超声波相控阵技术在无损检测中的应用

超声波相控阵技术在无损检测中的应用

早在1959 年，Tom Brown和Hughes在Kelvin注册了一项超声波环形动态聚焦探头的专利技术，后来这项技术称为相控阵。

在上世纪60年代，关于超声波相控阵的研究主要局限于实验室；60年代末70年代初期，医学研究者已将相控阵技术成功运用到人体超声成像方面。然而超声相控阵技术在工业方面的应用发展缓慢，主要是因为相控阵系统复杂而当时的计算机能力弱，缺乏对多晶片探头进行快速激发以及无法对扫查产生的大量数据文件进行处理的能力；另一个原因就是仪器费用高昂，很少有公司愿意在这方面花费巨额费用。

随着计算机技术的快速发展，相控阵系统的复杂性和费用都大为降低。且相控阵技术相对于普通超声波检测有着明显的优势，令相控阵超声检测技术在工业领域逐渐兴起。已在多种材料的检测上进行了应用并取得了较满意的检测结果。

1 原理简介

相控阵超声波检测技术基于惠更斯原理，所用探头由多个晶片组成，应用时按照一定的规则和时序对探头中的一组或者全部晶片进行激活（晶片的激活数量取决于相控阵仪器控制能力和检测需要）,每个激活晶片发出的超声波为次波，次波相互干涉，形成所需的新的波阵面传播开去成为超声波束对工件进行检测。

对于相控阵检测仪器而言，基本上由两部分组成，一部分是普通的超声波检测部分，一部分是相控阵部分，其中普通的超声部分负

责发出压电脉冲信号，并对相控阵返回的信号进行显示处理；相控阵部分将压电脉冲信号根据预置规则进行不同的延时施加到要被激活的晶片上，从而产生出不同的波束，见图1。

对晶片进行激活时所遵循的规则（即进行何种方式的延时的触发）称之为聚焦法则（focal law），不同的延时能发射出不同的超声波束，使超声波束具有相应的波形。并且聚焦在不同的深度（根据干涉原理仅能在近场区范围内聚焦），线性扫查无需聚焦。在一次扫查过程中，可以设置多组聚焦法则，也就是说可以设置多组波束进行扫查，提高扫查效率和保证扫查部位。这也是相控阵的一个显著优点。

比较明显的优势是检测数据完整，可通过对原生数据进行成像来分析工件内部缺陷，定位定量准确，定性方面降低了对人员经验的依赖性，降低了人为因素的误差。另一方面相控阵利用时分复用技术

可以用一个探头激发出多种类型的超声波束，一次扫查就能完成普通的数种扫查方式，特别适合快速检测及对几何形状复杂的工件检测。

相控阵原理

相控阵技术能够电子修改超声探头的特征。

探头修改是通过在阵列探头中单个晶片的信号发射（触发）和接收（回波）注入时间延时来实现的。

任何用于缺陷检测和测量的U T技术都可用于相控阵探头。不需要移动工件，实现高速电子扫查

通过软件控制波束特征提高检测性能

单个电子控制的相控阵探头实现多角度检测

多种配置：P/E,T/R,T O F D,串列扫查

对于复杂几何体的检测更具灵活性

－最佳的聚焦

－最佳的波束角度

按照预定的几何形状订购阵列探头

这些阵列探头像常规超声探头一样，根据不同的设计制作，用于一些特定的应用

典型的阵列设计是：

－线型

－矩阵

－环阵

－扇阵

为什么使用相控阵？

不需要移动工件，实现高速电子扫查

通过软件控制波束特征提高检测性能

单个电子控制的相控阵探头实现多角度检测多种配置：P/E,T/R,T O F D,串列扫查

对于复杂几何体的检测更具灵活性

－最佳的聚焦

－最佳的波束角度

常规波束形成

相控阵波束形成

相控阵探头波束偏转（接收）：

－在接收过程中施加合适的电子延迟。

－只有信号“满足”延迟法则达到同相位，合并后才会产生有效信号。

使用相控阵进行超声检测的常规步骤

使用相控阵 进行超声检测的常规步骤 2006.5.1 制作者：马克.戴维斯 美国无损检测学会超声三级 奥林巴斯无损检测

免责条款 使用这个程序之前仔细阅读下面的内容，你确信可以接受下面所有的条款和条件。 1．这个程序没有进行任何形式的授权，提供给客户的仅仅是一个最基本的原理，使用此程序的全部风险和后果由消费者和最终用户承担，奥林巴斯无损检测和戴维斯不能做出明确的和含蓄的保证，但是不包括商业上的承诺，要尊重此程序。 2．无论使用这个程序所产生的任何直接的、间接的和附带的损害结果，奥林巴斯无损检测和戴维斯不承担任何责任，包括商业利益的损失、商业中断、商业信息的丢失等等，在这个程序派生出来的其他技术，在这个协议之外或者不能使用这个程序，奥林巴斯已经考虑到这个损害的可能性。

目录 1.0 目的 2.0 范围 3.0 参考书目 4.0 超声相控阵检测设备 5.0 相控阵设备的线性 6.0 相控阵探头可操作确认 7.0 相控阵系统校准 8.0 表面处理 9.0 扫查覆盖和扫查方法 10.0 记录评价标准和波幅判断 11.0 检测后的清理 12.0 文件 附录1 相控阵术语学 附录2 相控阵内不可用晶片的评价指导方针附录3 超声信号的缺陷定性 附录4 相控阵确定缺陷的尺寸

1.0目的 1.1这个程序提供了手动和带编码器的相控阵检测焊缝和母材的 必要条件。 1.2这个程序也对相控阵的以下几个方面很有用 1.2.1 探测 1.2.2 定性 1.2.3 缺陷长度 1.2.4 缺陷位置：距离上表面或者下表面 1.2.5 缺陷尺寸：向内表面或者外表面延伸的连接裂纹 2.0 应用范围 2.1 此程序可以用于一般的相控阵检测，也可以用于炭钢和不锈钢的焊缝和母材的检测 2.2 这个程序可应用在0.5到1英寸的厚度上，为了和程序保持一致，有效的范围要乘以0.5到1.5倍（举个例子：最小的尺寸是0.25英寸，和最小的一样最大的尺寸是1 .5英寸）。 2.3 当需要一个标准的时候，此程序的设计论证了奥林巴斯无损检测相控阵系统Omniscan是符合美国机械工程师协会的标准。 2.4 使用Omniscan 相控阵系统做一个标准的测试演示实例。 2.5 针对产品外形和材料的特殊要求，设计一个大概的相控阵检测计划。 3.0 参考书目 3.1美国机械工程师协会，锅炉和压力容器标准，第四章第五节，

