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超聲檢測（Ultrasonic Testing），業(yè)內(nèi)人士簡稱UT，是工業(yè)無損檢測（Nondestructive Testing）中應(yīng)用最廣泛、使用頻率最高且發(fā)展較快的一種無損檢測技術(shù)，可以用于產(chǎn)品制造中質(zhì)量控制、原材料檢驗、改進工藝等多個方面，同時也是設(shè)備維護中不可或缺的手段之一。
超聲檢測主要的應(yīng)用是檢測工件內(nèi)部宏觀缺陷和材料厚度測量。
按照不同特征，可將超聲檢測分為多種不同的方法：
（1）按原理分類：超聲波脈沖反射法、衍射時差法（Time of Flight Diffraction，簡稱TOFD）等。
（2）按顯示方式分類：A型顯示、超聲成像顯示（B、C、D、P掃描成像、雙控陣成像等）。
A型顯示的超聲波脈沖反射法是五大常規(guī)無損檢測技術(shù)之一，其他四種是：射線檢測（Radiographic Testing）：射線照相法、磁粉檢測（Magnetic Particle Testing）、滲透檢測（Penetrant Testing）、渦流檢測（Eddy Current Testing）。
超聲檢測原理
超聲檢測，本質(zhì)上是利用超聲波與物質(zhì)的相互作用：反射、折射和衍射。
（1）什么是超聲波？
我們把能引起聽覺的機械波稱為聲波，頻率在20-20000Hz之間，而頻率高于20000Hz的機械波稱為超聲波，人類是聽不到超聲波的。對于鋼等金屬材料的檢測，我們常用頻率為0.5~10MHz的超聲波。（1MHz=10的六次方Hz）
（2）如何發(fā)出和接收超聲波？
超聲檢測用探頭的核心元件是壓電晶片，其具有壓電效應(yīng)：在交變拉壓應(yīng)力的作用下，晶體可以產(chǎn)生交變電場。
當(dāng)高頻電脈沖激勵壓電晶片時，發(fā)生逆壓電效應(yīng)，將電能轉(zhuǎn)換成聲能（機械能），探頭以脈沖的方式間歇發(fā)射超聲波，即脈沖波。當(dāng)探頭接受超聲波時，發(fā)生正壓電效應(yīng)，將聲能轉(zhuǎn)換成電能。
超聲檢測所用的常規(guī)探頭，一般由壓電晶片、阻尼塊、接頭、電纜線、保護膜和外殼組成，一般分為直探頭和斜探頭兩個類別，后者的話通常還有一個使晶片與入射面成一定角度的斜鍥塊。
下圖為典型的斜探頭結(jié)構(gòu)圖（圖片來源于網(wǎng)絡(luò)）。
下圖為斜探頭的實物圖：
該探頭型號:2.5P8*12 K2.5，其參數(shù)為：
a）2.5代表頻率f：2.5MHz；
b）P代表晶片材料為：鋯鈦酸鉛陶瓷，具有溫度穩(wěn)定性好、電性能優(yōu)異、容易制造而且價格低廉等優(yōu)點；
c）8*12代表矩形晶片尺寸為：8mm*12mm；
d）K2.5代表：斜探頭折射角的正切值為2.5，即tan(68.2°)=2.5，其折射角為68.2°。
A型顯示的超聲波脈沖反射法工作原理：
聲源產(chǎn)生的脈沖波進入到工件中，超聲波在工件中以一定方向和速度向前傳播。當(dāng)遇到兩側(cè)聲阻抗有差異的界面時（聲阻抗存在差異往往是因為材料中某種不連續(xù)性造成，如裂紋、氣孔、夾渣等）部分聲波被反射，檢測設(shè)備接受和顯示：分析聲波幅度和位置等信息，評估缺陷是否存在或存在缺陷的大小位置等。
A型顯示的超聲波脈沖反射法的特點
1、適用范圍
適用于金屬、非金屬和復(fù)合材料等多種制件。
a）原材料、零部件檢測：鋼板、鋼鍛件、鋁及鋁合金板材、鈦及鈦合金板材、復(fù)合板、無縫鋼管等。
b）對接焊接接頭檢測：鋼制對接接頭（包括管座角焊縫、T形焊接接頭，支撐架和結(jié)構(gòu)件），鋁及鋁合金對接接頭
下圖為鋼制對接接頭：T形焊接接頭。
2、A型顯示的超聲波脈沖反射法的優(yōu)點
a）穿透能力強，可對較大厚度范圍內(nèi)的工件內(nèi)部缺陷進行檢測。如對于金屬材料，可檢測厚度為1~2mm的薄壁管材和板材，也可檢測幾米長的鋼鍛件。
b）缺陷定位較準確。
c）對面積型缺陷的檢出率較高。
d）靈敏度高，可檢測工件內(nèi)部尺寸很小的缺陷。超聲檢測理論靈敏度約為超聲波波長的一半，當(dāng)檢測對象為鋼制件，采用2.5MHz頻率的超聲斜探頭，其靈敏度約為0.65mm。
e）檢測成本低、速度快，設(shè)備輕便，對人體及環(huán)境無害，現(xiàn)場使用較方便。
3、A型顯示的超聲波脈沖反射法的局限
a）對工件中的缺陷進行精確的定性、定量仍需作深入研究。請參考：超聲檢測如何評定工件內(nèi)部缺陷位置和大小。
b）對具有復(fù)雜形狀或不規(guī)則外形的工件進行超聲檢測有困難。請參考：超聲檢測中常見的非缺陷回波的辨別與排除
c）缺陷的位置、取向和形狀對檢測結(jié)果有一定影響。
d）工件材質(zhì)、晶粒度等對檢測有較大影響。
e）檢測結(jié)果顯示不直觀，檢測結(jié)果無直接見證記錄。
參考資料：
【1】《超聲檢測》全國特種設(shè)備無損檢測人員資格考核統(tǒng)編教材。
【2】果殼果籃：聲學(xué)
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