波与一般声波相比，它的功率是非常大的。空化作用当超声波在介质的传播过程中，存在一个正负 压强的交变周期，在正压相位时，超声波对介质分子挤压，改变介质原来的密度，使其增大; 在负压相位时，使介质分子稀疏，进一步离散，介质的密度减小，当用足够大振幅的超声波作用于液体介质时，介质分子间的平均距离会超过使液体介质保持不变的临界分子距离，液体介质就会发生断裂，形成微泡。这些小空洞迅速胀大和闭合，会使液体微粒之间发生猛烈的撞击作用，从而产生几千到上万个大气压的压强。微粒间这种剧烈的相互作用，会使液体的温度骤然升高，起到了很好的搅拌作用，从而使两种不相溶的液体（如水和油）发生乳化，且加速溶质的溶解，加速化学反应。这种由超声波作用在液体中所引起的各种效应称为超声波的空化作用。
数字式超声探伤仪与模拟式超声波探伤区别 1 引言 UT检测技术作为工业上5大常规无损检测技术之一，一直被人们广泛地使用。在UT中长期使用的是A型脉冲反射式超声波探伤仪。 模拟式超声波探伤仪显示器显示的是电脉冲信号，探伤人员要从这些信号中区分出缺陷波和其他各种类型的波，其难度相当大，错判、漏判现象时常发生，严重地阻碍了UT技术在更深层次上的应用。但随着电子技术的发展，其成果在UT业中的被广泛应用，一种数字式超声探伤仪应运而生，他使UT技术产生了革命性的变革，不仅能对超声波信号进行实时纪录，甚至可以给出缺陷波的性质。 2 数字式超声探伤仪的工作原理 与A型脉冲式探伤仪不同，数字式探伤仪在电路上有重大改变。 数字信号处理是在计算机中用程序来实现的。通常，首先要进行的处理是去除信号中的噪声，其次是将已经去除噪声的信号进行UT检测所需的处理，包括增益控制、衰减补偿、求信号包路线等。超声信号经接收部分放大后，由模数转换器变为数字信号传给电脑，换能器的位置可受电脑控制或由人工操作，由转换器将位置变为数字传给电脑。电脑再把随时间和位置变化的超声波形进行适当处理，得出进一步控制探伤系统的结论，进而设置有关参数或将处理结果波形、图形等在屏幕上显示、打印出来或给出光、声识别及报警信号。 3 数字式超声探伤仪的优点 与传统探伤仪相比，有以下优点: (1)检测速度快数字式超声探伤仪一般都可自动检测、计算、记录，有些还能自动进行深度补偿和自动设置灵敏度，因此检测速度快、效率高。
(2)检测精度高数字式超声探伤仪对模拟信号进行高速数据采集、量化、计算和判别，其检测精度可高于传统仪器检测结果。 (3)记录和档案检测数字式超声探伤仪可以提供检测记录直至缺陷图像。 (4)可靠性高，稳定性好数字式超声探伤仪可全面、客观地采集和存储数据，并对采集到的数据进行实时处理或后处理，对信号进行时域、频域或图像分析，还可通过模式识别对工件质量进行分级，减少了人为因素的影响，提高了检索的可靠性和稳定性。可以实现的功能主要有：（至少） a. 自动校准：自动测试探头的“零点”、“K值”、“前沿”及材料的“声速”; b. 自动显示缺陷回波位置如：深度d、水平p、距离s、波幅、当量dB、孔径ф; c. 自由切换标尺; d. 自动录制探伤过程并可以进行动态回放; e. 自动增益、回波包络、峰值记忆功能; f. 探伤参数可自动测试或预置; g. 数字抑制，不影响增益和线性; h. 多个独立通道，可自由输入并存储任意行业的探伤标准，现场无需携带试块; i. 可自由存储、回放波形及数据; j. DAC、AVG曲线自动生成并可分段制作，取样点不受限制，并可进行修正与补偿; k. 自由输入各行业标准; l. 与计算机通讯,实现计算机数据管理,并可导出Excel格式、A4纸张的探伤报告;