简述全自动超声波无损检测方法

简述全自动超声波无损检测方法 摘要：全自动超声波检测技术（AUT）对于提高无损检测效率、保证无损检测质量，节约工程成本有着重要的意义，通过对AUT检测的特点，与传统检测手段进行了对比分析，阐述工程无损检测中AUT检测的通用做法。 关键词：全自动超声环焊缝检测 引言：AUT检测技术是一种新型的无损检测技术，在近几年的推广使用过程中得到了工程质检方的认可，在使用过程中各公司做法不一，本文通过多年AUT 检测工程应用经验总结归纳了AUT检测通用做法。 1、AUT检测方法适用范围 本文论述了环向焊缝全自动超声检测的要求。在AUT检测所得到结论的基础上分析评定环焊缝。根据工程临界判别法（ECA）来最终确定检测验收标准。 2 AUT检测方法步骤 2.1 外观检查 工程现场所有待检环焊缝在焊接完成后都要进行三方（监理、施工、检测）外观检查并且按照AUT检测相应标准的要求进行评定。 所有坡口应在机加工后进行焊接，并且确保焊接符合焊接工艺的要求，随后AUT全自动超声波检测应结合画参考线一起进行。 2.2 超声波检测 工程现场的所有环焊缝的全自动超声检测都要在整个焊缝圆周方向上进行，并按相应的验收标准进行评定。 3 超声波检测系统 AUT检测系统应该提供足够的检测通道的数量，保证仅扫查环焊缝一周，就可对该焊缝整个厚度上的所有区域进行全面检测。所有被选通道都应能显示一个线性A型扫查显示。检测的通道应该能按照通常如图1所示的检测区域评估被检焊缝。仪器的线性应按照相应标准来确定，每6个月测定一次。仪器的误差应该不大于实际满幅高的5％。这一条件应该适用于对数放大器及线性放大器。每一个检测的通道都应可以选择脉冲反射法或者直射法。每一个检测通道的闸门位置及两个闸门之间的最小跨度和增益都是可选择的。记录电位也是可以选择的，以显示记录的波幅和传播时间位于满幅高0～100％之间的信号。对于B扫查或者图像显示的资料记录也应该为0～100％。对于每个门都有两个可记录的输出信号。无论是模拟信号还是数字信号都包括信号的高度和渡越时间。它们都适于多通道记录仪或计算机数据采集软件的显示。 4 AUT的系统设置 4.1 AUT探头及探头灵敏度的确定 在工程现场的检测中用AUT对比试块选定该检测系统的合适当量。每个AUT 检测探头固定在扫查架相应位置上，保证中心距满足要求。分别调整扫查架上探头的位置、角度和激活晶片数，使所有探头在标准试块上的主反射体的信号都达到最大值。把所有检测探头的峰值信号都设置到仪器满屏的80%，此时显示的灵敏度数值就是该探头检测时的基准灵敏度。 4.2 闸门的设置 4.2.1 熔合区闸门的设置参照AUT对比试块上的标准反射体：闸门起点位置在坡口前大于等于3mm，闸门终点位置应大于焊缝上中心线位置1mm。闸门的起点和长度应记录在工艺文件中。

超声相控阵检测系统

超声相控阵检测系统

超声相控阵检测系统 摘要：在无损检测领域里，超声检测凭借可靠、安全、经济的优势，得到了越来越广泛的应用。超声相控阵系统由于具有独特的线性扫查、动态聚焦、扇形扫描的特点，成为近几年超声检测领域里的一个研究热点。本文介绍了超声相控阵的发展、在工业领域中的应用以及国内外现状。简述了超声相控阵系统工作原理、主要特点及相控阵系统的探头、超声发射接收电路、超声成像部分。说明了超声相控阵的研究在无损检测领域里具有广阔的应用前景。 关键词：无损检测；超声相控阵；相控阵探头；超声成像 Ultrasonic phased array testing system Liu Shengchun （College of information and communication Engineering, Harbin Engineering University, Harbin, Heilongjiang 150001, China） Abstract:In non-destructive detecting field, depending on the superiorities of credibility, security and economy, ultrasonic detecting is getting more and more broad application. Ultrasonic phased array system which has characteristics of linearity scanning , dynamic focus and sector scanning, is becoming a hot research in the ultrasonic detecting field in recent years.This paper introduce the development, status quo of ultrasonic phased array, and its application in industry. Briefly describe its work principle, main characteristic and phased array system including probe,ultrasonic transmitting and receiving circuit and ultrasonic imaging. It illuminates that there is a wide application foreground of ultrasonic phased array's research in non-destructive detecting field. Key words:Non-destructive defecting;Ultrasonic phased array;Phased array probe;Ultrasonic imaging 1 引言 超声相控阵技术已有40多年的发展历史，初期，由于系统的复杂

