超声波无损检测技术及其应用简介
发表时间：2016-04-12 15:01:25
1.接触测量介质温度，还可进一步用于指示介质的熔点、沸点以及相变
2.测量介质的比热、熔解热、反应热和燃烧热，测量介质的纯度和分子量等等。
3.测量流量：超声波在流动介质中传播时（例如气体、液体或含有一定比例固体颗粒的流体传送管道，或者水渠等），相对于固定坐标系统，其传播速度与静态条件下的速度不同而与介质的流速有关，因而可以根据声速的变化确定流速并进一步确定流量（流通着的流体横截面积x流速）。
4.测量液体的粘度η：根据切变声阻抗Z与(η·ρ)1/2（η为液体的粘度，ρ为液体的密度）存在正比关系，而声阻抗Z=ρ·C，因此通过测量声速并确定了液体的密度后，即可确定液体的密度。
5.应力测量：超声波在材料中的传播速度随外加应力有近似线性的变化（称为超声应力效应），因此可以利用来测量混凝土预应力构件的强度、金属的强度和残余应力、紧固件（例如紧固螺栓）上的拉伸应力等等。
6.硬度测量：利用瑞利波在金属表面淬硬层中的速度变化特性，可以确定金属表面的硬度或者硬化层的深度。
7.测定金属表面裂纹的深度：利用瑞利波沿金属表面直接传递和存在表面裂纹时瑞利波绕过裂纹传递的时间之间存在的差异，根据瑞利波的传播速度，可以计算得出裂纹的深度。这种方法称作时间延迟法或渡越时间法、△t法，见右图所示。
8.测量厚度：根据超声波传播距离X与声速C、传递时间t的关系：X=C·t，例如在采用超声脉冲反射法测厚时，就有：工件厚度d=C·t/2，这里使用分母2的原因是超声探头发射超声脉冲至工件底面并反射返回探头被接收，因此其声路经过了两倍的工件厚度。
利用超声波的速度特性，还可应用于例如球墨铸铁的强度及石墨球化度的测量、确定陶瓷土坯的湿度以确定进窑焙烧的时机、气体介质的特性分析（例如工业用氧气及氮气的纯度、动物呼吸的新陈代谢速率、气体中某一组分的含量变化等），以及测量石油馏分的密度、氯丁橡胶乳表面裂纹深度、液的密度等等。总之，超声速度特性的应用，特别是在工业测量技术中的应用是很多的。
超声波的谐振特性
超声波是一种机械振动波，我们可以利用超声谐振仪把频率可调的超声波（主要利用纵波）入射到被检工件中，当超声波与工件的固有频率发生频率共振时，相向传播的入射波与反射波互相叠加形成驻波，此即纵波垂直入射的厚度共振，如右图所示。
利用这种谐振特性，可以应用于：
（1）测厚：
试样厚度为d，在其中传播的超声波波长为λ，则在发生谐振时得到：d=λ1/2=2λ2/2=3λ3/2=...=n·λn/2，式中n为任意正整数，亦即此时被检工件的厚度等于谐振超声波半波长的整数倍。
当试件材料的超声波速C为已知时，根据声速、波长和频率的关系式：C=λ·f，可以得到在厚度共振时的超声波频率：fn=C/λn=n·C/2d，当n=1时，f1=C/2d，这f1就是厚度共振的基频，由于任何两个相邻谐波的频率之差等于基频，则有：fn-fn-1=nf1-(n-1)f1=f1，因此可以利用谐振仪确定厚度共振时两个相邻谐波的频率，则工件厚度为：d=C/[2(fn-fn-1)]，或者在两个不相邻谐波的频率分别为fm和fn时，由于：fm-fn=(m-n)f1，因此d=(m-n)·C/[2(fm-fn)]
（2）检测缺陷：
当被检工件中存在缺陷时，与无缺陷的相同工件相比，其国有频率将会发生改变，因而谐振状态也会发生变化（谐振频率改变），从而可以据此检测出缺陷的存在。例如用于测定金属的硬度、检查薄板点焊的质量，特别是用于复合材料及胶接结构的胶接缺陷（如未粘合、脱粘、贫胶等）以及胶接强度的检测，成为专门用于检查胶接质量的“声振检测法”。
2.测量介质的比热、熔解热、反应热和燃烧热，测量介质的纯度和分子量等等。
3.测量流量：超声波在流动介质中传播时（例如气体、液体或含有一定比例固体颗粒的流体传送管道，或者水渠等），相对于固定坐标系统，其传播速度与静态条件下的速度不同而与介质的流速有关，因而可以根据声速的变化确定流速并进一步确定流量（流通着的流体横截面积x流速）。
