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实验指导书

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  • 实验一 超声波探伤

      通常把频率在2KHz到25MHz范围的声波叫做超声波。它是由机械振动源在弹性介质中激发的一种机械振动波,其实质是以应力波的形式传递振动能量,其必要条件是要有振动源和能传递机械振动的弹性介质(实际上包括了几乎所有的气体、液体和固体),它能透入物体内部并可以在物体中传播。利用超声波在物体中的多种传播特性,例如反射与折射、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、组织变化等等,因此是应用最广泛的一种重要的无损检测技术--超声检测技术。在材料探伤方面,超声波技术用于工业材料及制品上的缺陷探测、硬度测量、测厚、显微组织评价、混凝土构件检测、陶瓷土坯的湿度测定、气体介质特性分析、密度测定等。

      超声检测设备和器材包括超声波检测仪、探头、试块、耦合剂和机械扫查装置等。超声检测仪和探头对超声检测系统的性能起着关键性的作用,是产生超声波并对经材料中传播后的超声波信号进行接收、处理、显示的部分。由这些设备组成一个综合的超声检测系统,系统的总体性能不仅受到各个分设备的影响,还在很大程度上取决于它们之间的配合。

      超声波探伤仪工作中,产生电振荡并加于换能器--探头,激励探头发射超声波,同时将探头送回的电信号进行放大处理后以一定方式显示出来,从而得到被探测工件内部有无缺陷及缺陷的位置和大小等信息。

      超声波探头用于实现声能和电能的互相转换。它是利用压电晶体的正、逆压电效应进行换能的。探头是组成检测系统的最重要的组件,其性能的好坏直接影响超声检测的效果。

      超声检测的方法很多,可按原理、波型和使用探头的数目及探头接触方式来分类。按原理分类,有脉冲反射法、穿透法和共振法;按显示方式分类,有A型显示、B型显示和C型显示;按波型分类,有纵波法、横波法、表面波法和板波法;按探头数目分类,有单探头法、双探头法和多探头法;按耦合方式分类,有接触法和液浸法;按入射角度分类,有直射声束法和斜射声束法。

      图1列出了常用超声波探伤方法及适用检测场合。

      1 超声波探伤方法

      TUD280超声波探伤仪概述

      本仪器是一种便携式工业无损探伤仪器,它能够快速便捷、无损伤、精确地进行工件内部多种缺陷(裂纹、夹杂、气孔等)的检测、定位、评估和诊断。本仪器能够广泛地应用在制造业、钢铁冶金业、金属加工业、化工业等需要缺陷检测和质量控制的领域,也广泛应用于航空航天、铁路交通、锅炉压力容器等领域的在役安全检查与寿命评估。

      超声波在被测材料中传播时,可根据材料的缺陷所显示的声学性质对超声波传播的影响来探测其缺陷。根据此原理,利用超声波可以测量各种金属、非金属、复合材料等超声波良导体介质内的裂缝、气孔、夹杂等缺陷信息。

      1、测量范围及测量误差

      探测范围:2.5 mm ~9000 mm

      增益范围:0dB ~110 dB

      显示延迟:-20μs~+3400μs

      探头零点:0μs~99.99μs

      材料声速:1000 m/s~9999m/s

      2、仪器各部分名称详见图2

      2 TUD280超声波探伤仪外观图

      3、功能键盘

      TUD280的面板按键以组分类,分别为:功能组选择、菜单选择、特殊功能三大按键组。功能组选择包括六个按键,其中的五个按键:F1、F2、F3、F4、F5对应显示窗口的五个功能组,通过这五个键可选择相应的功能组,另外的<|>用于功能组翻页;菜单选择的四个按键,即下图所示的S1、S2、S3、S4,可以完成每个功能组中相对应的四个菜单及其复用菜单、复用功能的选择、粗细调切换、功能确认等;特殊功能组的八个按键:开关机、全屏切换键、展宽键、冻结键、打印键可以快速的启动仪器相应的特殊功能,增益步长键可以选择调节增益的步长,dB+、dB-用于调节增益值,确认键用于复用子菜单切换、参数粗细调切换等等。整个面板布局和具体按键如图3所示。

      3 TUD280超声波探伤仪面板图

      4、仪器启动及关机

      a)准备好待测工件;

      b)将探头电缆线插头插入主机的上方的插座中,旋紧插头;

      c)选择好工作电源,按下-键,仪器发出短促“滴滴”声后,松开按键,开机;

      d)程序加载及开机自检;

      开机时正常情况下,自动进入上次关机时的状态。仪器参数与上次关机时一致,但上次关机时的波形不显示。

      e)检查电池电压;

      请随时查看显示屏右下角的电源监测图标。若电源监测显示电压不足,则在报警铃声响过1分钟后自动关机。

      f)校准,测量;

      g)关机;

      5、状态栏显示符号说明

      4 屏幕状态栏说明

      图4中回波幅值H=99%,缺陷深度=43.7mm,前沿距离=13mm,回波次数为3次,电池电量充足,显示范围起点=0.00mm,显示范围终点=250.0mm。

      6、各项功能概述

      TUD280的功能实现分为十个菜单式功能组、若干个特殊功能。各功能组的功能介绍见

      表1 TUD280菜单功能概述

      DataView for TUD280超声探伤数据处理软件

      DataView For TUD280是针对时代集团公司研制开发的TUD280超声探伤仪配套设计的一款PC机软件,其设计目的是使用户通过本软件实现对探伤仪在一定程度上的遥控,对测量数据和图形进行实时显示、数据编辑、数据存储、探伤报告制作及打印等功能。