无损检测新技术-超声波相控阵检测技术简介

无损检测新技术-超声波相控阵检测技术简介 夏纪真 无损检测资讯网 https://www.wendangku.net/doc/8a10663528.html, 广州市番禺区南村镇恒生花园14梯701 邮编：511442 摘要：本文简单介绍了超声波相控阵检测技术的基本原理、应用与局限性 关键词：无损检测超声检测相控阵 1 超声波相控阵检测技术的基本原理 超声波相控阵检测技术是一种新型的特殊超声波检测技术，类似相控阵雷达、声纳和其他波动物理学应用，依据惠更斯（Huyghens-Fresnel）原理：波动场的任何一个波阵面等同于一个次级波源；次级波场可以通过该波阵面上各点产生的球面子波叠加干涉计算得到。 并显示保真的（或几何校正的）回波图像，所生成材料内部结构的图像类似于医用超声波图像。 常规的超声波检测技术通常采用一个压电晶片来产生超声波，一个压电晶片只能产生一个固定的声束，其波束的传递是预先设计选定的，并且不能变更。 超声波相控阵检测技术的关键是采用了全新的发生与接收超声波的方法，采用许多精密复杂的、极小尺寸的、相互独立的压电晶片阵列（例如36、64甚至多达128个晶片组装在一个探头壳体内）来产生和接收超声波束，通过功能强大的软件和电子方法控制压电晶片阵列各个激发高频脉冲的相位和时序，使其在被检测材料中产生相互干涉叠加产生可控制形状的超声场，从而得到预先希望的波阵面、波束入射角度和焦点位置。因此，超声波相控阵检测技术实质上是利用相位可控的换能器阵列来实现的。超声波相控阵激发的超声波进入材料后，仍然遵循超声波在材料中的传播规律。因此，对于常规超声波检测应用的频率、聚焦的焦点尺寸、聚焦长度、入射角、回波幅度与定位等等，超声波相控阵也是同样应用的。 超声波相控阵探头的每个压电晶片都可以独立接受信号控制（脉冲和时间变化），通过软件控制，在不同的时间内相继激发阵列探头中的各个单元，由于激发顺序不同，各个晶片激发的波有先后，这些波的叠加形成新的波前，因此可以将超声波的波前聚焦并控制到一个特定的方向，可以以不同角度辐射超声波束，可以实现同一个探头在不同深度聚焦（电子动态聚焦）。此外，从电子技术上为阵列确定相位顺序和相继激发的速度可以使固定在一个位置上的探头发出的超声波束在被检工件中动态地“扫描”或“扫调”通过一个选定的波束角范围或者一个检测的区域，而不需要对探头进行人工操作。相控阵探头的关键特性包括：电子焦距长度调整、电子线性扫描和电子波束控制/偏角。 图1示出了超声波相控阵换能器实现电子聚焦和波束偏转的原理示意图。 图1超声波相控阵换能器实现电子聚焦和波束偏转的原理示意图超声波相控阵换能器的晶片不同组合构成不同的相控阵列，目前主要有三种阵列类型：线形阵列（晶片成间隔状直线形分布在探头中）、面形（二维矩阵）阵列和圆（环）形阵列，

超声波无损检测的发展

超声无损检测仪器的发展 超声检测仪器性能直接影响超声检测的可靠性，其发展与电子技术等相关学科的发展是息息相关的。计算机的介入，一方面提高了设备的抗干扰能力，另一方面利用计算机的运算功能，实现了对缺陷信号的定量、自动读数、自动识别、自动补偿和报警。20世纪80年代，新一代的超声检测仪器——数字化、智能化超声仪问世，标志着超声检测仪器进入一个新时代。 超声无损检测仪器将向数字化、智能化、图像化、小型化和多功能化发展。在第十三、十四世界无损检测会议仪器展览会、1996年中国国际质量控制技术与测试仪器展览会、1997年日本无损检测展览会等大型国际会议会展中，数字化、智能化、图像化超声仪最引人注目，显示了当今世界无损检测仪器的发展趋势。其中以德国Krauthammer公司、美国Panametrics公司、丹麦Force Institutes公司与美国PAC公司的产品最具代表性。真正的智能化超声仪应该是全面、客观地反映实际情况，而且可以运用频谱分析，自适应专家网络对数据进行分析，提高可靠性。提高超声检测中对缺陷的定位、定量和定性的可靠性也是超声检测仪器实现数字化、智能化急待解决的关键技术问题。 现代的扫查装置也在向智能化方向发展。扫查装置是自动检测系统的基础部分，检测结果准确性、可靠性都依赖于扫查装置。例如采用声藕合监视或藕合不良反馈控制方式提高探头与工件表面的耦合稳定度以及检测的可靠性。从20世纪90年代以来，出现的各种智能检测机器人，已经形成了机器人检测的新时代及工程检测机器人的系列与商业市场。例如日本东京煤气公司的蜘蛛型机器人，移动速度约60m/h ，重约140kg，采用16个超声探头可以对运行状态下的球罐上任意点坐标位置进行扫描。日本NKK公司研制的机器人借助管道内液体推力前进，可以测量输油管道腐蚀状况，其检测精度小于1mm。 丹麦Force研究所的爬壁机器人，重约10吨，采用磁吸附与预置磁条跟踪方式可检测各类大型储罐与船体的缺陷。 超声无损检测技术的发展 超声无损检测技术是国内外应用最广泛、使用频率最高且发展较快的一种无损检测技术, 体现在改进产品质量、产品设计、加工制造、成品检测以及设备服役的各个阶段和保证机器零件的可靠性和安全性上。世界各国出版的无损检测书

数字超声波探伤仪焊缝探伤实例DAC曲线绘制探伤步骤

数字超声波探伤仪焊缝探伤实例/DAC曲线绘制 探伤步骤： 一、探伤前的准备工作 1. 数字式超声探伤仪 目前市面上的探伤仪大都是数字机，数字机显示的是数字化的波形，具有检测速度快、精度高、可靠性高和稳定性好等特点。1983年德国KK公司推出了世界第一台数字超 声探伤仪，采用Z80作中央处理器，但其重达10公斤，体积很大，应用时需要车载、用户爬到很高的地方来操作，不太适用于野外作业。1986年后，工业化国家的超声探伤仪得到了迅猛发展，现代数字式超声探伤仪趋向小型化和图像化方向，如国内也已 推出的掌上型探伤仪，还有具有强大图像处理功能的TOFD探伤仪。这里选用的是市 场上的一般的数字探伤仪。 2.横波斜探头： 5M13×13K2 3.标准试块：CSK-IB 、CSK-3A 4.30mm厚钢板的对接焊缝 5．DAC参数：（1）DAC点数：d=5、10、15、20（mm）的4点（2）判废线偏移量：+5dB （3）定量线偏移量：-3dB （4）评定线偏移量：-9dB 6．耦合剂（如：机油、水、凡士林等） 二．探测面的选择焊缝一侧 三．开机 1．将探头和超声探伤仪连接 2．开启面板开关，开机自检，约5秒钟进入探伤界面。 (1)按键，使屏幕下方显示“基本”、“收发”、“闸门”、“通道”、“探头”五个功能主菜单。 (2)按“F1”键，进入“基本”功能组，将“基本”功能内的“探测范围”调为“150”，将“材料声速”调为“3230”，将“脉冲移位”调为“0.0，将“探头零点”调为“0.00”。 (3)按下F2键，进入“收发”功能组，将“收发”功能内的“探头方式”调为“单晶”，将“回波抑制”调为“0%”。(4)按下F3键，进入“闸门”功能组，将“闸门报警”调为“关”，将“闸门宽度”调为“20.0”，将“闸门高度”调为“50%”。（此条内容的调整可根据使用者的习惯而定）。(5)按下F4键，进入“通道”功能组，将“探伤通道”调为所需的未存储曲线的通道，如“No.1”，此时