4.测量液体的粘度η：根据切变声阻抗Z与(η·ρ)1/2（η为液体的粘度，ρ为液体的密度）存在正比关系，而声阻抗Z=ρ·C，因此通过测量声速并确定了液体的密度后，即可确定液体的密度。
5.应力测量：超声波在材料中的传播速度随外加应力有近似线性的变化（称为超声应力效应），因此可以利用来测量混凝土预应力构件的强度、金属的强度和残余应力、紧固件（例如紧固螺栓）上的拉伸应力等等。
6.硬度测量：利用瑞利波在金属表面淬硬层中的速度变化特性，可以确定金属表面的硬度或者硬化层的深度。
7.测定金属表面裂纹的深度：利用瑞利波沿金属表面直接传递和存在表面裂纹时瑞利波绕过裂纹传递的时间之间存在的差异，根据瑞利波的传播速度，可以计算得出裂纹的深度。这种方法称作时间延迟法或渡越时间法、△t法，见右图所示。
8.测量厚度：根据超声波传播距离X与声速C、传递时间t的关系：X=C·t，例如在采用超声脉冲反射法测厚时，就有：工件厚度d=C·t/2，这里使用分母2的原因是超声探头发射超声脉冲至工件底面并反射返回探头被接收，因此其声路经过了两倍的工件厚度。
利用超声波的速度特性，还可应用于例如球墨铸铁的强度及石墨球化度的测量、确定陶瓷土坯的湿度以确定进窑焙烧的时机、气体介质的特性分析（例如工业用氧气及氮气的纯度、动物呼吸的新陈代谢速率、气体中某一组分的含量变化等），以及测量石油馏分的密度、氯丁橡胶乳表面裂纹深度、液的密度等等。总之，超声速度特性的应用，特别是在工业测量技术中的应用是很多的。
超声波的谐振特性
超声波是一种机械振动波，我们可以利用超声谐振仪把频率可调的超声波（主要利用纵波）入射到被检工件中，当超声波与工件的固有频率发生频率共振时，相向传播的入射波与反射波互相叠加形成驻波，此即纵波垂直入射的厚度共振，如右图所示。
利用这种谐振特性，可以应用于：
（1）测厚：
试样厚度为d，在其中传播的超声波波长为λ，则在发生谐振时得到：d=λ1/2=2λ2/2=3λ3/2=...=n·λn/2，式中n为任意正整数，亦即此时被检工件的厚度等于谐振超声波半波长的整数倍。
当试件材料的超声波速C为已知时，根据声速、波长和频率的关系式：C=λ·f，可以得到在厚度共振时的超声波频率：fn=C/λn=n·C/2d，当n=1时，f1=C/2d，这f1就是厚度共振的基频，由于任何两个相邻谐波的频率之差等于基频，则有：fn-fn-1=nf1-(n-1)f1=f1，因此可以利用谐振仪确定厚度共振时两个相邻谐波的频率，则工件厚度为：d=C/[2(fn-fn-1)]，或者在两个不相邻谐波的频率分别为fm和fn时，由于：fm-fn=(m-n)f1，因此d=(m-n)·C/[2(fm-fn)]
（2）检测缺陷：
当被检工件中存在缺陷时，与无缺陷的相同工件相比，其国有频率将会发生改变，因而谐振状态也会发生变化（谐振频率改变），从而可以据此检测出缺陷的存在。例如用于测定金属的硬度、检查薄板点焊的质量，特别是用于复合材料及胶接结构的胶接缺陷（如未粘合、脱粘、贫胶等）以及胶接强度的检测，成为专门用于检查胶接质量的“声振检测法”。
试件的驻波
超声波谐振特性的一个典型应用是超声硬度计，它是借助超声传感器杆谐振频率的变化来测量硬度，主要用于测定金属的洛氏硬度，采用比较法也可用于其他测量。超声硬度测量的优点是对试件表面的破坏极小、测量速度很快、操作程序简单，特别适合于成品工件百分之百检验，并且可以手握测头直接对工件检测，特别适合于不易移动的大型工件、不易拆卸的部件进行测量。下面以营口仪器厂生产的“HC-IB型超声硬度计”为例做简介：在均匀的接触压力下，传感器杆顶尖的压头与试件表面接触，则传感器杆的谐振频率会随试件的硬度而改变，通过测量传感器杆的这种谐振频率变化，即可确定试件的硬度。