1、超声波测试原理及应用超声波测试原理及应用北京邮电大学物理实验中心一、实验原理一、实验原理1、超声波的特性超声波的特性n声波是一种弹性波，超声波是频率在声波是一种弹性波，超声波是频率在2 2 10104 4HzHz 10101212HzHz的声波的声波n超声波具有方向性好、穿透力强、易于产生和接超声波具有方向性好、穿透力强、易于产生和接收、探头体积小等特点收、探头体积小等特点2 2、超声波的应用、超声波的应用n无损无损检测检测：海洋中的探测、材料的无损检测、医海洋中的探测、材料的无损检测、医学诊断、地质勘探学诊断、地质勘探 n改变材料性质改变材料性质：超声手术、超声清洗超声手术、超声清洗、超声焊
2、接超声焊接n制造表面波电子器件制造表面波电子器件：振荡器、延迟器、滤波器振荡器、延迟器、滤波器等等 3.3.超声波波型超声波波型 超声波在弹性介质中传播超声波在弹性介质中传播可以有多种振动模式，包括可以有多种振动模式，包括横横波波、纵波纵波、表面波表面波等。等。超声波传输通过不同超声波传输通过不同材料界面时可能会改变其材料界面时可能会改变其振动模式。振动模式。4.如何产生超声波如何产生超声波超声波换能器：声超声波换能器：声能和其他形式能量相互转换；能和其他形式能量相互转换；常用的超声换能器：常用的超声换能器：压电换能器、磁致伸缩换能器、静电换能压电换能器、磁致伸缩换能器、静电换能器和电磁换能器
3、等器和电磁换能器等.压电换能器的原理图压电换能器的原理图:直探头斜探头5.超声波发射接收：超声波发射接收：发射接受试块探头一次回波二次回波1 探头声束扩散角的测量探头声束扩散角的测量21212cos2arctan22arctan2BBHxxHxx6.6.本实验的任务本实验的任务n影响超声波传播的因素：介质的密度、弹性系数、温度等。n超声波实验中的主要测量物理量：横波纵波声速、发散角等（1 1）测量超声波的发散角）测量超声波的发散角（2 2）测量超声波的声速：横波和纵波声速）测量超声波的声速：横波和纵波声速（3 3）超声探伤）超声探伤 二、实验仪器介绍二、实验仪器介绍 JDUT-2型超声波实验仪
4、型超声波实验仪注意：在铝试块上点滴注意：在铝试块上点滴4-5滴耦合剂（油滴）滴耦合剂（油滴）AB实验内容实验内容1 探头声束扩散角的测量探头声束扩散角的测量2 利用直探头探测缺陷深度利用直探头探测缺陷深度（1）绝对探测法；（2）相对探测法3斜探头探测缺陷深度和水平距离斜探头探测缺陷深度和水平距离2 利用直探头探测缺陷深度利用直探头探测缺陷深度直接探测法：直接探测法：记录记录t1，t2，tct0=2t1-t2间接探测法：间接探测法：记录记录 t2-t1=，t1-tc=mmttcHsmttLCcC502/63202012mmHHHHHttttCc50111123斜探头探测缺陷深度和水平距离斜探头探
5、测缺陷深度和水平距离（1）测量延迟时间）测量延迟时间t0、声速声速c和入射点和入射点L1t2t1L1202ttt12LRLsmttRRC/3130212123)3)测量测量C CF3F3孔的深度孔的深度HcHc和水平距离和水平距离cx CCXt,302ttCXcsin50cosLxLxXLmmXHcCcCC2)测量折射角测量折射角 ABABABHHLLLLHS00arctanarctanH 实验要求：实验要求：（1）必须点滴耦合剂后，才能移动探必须点滴耦合剂后，才能移动探头；头；（2）将发射端接探头，不能直接连接）将发射端接探头，不能直接连接到示波器到示波器（3）实验中要求测量的横波、纵波声）实验中要求测量的横波、纵波声速，以及缺陷深度的误差速，以及缺陷深度的误差 .%5