超声相控阵检测教材超声相控阵技术

第三章超声相控阵技术 3.1 相控阵的概念 3.1.1相控阵超声成像 超声检测时，如需要对物体内某一区域进行成像，必须进行声束扫描。相控阵成像是通过控制阵列换能器中各个阵元激励（或接收）脉冲的时间延迟，改变由各阵元发射（或接收）声波到达（或来自）物体内某点时的相位关系，实现聚焦点和声束方位的变化，从而完成相控阵波束合成，形成成像扫描线的技术，如图3-1所示。 图3-1 相控阵超声聚焦和偏转

3.2 相控阵工作原理 相控阵超声成像系统中的数字控制技术主要是指波束的时空控制，采用先进的计算机技术，对发射/接收状态的相控波束进行精确的相位控制，以获得最佳的波束特性。这些关键数字技术有相控延时、动态聚焦、动态孔径、动态变迹、编码发射、声束形成等。 3.2.1相位延时 相控阵超声成像系统使用阵列换能器，并通过调整各阵元发射/接收信号的相位延迟（phase delay），可以控制合成波阵面的曲率、指向、孔径等，达到波束聚焦、偏转、波束形成等多种相控效果，形成清晰的成像。可以说，相位延时（又称相控延时）是相控阵技术的核心，是多种相控效果的基础。 相位延时的精度和分辨率对波束特性的影响很大。就波束的旁瓣声压而言，文献研究表明，延时量化误差产生离散的误差旁瓣，从而降低图像的动态范围。其均方根（RMS）延时量化误差与旁瓣幅值之比为 （式3-1） 式中，； N-----阵元数目； μ----中心频率所对应一个周期与最小量化延时之比。 图3-2示出了延时量化误差引起的旁瓣随N、μ变化的关系曲线。早期的超声成像设备如医用B超中，由LC网络组成多抽头延迟线直接对模拟信号进行延迟，用电子开关来分段切换以获得不同的延迟量。这种延迟方式有两大缺点：①延迟量不能精细可调，只能实现分段聚焦，当聚焦点很多时需要庞大的LC网络和电子开关矩阵；②由于是模拟延迟方式，电气参数难以未定，延时量会发生温漂、时漂、波形容易被噪声干扰。

超声波无损检测技术的理论研究

毕业设计（论文） 题目超声波无损检测技术 的理论研究 系（院）物理与电子科学系 专业电子信息科学与技术 班级2006级4班 学生姓名李荣 学号2006080927 指导教师吴新华 职称讲师 二〇一〇年六月十八日

独创声明 本人郑重声明：所呈交的毕业设计(论文)，是本人在指导老师的指导下，独立进行研究工作所取得的成果，成果不存在知识产权争议。尽我所知，除文中已经注明引用的内容外，本设计（论文）不含任何其他个人或集体已经发表或撰写过的作品成果。对本文的研究做出重要贡献的个人和集体均已在文中以明确方式标明。 本声明的法律后果由本人承担。 作者签名: 二〇一〇年六月一十八日 毕业设计（论文）使用授权声明 本人完全了解滨州学院关于收集、保存、使用毕业设计（论文）的规定。 本人愿意按照学校要求提交学位论文的印刷本和电子版，同意学校保存学位论文的印刷本和电子版，或采用影印、数字化或其它复制手段保存设计（论文）；同意学校在不以营利为目的的前提下，建立目录检索与阅览服务系统，公布设计（论文）的部分或全部内容，允许他人依法合理使用。 （保密论文在解密后遵守此规定） 作者签名: 二〇一〇年六月一十八日

超声波无损检测技术的理论研究 摘要 本文首先针对波无损检测技术进行理论研究，简明扼要的介绍了超声波无损检测技术的研究意义和发展现状,超声波无损检测技术是当前一种较为先进的检测技术,应用领域更广,适用范围更宽。然后细致的分析了超声波无损检测技术的工作原理特性，基于超声波的优良特性，和传播机理，进行器件或工程的无损检测，并分析了超声波无损检测系统的噪声干扰来源，提出了降低噪声的方法。尝试用计算机模拟系统通过仿真软件来处理超声波无损检测过程中的庞大的数据信息。直观准确地定位缺陷的位置和类型。最后介绍了超声波在无损检测领域的两种典型应用，建筑方面，可以通过超声探头，利用声波的反射的折射来检测混凝土路基的厚度，电力系统方面，利用超声波无损检测技术确定次绝缘子的寿命定位绝缘子中缺陷的类型的具体位置，快速有效的解除安全隐患。 关键词：超声波；无损检测；计算机仿真；瓷绝缘子