超声波的四个特性及应用特性 来源：全球五金网2011-9-8 作者：济宁天华超声电子仪器有限公司公司产品公司商机公司招商公司新闻 超声波顾名思义，超过常规声波的声波。声波是指人耳能感受到的一种纵波，其频率范围为16Hz-20KHz。当声波的频率低于16Hz时就叫做次声波，高于20KHz则称为超声波声波。 超声波特性有四个方面： 1）超声波可在气体、液体、固体、固熔体等介质中有效传播。 2）超声波可传递很强的能量。 3）超声波会产生反射、干涉、叠加和共振现象。 4）超声波在液体介质中传播时，可在界面上产生强烈的冲击和空化现象。 1.束射特性 由于超声波的波长短，超声波射线能够和光线一样，可以反射、折射，也能聚焦，而且．恪守几何光学上的定律。即超声波射线从一种物质外表反射时，入射角等于反射角，当射线透过一种物质进入另一种密度不同的物质时就会产生折射，也就是要改动它的传插方向，两种物质的密度差异愈大，则折射也愈大。 2.吸收特性 声波在各种物质中传播时，随着传播间隔的增加，强度会渐进削弱，这是由于物质要吸收掉它的能量。关于同一物质，声波的频率越高，吸收越强。关于一个频率一定的声波，在气体中传播时吸收最历害，在液体中传播时吸收比拟弱，在固体中传播时吸收最小。 3.超声波的能量传送特性 超声波所以往各个工业部门中有普遍的应用，主要之点还在于比声波具有强大得多的功率。为什么有强大的功率呢?由于当声波抵达某一物资中时，由于声波的作用使物质中的分子也跟着振动，振动的频率和声波频率―样，分子振动的频率决议了分子振动的速度。频率愈高速度愈大。 物资分子由于振动所取得的能量除了与分子的质量有关外，是由分子的振动速度的平方决议的,所以假如声波的频率愈高，也就是物质分子愈能得到更高的能量、超声波的频率比声波能够高很多，所以它能够使物资分子取得很大的能量；换句话说，超声波自身能够供应物质足够大的功率。 4.超声波的声压特性 当声波通入某物体时,由于声波振动使物质分子产生紧缩和稠密的作用，将使物质所受的压
SUB100超声波探伤仪 SUB100型超声波探伤仪性能特点： ☆DAC曲线自动生成，取样点不受限制，并可进行补偿与修正 ☆发射脉冲频率可调，最大可达1000次/秒 ☆10个独立探伤通道，可自由设置和存储多种探伤工艺和标准，现场探伤无需携带试块☆可处理最大6米量程的回波信号 ☆5.7寸TFT彩屏显示，用户可以按照环境自行设备屏幕颜色 ☆单探头、双探头、穿透等多种探伤工作方式 ☆正半波、副半波、全波、射频共4种检波方式 ☆具有双闸门捕捉波形功能 ☆实时检索缺陷最高波，记录缺陷最大值 ☆对缺陷回波进行波峰轨迹描绘、波峰记忆等功能，辅助对缺陷定性判断 ☆可设置闸门、曲线的进波、失波等多种条件的声光报警 ☆主菜单，子菜单在同一窗口显示。一目了然，操作简单，方便寻找 ☆主要功能均通过快捷键实现快速进入，飞梭旋轮方便快速调整设置 ☆数据可通过USB2.0接口导入计算机 ☆大容量锂电池可保证续航20个小时以上，可随时更换电池 ☆主机工作时可给电池充电 ☆可用腕带单手持机操作，也可通过背带挂在胸前操作 ☆防护等级IP53，可在滴水环境或小雨中使用
SUB100超声波探伤仪技术参数： 检测范围：0－6000mm 声速范围：1000－9999m/s 增益范围：0dB－110dB 显示延迟：-20μs－＋3400μs 探头零偏：0μs－99.99μs 工作频率：0.2-10MHz 电噪声水平：≤10％ 探头阻尼：100Ω、150Ω、200Ω、500Ω共 4档可调 重复频率：10－1000Hz 灵敏度余量：＞62dB 分辨力：＞40dB（5P14） 线性抑制：0－80％（数字抑制） 垂直线性误差：≤3％ 水平线性误差：≤0.1％ 动态范围：≥32dB 秒冲类型：方波 秒冲强度：固定 秒冲宽度： 50－300ns 环境温度：-10℃－50℃ 环境湿度：20％－95％RH
一、技术要求： 1.1 超声波探伤仪 1.1.1 超声波探伤仪的工作频率范围至少为0.5MHZ～10MHZ，仪器至少在荧光屏满刻度的80%范围内呈线性显示。仪器应具有80dB以上的连续可调衰减器。步进级每档不大于2dB，其精度为任意相邻12 dB的误差在±1dB 以内，最大累计误差不超过1dB.。水平线性误差不大于2%，垂直线性误差不大于5%，实时采样频率不小于100MHZ，其余性能指标应符合JB/T10061的规定。 1.1.2超声波探伤仪应有足够的存储能力并带有通信接口，可存储预先设定的仪器参数和曲线，可通过界面程序与计算机进行数据和波形交换。 