超声波的性质
1.超声波具有良好的指向性
2.超声波能在弹性介质中传播,不能在真空中传播
一般探伤中通常把空气介质作为真空处理,所以认为超声波也不能通过空气进行传播。
3.超声波如同声波一样,通过介质时,根据介质质点的振动方向与波的传播方向之间的相互关系的不同,有不同的波型
⑴纵波(L)声波在介质中传播时,介质质点的振动方向和波的传播方向相同的波,称之为纵波。它能在固体、液体和气体中传播。
⑵横波(S) 声波在介质中传播时,介质质点的振动方向和波的传播方向相互垂直的波,称之为横波。横波只能在固体中传播。
⑶表面波(R)仅在固体表面传播且介质表面质点做椭圆运动的声波,称之表面波。在实际探伤中,表面波常用来检验工件表面裂纹及渗碳层或覆盖层的表面质量。
对于普通钢材,超声波在其中传播的纵波速度最快,横波速度次之,表面波速度最慢。因此,对同一频率超声波来说纵波的波长最长,横波次之,表面波最短。由于探测缺陷的分辨力与波长有关,波长短的分辨力高,因此表面波的探测分辨力优于横波,横波优于纵波。
综上所述,由于超声波在金属介质中能够通过不同传播速度的不同波型,因此对金属焊缝进行探伤时必须选定所需超声波的波型,通过以上分析相对较好,所以实际探伤通常选择横波,否则会使回波信号发生混乱,这样就得不到正确的探伤结果。
4.超声波具有可穿透物质和在物质中衰减的特性
超声波的这一性质与射线相似,但超声波的能量很大,因而具有更强的穿透能力。超声波在大多数介质中,尤其在钢等金属材料中传播时,传输损失少,传播距离最大可以达到数米远。所以,超声波探伤能够有较大的探测深度,这一优势是其他探伤方法没有的。
超声波在介质中传播时,其能量随着传播距离的增加而逐渐减弱的现象称为超声波的衰减。在金属材料的超声波探伤中,引起超声波衰减的原因主要是散射,其声压按负指数规律衰减,其规律如下:
PX=P0e -αx
式中 Px——离压电晶体片表面为X处的声压(Pa);
P0——超声波原始声压(Pa);
e——自然对数的底;
α——金属材料的衰减系数(dB/m);
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