超声波无损检测概述

超声波无损检测概述

J I A N G S U U N I V E R S I T Y 超声波无损检测概述

2.2 国内研究情况 20 世纪50 年代，我国开始从国外引进模拟超声检测设备并应用于工业生产中。上世纪80 年代初，我国研制生产的超声波探伤设备在测量精度、放大器线性、动态范围等主要技术指标方面已有很大程度的提高[3]。80 年代末期，随大规模集成电路的发展，我国开始了数字化超声检测装置的研制。近年来，我国的数字化超声检测装置发展迅速，已有多家专业从事超声检测仪器研究、生产的机构和企业（如中科院武汉物理研究所、汕头超声研究所、南通精密仪器有限公司、鞍山美斯检测技术有限公司等）[1]。目前，国内的超声超声检测装置正在向数字化、智能化的方向发展并且取得了一定的成绩。另外，国内许多领域（如航空航天、石油化工、核电站、铁道部等）的大型企业通过引进国外先进的成套设备和检测技术（如相控阵超声检测设备与技术和TOFD 检测设备与技术），既完善了国内的超声检测设备，又促进了超声无损检测技术的发展[5]。 2.3 超声波无损检测技术发展趋势 超声检测技术的应用依赖于具体检测工件的检测工艺和方法，同时，超声检测还存在检测的可靠性，缺陷的定量、定性、定位以及缺陷检出概率、漏检率、检测结果重复率等问题，这些对超声检测仪器的研制提出了更高要求。 为克服传统接触式超声检测的不足，人们开始探索非接触式超声检测技术，提出了激光超声、电磁超声、空气耦合超声等。为提高检测效率，发展了相控阵超声检测。随着机械扫描超声成像技术的成熟，超声成像检测也得到飞速发展。目前，超声检测仪器已明显向检测自动化、超声信号处理数字化、诊断智能化、多种成像技术的方向发展[5-7]。 3.超声波检测的基本原理 3.1超声波无损检测基本介绍 超声检测（UT）是超声波在均匀连续弹性介质中传播时，将产生极少能量损失；但当材料中存在着晶界、缺陷等不连续阻隔时，将产生反射、折射、散射、绕射和衰减等现象，从而损失比较多的能量，使我们由接收换能器上接收的超声波信号的声时、振幅、波形或频率发生了相应的变化，测定这些变化就

无损检测案例分析(1)

焊缝无损检测缺陷图片一、气孔与圆缺 图8-1-1 分散的气孔 图8-1-2 密集气孔 图8-1-3 夹钨二、条形夹渣与条形气孔 图8-1-4 条形夹渣

图8-1-5 条形气孔 三、未焊透 图8-1-6 未焊透 四、未熔合 图8-1-7 未熔合 五、裂纹 图8-1-8 裂纹（transverse cracks:横向裂纹；longitudinal root crack:纵向根部裂纹）六、咬边

图8-1-9 内咬边 图8-1-10 外咬边七、内凹 图8-1-11 内凹 八、烧穿 图8-1-12 烧穿

焊缝无损检测案例分析 【案例1】无损检测工艺规程 1、背景 某天然气分输管网工程，要求射线检测100%。 2、问题描述 查无损检测项目部工艺规程《XX公司XX工程无损检测通用射线检测规程》，其中描述“……像质计的使用参照SY/T4109-2005，……射线评级参照SY/T4109-2005……，”等指导性话语；查其曝光曲线为固定时间，电压－厚度曲线，但其现规程中明确说明项目投入三台XXG2505定向射线机，但其曝光曲线只有一个，现场人员解释为三台机器为同一厂家生产，性能差不多。 3、问题分析 （1）工艺规程是相当于公司标准一级的文件，对于项目上的工艺规程，就应当相当于项目上的标准，是所有检测人员赖以编制工艺卡的依据，应当结合公司实际情况与设计指定标准的要求，对每一个方面的技术要求做出明文规定，而不能使用“参照XX标准”等术语。 （2）曝光曲线是反映每一台射线机在一定的透照工艺，胶片系统条件下其曝光时间、选用电压、透照厚度三者之间关系的曲线，虽然射线机厂家给定的曝光曲线是一个型号一个曲线，这不能说明这些射线机就可以共用一个曝光曲线，实际上，就是同一台机器在不同的使用时期，我们还要对其曝光曲线做出修正，这就是为什么，一定要一机一曲线。 4、问题处理 （1）重新编制工艺规程，将标准中的内容，根据工程的实际需要，加入到工艺规程中来，使工艺规程能切实地指导检测人员工作。 （2）要求检测单位对每一台设备做曝光曲线，并制定曝光曲线校验制度。 【案例2】无损检测工艺卡 1、背景 某5万方储油罐无损检测工程，施工规范为GB50128－2005，最底层板厚为24mm,最上层板厚为8mm。 2、问题描述 在检查工艺卡的过程中，发现以下内容：透照厚度填写为8～24，电压填写为150Kv～240kV，曝光时间填定为1～3min，查其现场操作记录，所有的工艺参数确实能包含在这些范围之内，现场人员解释说这样只是为了省事，其工艺卡没有技术上的问题。 3、问题分析 （1）工艺卡的内容必须要覆盖工程中所有检测对象，但绝不是像标准中一样用一个区间去覆盖，是一一对应的覆盖，一就是一，二就是二，如：厚度为8mm，电压填写150kV，曝光时间填写1min等，必须使现场检测人员，能准确无误地根据板厚，读出各项参数，拍出合格底片。 （2）现场操作记录中的数据可以说不是来自于工艺卡，而是来自于现场工作人员的经验，也

小径管对接焊接接头的相控阵超声检测

小径管对接焊接接头的相控阵超声检测 摘要：对小径管对接焊接接头中的裂缝、密集气孔、未焊透等缺陷进行相控阵超声波检测和射线检测，通过将两者的检测结果进行分析和比较，对两者的检测效果进行评价。本文主要是对相控阵超声波检测手段的优势和其在小管径检测中的应用进行了一定的分析，旨在推动相控阵超声波检测技术的广泛应用。 关键词：小径管对接焊接；接头；相控阵超声检测 引言 相控阵超声检测可以获取实时的检测结果，能够对工件的缺陷进行多种方式的扫描，是一种可以记录的无损检测方式。相控阵超声检测的主要优势就是声束角度和聚焦深度精确可控，声束可达性强，检测精度高，缺陷显示直观，检测速度快，是具有较高可靠性的检测技术，在工业领域有着颇为广泛的应用。笔者对小径管对接焊接接头中的缺陷进行了相控阵超声波检测，并且与射线检测结果进行了一定的比较分析。 一、相控阵超声检测技术 （一）相控阵超声检测技术的原理 相控阵超声检测方法主要是通过对换能器阵列中的单个阵元进行分别控制，以特定的时序法则进行激发和接收，进而实现声束在工件中的偏转和聚焦。采用自聚焦传感器能进一步增强聚焦能力和分辨力，有效的改善了小径管中波型畸变和杂波干扰的情况。 （二）试样管的焊制 小径管的试样管采用的是与广东省某电厂机组锅炉受热面管同规格同材质的管件，其中对接接头存在着一定的裂纹、未熔合、密集气孔有缺陷等问题，具体的示意图可以如下图1所示，焊接的方法主要是钨极氩弧焊。 图1 焊接接头简图 （三）相控阵检测系统 1、相控阵检测仪器 本次研究主要采用的仪器是phascan 32/128相控阵检测仪，Cobra16阵元自聚焦传感器，一次性激发16阵元。 2、相控阵检测探头和楔块 对于相控阵超声探头来说，它主要是阵列探头，在进行现场检测的时候要根据小径管的尺寸来对探头和楔块的型号和大小进行选择。一般来说，探头在进行使用的过程中，因为小径管的曲率过大，要将其和探头之间的耦合损失降低，就需要使用能够与小径管进行紧密切合的楔块，选择曲率相近的曲面。 （四）声束覆盖范围设置 在对小径管焊缝进行相控阵超声扇形扫查的时候，要对探头前沿到焊缝中心线的距离进行正确的选择，要保证在进行扇形扫查的时候大角度声束能够对焊缝的下面部分进行覆盖，小角度声束可以覆盖到焊缝的上面部分，进而达到对焊接接头的全面检测，避免出现遗漏。在对小径管对接接头进行检测的时候，还可以通过使用专业的软件来对声束覆盖范围进行模拟，然后对的不同角度的波束覆盖情况的进行模拟现实，通过这样的模拟结果可以找到适当的探头前沿距离和波束角度范围等等。 （五）相控阵检测校准设置