1.1.3 超声波探伤仪应具有产品合格证或合格的证明文件。 1.2超声波探头 1.2.1超声波探头性能应按JB/T10062进行测定。 1.2.2晶片面积一般不应超过500mm2，且任意一边长原则上不大于25 mm 。 1.2.3探头声束轴线水平偏离角应不大于2°，探头主波束在垂直方向不应有明显的双峰或多峰。1.2.4探头的中心频率允许偏差应为±0.5MHz。 1.3探伤仪和探头组合的系统性能 1.3.1探伤仪和探头的组合系统性能应按JB/T9214和JB/T10062的规定进行测试。 1.3.2在达到被探工件最大检测声程处，其有效探伤灵敏度余量应不小于10dB。 1.3.3探伤仪和探头的组合分辨率：小角度纵波斜探头的远场分辨率不小于30dB；爬波探头的分辨力不小于6dB。 1.3.4探伤仪和探头的组合频率与公称频率误差应在±10％之间。 1.4 试块 1.4.1校准试块 1.4.1.1校准试块是指规定的用于探伤仪系统性能校准和检测校准的试块，校准试块形状和尺寸精度应符合国标的要求，并有出厂计量合格证书。 1.4.1.2校准试块的其他制造要求应符合JB/T 8428-2006的规定。 1.4.2参考试块 参考试块是指规定的用于检测时比对试验的试块，用与被检工件外形尺寸相近、材质相同及声速接近的材料制成。 1.5耦合剂 耦合剂应具有良好的透声性能和润湿能力，且对工件无害，对工艺无影响，易清除。
超声波焊接的焊点，应有高的接合强度和合格的表面质量，除了表面不能有明显的挤压坑和焊点边缘的凸出以外，还应注意与上声极接触处的焊点表面情况，不允许有裂纹和局部未熔合，因此，超声波焊接的形式选择、接头设计和焊接参数选择非常重要。 一、超声波焊接特点 1) 可焊接的材料范围广，可用于同种金属材料、特别是高导电、高导热性的材料（如金、银、铜、铝等）和一些难熔金属的焊接，也可用于性能相差悬殊的异种金属材料（如导热、硬度、熔点等）、金属与非金属、塑料等材料的焊接，还可以实现厚度相差悬殊以及多层箔片等特殊结构的焊接。 2) 焊件不通电，不需要外加热源，接头中不出现宏观的气孔等缺陷，不生成脆性金属间化合物，不发生像电阻焊时易出现的熔融金属的喷溅等问题。 3) 焊缝金属的物理和力学性能不发生宏观变化，其焊接接头的静载强度和疲劳强度都比电阻焊接头的强度高，且稳定性好。 4) 被焊金属表面氧化膜或涂层对焊接质量影响较小，焊前对焊件表面准备工作比较简单。 5) 形成接头所需电能少，仅为电阻焊的5％；焊件变形小。 6) 不需要添加任何粘结剂、填料或溶剂，具有操作简便、焊接速度快、接头强度高、生产效率高等优点。超声波焊接的主要缺点是受现有设备功率的限制，因而与上声极接触的焊件厚度不能太厚，接头形式只能采用搭接接头，对接接头还无法应用。 二、超声波焊接的分类 超声波焊接分类按照超声波弹性振动能量传入焊件的方向，超声波焊接的基本类型可以分为两类：一类是振动能量由切向传递到焊件表面而使焊接界面产生
相对摩擦，这种方法适用于金属材料的焊接；另一类是振动能量由垂直于焊件表面的方向传入焊件，主要是用于塑料的焊接。常见的金属超声波焊接可分为点焊、环焊、缝焊及线焊；近年来，双振动系统的焊接和超声波对焊也有一定的应用。 （1）点焊点焊是应用最广的一种焊接形式，根据振动能量的传递方式，可以分为单侧式、平行两侧式和垂直两侧式。振动系统根据上声极的振动方向也可以分为纵向振动系统、弯曲振动系统以及介于两者之间的轻型弯曲振动系统。功率500W以下的小功率焊机多采用轻型结构的纵向振动；千瓦以上的大功率焊机多采用重型结构的弯曲振动系统；而轻型弯曲振动系统适用于中小功率焊机，它兼有上述两种振动系统的优点。 （2）环焊环焊方法如图5所示，主要用于一次成形的封闭形焊缝，能量传递采用的是扭转振动系统。焊接时，耦合杆4带动上声极5作扭转振动，振幅相对于声极轴线呈对称分布，轴心区振幅为零，边缘位置振幅最大。该类焊接方法最适合于微电子器件的封装工艺，有时环焊也用于对气密性要求特别高的直线焊缝的场合，用来代替缝焊。