无损检测技术综述

无损检测技术原理与应用 安全工程1401班 2014074201 1无损检测技术的定义及发展概况 随着中国科学和工业技术的发展，高温、高压、高速度和高负荷已成为现代化工业的重要标志。但它的实现是建立在材料高质量的基础之上的。必须采用不破坏产品原来的形状，不改变使用性能的检测方法，以确保产品的安全可靠性，这种技术就是无损检测技术。无损检测技术不损害被检测对象的使用性能，应用多种物理原理和化学现象，对各种工程材料，零部件，结构进行有效地检验和测试，借以评价它们的连续性、完整性、安全可靠性及某些物理信息。目的是为了评价构件的允许负荷、寿命或剩余寿命，检测设备在制造和使用过程中产生的结构不完整性及缺陷情况，以便及时发现问题，保障设备安全[1]。 无损检测技术是机械工业的重要支柱，也是一项典型的具有低投入、高产出的工程应用技术。可能很难找到其他任何一个应用学科分支，其涵盖的技术知识之渊博、覆盖的基本研究领域之众多、所涉及的应用领域之广泛能与无损检测相比。美国前总统里根在发给美国无损检测学会成立20周年的贺电中曾说过，(无损检测)能给飞机和空间飞行器、发电厂、船舶、汽车和建筑物等带来更高的可靠性，没有无损检测(美国)就不可能享有目前在飞机、船舶和汽车等众多领域和其他领域的领先地位。作为一门应用性极强的技术，只有与国家大型工程项目结合，解决国家大型和重点工程项目中急需解决的安全保障问题，无损检测技术才能有用武之地和广阔的发展空间[2]。 我国无损检测技术的快速发展得益于经济的快速发展和国家综合实力的快速增强。近十年来，我国经济一直处于快速发展期，无损检测事业也处于蒸蒸日上的局面，其总体形势和水平已是十年前无法比拟。在我国各工业部门和国防单位，我国无损检测工作者取得了令世人瞩目的成绩[2]。 2无损检测技术的基本类型及其原理 目前常用的无损检测类型主要有超声检测技术、射线检测技术、磁粉检测技术、渗透检测和红外检测技术五种，本文选取其中3种检测技术对其基本原理和应用进行简单的讲述，选取超声波检测技术和红外检测技术这两种检测技术进行

无损检测技术及其应用

无损检测技术及其应用 一、无损检测概述 无损检测NDT （Non-destructive testing），就是利用声、光、磁和电等特性，在不损害或不影响被检对象使用性能的前提下，检测被检对象中是否存在缺陷或不均匀性，给出缺陷的大小、位置、性质和数量等信息，进而判定被检对象所处技术状态（如合格与否、剩余寿命等）的所有技术手段的总称。 与破坏性检测相比，无损检测具有以下显著特点： (1) 非破坏性 (2) 全面性 (3) 全程性 (4) 可靠性问题 开展无损检测的研究与实践意义是多方面的，主要表现在以下几方面： (1) 改进生产工艺：采用无损检测方法对制造用原材料直至最终的产品进行全程检测，可以发现某些工艺环节的不足之处，为改进工艺提供指导，从而也在一定程度上保证了最终产品的质量。 (2) 提高产品质量：无损检测可对制造产品的原材料、各中间工艺环节直至最终的产成品实行全过程检测，为保证最终产品年质量奠定了基础。 (3) 降低生产成本：在产品的制造设计阶段，通过无损检测，将存有缺陷的工件及时清理出去，可免除后续无效的加工环节，减小原材料和能源的消耗节约工时，降低生产成本。 (4) 保证设备的安全运行：由于破坏性检测只能是抽样检测不可能进行100%的全面检测，所得的检测结论只反映同类被检对象的平均质量水平。

此外，无损检测技术在食品加工领域，如材料的选购、加工过程品质的变化、流通环节的质量变化等过程中，不仅起到保证食品质量与安全的监督作用，还在节约能源和原材料资源、降低生产成本、提高成品率和劳动生产率方面起到积极的促进作用。作为一种新兴的检测技术，其具有以下特征：无需大量试剂；不需前处理工作，试样制作简单；即使检测，在线检测；不损伤样品，无污染等等。无损检测技术在工业上有非常广泛的应用，如航空航天、核工业、武器制造、机械工业、造船、石油化工、铁道和高速火车、汽车、锅炉和压力容器、特种设备、以及海关检查等等。“现代工业是建立在无损检测基础之上的”并非言过其实。 无损检测分为常规检测技术和非常规检测技术。常规检测技术有：超声检测Ultrasonic Testing（缩写UT）、射线检测Radiographic Testing（缩写RT）、磁粉检测Magnetic particle Testing（缩写MT）、渗透检验Penetrant Testing （缩写PT）、涡流检测Eddy current Testing（缩写ET）。非常规无损检测技术有：声发射Acoustic Emission(缩写AE)、红外检测Infrared（缩写IR）、激光全息检测Holographic Nondestructive Testing（缩写HNT）等。 二、无损检测分类及简介 下面对以上所说的五种常规检测技术以及几种非常规检测技术做一下简要的介绍。 1.超声检测 超声检测的基本原理是：利用超声波在界面（声阻抗不同的两种介质的结合面）出的反射和折射以及超声波在介质中传播过程中的衰减，由发射探头向被检件发射超声波，由接收探头接收从界面（缺陷或本底）处反射回来超声波（反射法）

无损检测技术的应用及其效益

本文由wenjin1018贡献 doc文档可能在WAP端浏览体验不佳。建议您优先选择TXT，或下载源文件到本机查看。 无损检测技术的应用及其无损检测技术的应用及其效益 随着现代工业生产和科学技术的高速发展，在航空、航天、核能、汽车、石油、化工、铁路、建筑等产业方面，无损检测技术将发挥着越来越重要的作用。在现代化生产和建设中，高温、高压、高速度和高负荷无处不在，要保证产品的高质量必须进行百分百的检测，这就要求不破坏产品原来的形状、不改变产品的使用性能。从而无损检测技术应运而生。无损检测技术是在不损坏被检测对象的情况下，利用被检测对象的某些物理性质因其内部存在缺陷或结构异常而使所引起的光、声、电、磁等反应量发生的变化，从而测量这些变化以了解和评价被检测对象的性质、状态、质量或内部结构的技术。在工业领域已获得实际应用的和已在实验室阶段获得成功的无损检测方法已达五、六十种甚至更多，随着工业生产与科学技术的发展，还将会出现更多的无损检测方法与种类。根据检测原理不同，无损检测可分为声学方法检测、射线检测、电学方法检测、磁学方法检测、微波和介电方法检测、光学方法检测、热学方法检测、渗透检测与渗透检测等。其中超声波检测、磁粉检测、涡流检测、渗透检测和射线检测被称为五大常规检测技术。下面主要介绍五大常规检测技术及其在社会各个领用的应用。一、超声波检测技术及应用超声波是频率高于 20000 赫兹的声波，它的特点是方向性好，穿透能力强，易于获得较集中的声能。超声检测技术是使超声波与被检测工件现相互作用，根据超声波的反射、透射和散射的行为，对被检测工件进行缺陷检测、几何特征测量、组织机构和力学性能变化的检测和表征，并进行对其应用性进行评价的一种无损检测技术。根据超声波在物体中的多种传播特性，例如反射、透射与折射、衍射与散射、衰减、谐振以及声速等的变化，可以测知许多物体的尺寸、表面与内部缺陷、组织变化等。与其它常规无损检测技术相比，它具有被测对象范围广，检测深度大;缺陷定位准确，检测灵敏度高；成本低，使用方便；速度快，对人体无害以及便于现场使用等特点。因此其应用范围很广。超声无损检测技术的主要应用（1）超声检测在工业无损检测技术技术中占有重要地位。金属材料（锻件、铸件、焊接件、型材、胶接结构）的探伤、厚度测量、硬度测量、纤维组织评价。非金属的检测，如混凝土、岩石、桩基和路面等质量检验，包括对其内部缺陷、内应力、强度的检测应用；陶瓷土坯的湿度、陶瓷制件的缺陷检测；气体介质特性分析等。（2）各种新材料的检测。如有机基复合材料、金属基复合材料、结构陶瓷材料、陶瓷基复合材料等，超声检测技术已成为复合材料的支柱。（3）在海洋地质领域有许多方面的应用，例如声纳、鱼群探测、海底形貌探测、地质构造探测等。（4）核电工业的超声检测。（5）在医学诊断方面广泛应用超声检测技术，例如 B 超检测。（6）在农业方面，农产品的成熟度、农畜产品的内部缺陷、畜产品的异物等的检测。目前人们正试图将超声检测技术用于开辟其它新领域和行业,如人们正努 力将超声检测技术用于血压控制系统进行系统作非接触检测、辨识。性能分析和故障诊断等二、磁粉检测技术及应用磁粉检测的基本原理是利用铁磁性材料或工件被磁化后，如果在表面和近表面有材料的不连续性的存在（材料的均质状态或致密性受到破坏），则在不连续处磁力线发生局部畸变而产生漏磁场，吸附施加在工件表面的磁粉，在合适的光照下形成目视可见的磁痕，从而显示出不连续性的位置、大小、形状和严重程度等．由于有趋肤效应存在，铁磁性材料中的磁通基本集中在材料的表面和进表面，因此磁粉检测局限在检查铁磁性材料的表面和近表面，此外还不适用于检测铜、吕、镁、钛合金等非铁磁性金属材料外。但是它的优点较多，适用范围较广，成为五大常规检测技术之一。由于磁粉检测的特点和局限性，一般只应用在工业上，其适用范围如下：（1）适用于检测铁磁性材料工件表面和近表面尺寸很小，间隙极窄的铁磁性材料的微小裂纹和目视难以看出的缺陷．（2）适用于检测马氏体不锈钢和沉淀硬化不锈钢材料，不适用于检测奥氏体不锈钢材料．（3）

超声波无损检测实例

超声波无损检测主要是基于超声波在试件中的传播特性。声源产生超声波，采用一定的方式使超声波进入试件后；超声波在试件中传播并与试件材料以及其中的缺陷相互作用，使其传播方向或特征被改变；改变后的超声波通过检测设备被接收，并可对其进行处理和分析；根据接收的超声波的特征，评估试件本身及其内部是否存在缺陷及缺陷的特性。超声波无损检测的原理图如下： 在日常的检测工作中，有一些工件由于表面粗糙、形状特殊等原因，不能用常见的直接接触法来进行超声波检测。对于这类的工件，不妨尝试使用液浸法超声波探伤。液浸探伤相对于直接接触法而言，有如下优势：