由于环焊的一次焊缝的面积较大，需要有较大的功率输入，因此常常采用多个换能器的反向同步驱动方式。 （3）缝焊与电阻焊中的缝焊类似，超声波缝焊实质上是由局部相互重叠的焊点形成一条连续焊缝。缝焊机的振动系统按其滚轮振动状态可分为纵向振动、弯曲振动以及扭转振动三种形式（图6）。其中最常见的是纵向振动形式，只是滚轮的尺寸受到驱动功率的限制。缝焊可以获得密封的连续焊缝，通常焊件被夹持在上下滚轮之间，在特殊情况下可采用平板式下声极。 （4）线焊它是点焊方法的一种延伸，利用线状上声极，在一个焊接循环内形成一条狭窄的直线状焊缝，声极长度就是焊缝的长度，现在可以达到150mm，这种方法最适用于金属薄箔的封口。 （5）双超声波振动系统的点焊：上下两个振动系统的频率分别为27kHz和20kHz（或15kHz），上下振动系统的振动方向相互垂直，焊接时二者作直交振动。当上下振动系统的电源各为3kW时，可焊铝件的厚度达10mm，焊点强度达到材料本身的强度。双超声波振动系统多用于集成电路和晶体管细导线的焊接，虽然焊接方法与点焊基本相同，但焊接设备复杂，要求设备的控制精度高，以便实现焊点的高质量和高可靠性焊接。
目录 摘要 (2) 引言 (3) 1.超声波的基本原理及传播特点 (4) 1.1什么是超声波 (4) 1.2超声波的基本原理 (4) 1.2.1压电效应及脉冲超声波的产生 (4) 1.2．2超声波波形 (5) 1.3超声波传播的特点 (6) 2.超声波的应用 (6) 2.1超声波在制浆造纸中的应用 (7) 2.2超声波传感器 (8) 2.3超声波测距 (9) 2.4超声波在医学诊断中的应用 (10) 2.5超声波在生物技术领域的应用 (11) 2.5.1用于培养液及药物的雾化 (11) 2.5.2提高种子发芽率和遗传物质的转化率 (11) 2.6超声波在军事中的应用 (11) 3. 结束语 (12) 参考文献 (12) 致谢 (13)
摘要 超声波是一种高能机械波，本文通过介绍超声波的产生机制和基本原理。让读者更深层次的认识超声波，文中根据超声波的自身特点从超声波传感器、超声波测距、及超声波在纸浆造纸中、医学诊断中、生物技术领域中、军事中的应用这六个方面进行详细讲述。超声波是一门年轻的学科，随着超声研究技术的不断成熟，未来将会更好的应用在生产生活中。 关键词：超声波；传感器；测距；医学诊断 Abstract Ultrasonic is a kind of high-energy mechanical wave, this paper introduces the basic principle of ultrasonic generation mechanism and give readers a deeper understanding of ultrasound, in this paper, according to the characteristics of ultrasonic sensors, ultrasonic distance measurement, and ultrasonic in pulp papermaking, medical diagnosis, in the field of biotechnology, the application of the military in these six aspects in detail. Ultrasonic is a young discipline, with the ultrasonic technology matures, the future will be better application in the production and living. Key words: ultrasonic ；the sensor ；ranging; medical diagnosis 引言 超声波最早被人类发现是在1793年由意大利科学家斯帕拉捷在蝙蝠身上发现其存在，随后的30多年里人们进行了有关超声波的产生机理方面的大量研究，直到1830年F ·Savar 用齿轮产生4104.2 HZ 的超声，首次实现了人类在人工控制下超声波的产生，开启了超声历史的新纪元，其他新技术如压电效应与逆压电效应的发现大大推动了超声波的快速发展，在随后的60年间，世界各地区有关超声技术的研究不断的取得突破性成果，20世纪的40年代超声技术开始应用于临床医疗方面，这也同样推动了人类医疗事业的发展，有关超声波在医学方面的应用与研究取得突破性进展，国际间也有过许多的交流与合作，共同推动了超声科技的发展和进步。