1. 当改变被检工件的尺寸或者形状时，不需要特殊的探头或楔块来匹配工件； 2. 可以较简单地连续调整声束入射角，这对形状复杂的结构件的异形表面或新的检测工艺的研究而言都是必须的； 3. 耦合液体可以连续使用； 4. 由于不需要紧密的接触，因此检测速度能够非常快； 5. 直接接触法探伤会因工件的表面形状、表面状况或尺寸的变化而产生比较大的耦合损失，液浸法则不会； 6. 水槽中整个浸没有助于排除表面波，因表面波不规则地增加来自外表面的较小不连续性信号； 7. 水槽提供延迟块以允许非常强的界面信号在弱信号返回到仪器之前就通过放大器。这一点当检测小尺寸管子和薄板时特别能显示出优越性。 主要缺点：主要缺点 ①要由有经验的人员谨慎操作,依赖于探伤人员的经验和分析判断，准确性差；②对粗糙、形状不规则、小、薄或非均质材料难以检查；③对所发现缺陷作十分准确的定性、定量表征仍有困难。

在液浸探伤法中，水作为一种易获取的耦合剂得到了很好的应用。因此，水浸探伤法是液浸探伤中最常用的一种检测方法。 下面通过一个铝压缩机旋转轮水浸探伤实例说明不同缺陷的水浸探伤波形显示： A、伪缺陷显示 水浸探伤中，始脉冲（由换能器激发）显示在最左边，接着是工件前表面的反射显示，当换能器沿轴方向移动时，折射声速恰好穿过U形槽的角并且产生伪缺陷波显示。 B、裂纹显示 将换能器沿轴向方向向右移动，在遇到裂纹时产生反射，此时屏幕显示波形如下图；

超声相控阵相关知识

相控阵的概念起源于雷达天线电磁波技术，超声相控阵最早仅用于医疗领 域。近年来，随着微电子、计算机等新技术的快速发展，超声相控阵逐渐被应用 于工业无损检测领域。 超声相控阵通过各阵元发出声束的有序叠加可以灵活地生成偏转及聚焦声 束，不需更换探头即可完成对关心区域的高分辨率检测，且其特有的线性扫查、 扇形扫查、动态聚焦等工作方式可在不移动或少移动探头的情况下对零件进行高效率检测。因此，较传统的单晶片超声检测，超声相控阵的声束更灵活、检测速度更快、分辨率更高、更适用于形状复杂的零部件检测。 超声相控阵探头是将若干个独立的压电晶片按照一定的排列组合成一个阵 列，通过控制压电晶片的激励顺序及延时，来实现声束的偏转以及聚焦。 超声相控阵是基于Huygens-Fresnel原理，由各个阵元发出的超声波经过干涉形成预期的声束。以同一频率的脉冲激发各个阵元，并对各个阵元的激发时间施加一定的延迟，于是各阵元的发射声波产生了相位差，从而影响干涉结果，即可以形成偏转及聚焦声束。各阵元的激发延时一般被称为聚焦法则或延时法则。

&恤I hit IJI Itic fuiniiiiion of beam 聚焦点 崖焦百虫形處示豈 (b*i l he torm&twri of tu^using buMi 图2超声相控阵偏转疑聚焦声束的形成 与传统单晶片换能器的超声检测不同，超声相控阵不同的阵元组合与不同的聚焦法则相结合，形成了3种特有的工作方式，即线性扫查，扇形扫查和动态聚焦。 线性扫查 线性扫查，又称为电子扫查，具体步骤为: 1）假设相控阵阵元总数为N，令其中相邻的n（ 1v* N）个阵元为一组，对每一组阵元施加相同的聚焦法则 2）以设定的聚焦法则激发第一组阵元； 3）沿阵列长度方向向前移动一个步进值（一般为一个阵元晶片），以同样的 聚 焦法则激发第2组阵元。以此类推，直至最后一个阵元。一般将上述的一组阵元称 为一个序列。这样扫查完成后会得到N-n+1个序列回波信号，在不移动探头 的情况下就可以检测到较大区域。线性扫查的示意图如图3（ a）所示

在用压力容器无损检测技术的原理和应用

在用压力容器无损检测技术的原理和应用 集团公司文件内部编码：（TTT-UUTT-MMYB-URTTY-ITTLTY-

在用压力容器无损检测技术的原理和应用压力容器在生产和生活中的使用越来越广泛，其安全性也受到人们越来越多的关注。压力容器处于高温、高压的工作条件下，一旦出现损伤将会引起严重的后果。定期实行压力容器无损检验是在保证容器正常使用的前提下，提高生产和使用安全水平的必要措施。 在用压力容器的无损检测是在被检测容器不受损伤的前提下，应用一定的技术和原理，通过科学、先进的检测设备，完成容器性能、结构以及使用状况的检验。目前无损检测技术较为成熟，常用的检测技术包括：磁粉检测、射线检测、超声波检测、渗透检测、涡流检测和磁记忆检测。 1.磁粉检测 1.1.技术原理和应用 磁粉检测是将铁磁性材料的压力容器进行磁化，如果容器内部存在缺陷，将会导致容器表面和近表面的磁力线发生局部畸变而产生漏磁场，吸附施加在工件表面的磁粉，在合适的光照下形成目视可见的磁痕，从而显示出缺陷的位置、大小、形状和严重程度。磁粉检测主要应用于检

测铁磁性材料做成的容器表面或近表面，可以准确直观地发现裂纹、夹杂等缺陷。 1.2.优缺点分析 磁粉检测对表面和近表面的缺陷检测灵敏度较高，检测成本较低，操作简便。如果在用压力容器可能存在表面缺陷可以首选磁粉检测。它的缺点体现在局限于检测铁磁性材料。检测的范围较小、效率较低。另外，磁粉检测对容器表面的形状要求较高，不适合检测不规则的压力容器。 2.射线检测 2.1.技术原理和应用 射线检测技术是应用放射性元素产生的射线投射入被检测容器上，可以发现压力容器铸件材料中气孔、夹杂物以及焊接中漏焊、未熔合等缺陷。通过射线检测可以将容器材料中缺陷的尺寸准确地反馈到设备的显示屏上，形成生动直观的图像并且能够保存和记录。该技术适用于检测不能直接用人工测量的容器或外包保护层较厚的容器，射线可以准确地检测到这类压力容器是否缺陷以及缺陷的长宽尺寸。 2.2.优缺点分析