我国在超声方面的研究相对落后于国际主流国家，我国由于当时特别的时期和特别的情况，20世纪60年代才开始超声方面的研究，有关超声学的相关研究始于也在这个时期真正开始，并且在随后的几年发展中取得了许多重要成果和重要的应用，如金属探伤、种子的培育、印染等。在基础研究方面也取得了重要进展，如研制出有关超声波在固体中衰减所用的检测设备，进行了有关超声乳化等课题的研究，研制出分子声学试验等设备，表面换能器的相关研究在1960年左右开始。改革开放的新时期，超声技术开始了实际应用之路，并且在该领域的一些列成果开始走进我们的生
A型超声诊断仪（amplitude） A型显示是一种最基本的显示方式，示波管上的横坐标表示超声波的传播时间，即探测深度；纵坐标则表示回波脉冲的幅度（amplitude），故称为A型。 用A型诊断仪可以测量人体内各器官的位置、尺寸和组织的声学特性，并用于疾病诊断。 M型超声诊断仪（motion） 它在A型超声诊断仪基础上发展来的一种最基本的超声诊断设备。 显像管上的亮度表示回波幅度，由A型回波幅度加到显像管Z轴亮度调制极上所控制；其纵轴表示超声脉冲的传播时间，即探测深度；显像管水平偏转板加一慢时间扫描电压。这样在做人体探查时，就构成一幅各回波目标的活动曲线图。 其在检查心脏时具有一系列优点，如对心血管各个部分大小、厚度、瓣膜运动的测量，以及研究心脏的各部分运动与心电图、心音图及脉搏之间的关系等，所以也称超声心动仪。 此外它还可以研究其他各运动界面的情况，并通过与慢时间扫描同步移动探头，做一些简单的人体断层图。 B型超声诊断仪（brightness） 其也称B型超声切面显像仪。它用回波脉冲的幅度调制显示器亮度，而显示器的横轴和纵轴则与声速扫描的位置一一对应，从而形成一幅亮度调制的超声切面图像。 D型超声多普勒诊断仪 它利用超声波传播过程中与应用目标之间的相对运动所产生的多普勒效应来探测运动目标，主要包括多普勒血流测量和血流成像两种。 目前的彩色血流成像（color flow imaging CFI）则是在实时B型超声图像中，以伪彩色表示心脏或血管中的血液流动。它是利用多次脉冲回波相关处理技术来取得血流运动信息，故常称为彩色多普勒血流成像（color Doppler flow imaging, CDFI）。 经颅多普勒（transcranial Doppler，TCD）诊断仪应用低频多普勒超声，通过颞部、枕部、框部及颈部等透声窗，可以显示颅内脑动脉的血流动力学状况。 C型和F型超声成像设备 它是在B型超声诊断仪的基础上发展起来的，主要用来获取与声束方向垂直或呈一定夹角的平面和曲线上的回波信息并成像。透射式C型成像类似普通X射线成像，反映了声束路径上所有组织总的超声特性，可分别利用总的超声衰减和传播时间进行C型成像。C型和F型扫描成像能提供一些B型超声成像不能获得的信息。 超声外科设备 超声外科学是继超声治疗和诊断之后出现的一个医用超声领域。它用较强的超声波粉碎眼部、肾部的病变组织并排出，如超声乳化白内障摘除等，以达到实施超声外科手术的目的。其优点是降低患者痛苦，缩短手术时间。 超声治疗设备 它主要利用组织吸收超声波能量等特性，即温热效应、机械效应和化学效应，达到治疗目的，目前超声加温治疗癌症是一个重要课题，利用环形相控换能器可方便的使声束聚焦于病变部位，使病变部位温度升高。相对于电磁波而言，超声治疗设备的声束方向与聚焦位置及声功率分布模式更便于控制。