第一篇：無損超聲技術(shù)報告

無損超聲檢測技術(shù)（Ⅰ級）無損檢測綜合知識 1.1 材料的無損檢測

1.1.1 無損檢測的定義：不破壞材料的外形和性能的情況下，檢測該材料的內(nèi)部結(jié)構(gòu)（組織與不連續(xù)）和性能，該技術(shù)稱為無損檢測。英文全稱：Non Destructive Testing(NDT)1.1.2 常用無損檢測方法

* 射線檢測：Radiographic Testing(RT)* 射線的種類與本質(zhì)： χ射線、γ射線和中子射線。χ射線和γ射線與無線電波、紅外線、可見光、紫外線一樣，都是電磁波；而中子射線是粒子。* X射線的產(chǎn)生：X射線管

* γ射線的產(chǎn)生：γ射線是放射性原子核在衰變時放射出來的電磁波。放射性衰變。射線檢測：原理、方法與應(yīng)用

* χ射線和γ射線通過物質(zhì)時其強度逐漸減弱。強度衰減公式： I＝I0e-μx * 利用射線透過物體時產(chǎn)生的吸收和散射現(xiàn)象，檢測材料中因缺陷存在而引起射線強度改變的程度來探測缺陷的方法稱為射線檢測。利用膠片感光顯示缺陷的方法稱為射線照相法。* 檢測技術(shù)類型：照相法；熒光屏法；工業(yè)電視法； * 檢測對象類型：金屬；非金屬。焊縫；鑄件。

* 檢測缺陷類型：裂紋；氣孔；未焊透；未融合；夾渣；疏松；冷隔等。檢查對接焊縫中的單個氣孔，用射線方法比用超聲方法好。超聲檢測：Ultrasonic Testing(UT)* 超聲波的本質(zhì)：機械波，它是由于機械振動在彈性介質(zhì)中 引起的波動過程，例如水波、聲波、超聲波等 * 超聲波的類型：縱波和橫波 表面波（瑞利波）、板波 * 超聲波的性質(zhì)：

（1）聲速：與材料性質(zhì)有關(guān)、與波的種類有關(guān)（2）波的疊加、干涉及駐波（3）反射、折射和波型轉(zhuǎn)換# 超聲檢測：原理、方法與應(yīng)用 * 超聲波的產(chǎn)生：儀器、探頭 * 超聲波與工件的接觸：耦合劑

* 超聲波在工件內(nèi)的傳播與反射、波的接收

* 超聲波檢測原理：探頭發(fā)射的超聲波通過耦合劑在工件中傳播，遇到缺陷時反射回來被探頭接收。根據(jù)反射回波在熒光屏上的位置和波輻高低判斷缺陷的大小和位置。

* 超聲檢測技術(shù)的特點：應(yīng)用范圍廣；穿透能力大；設(shè)備輕便；定量不準確；定性困難。* 檢測技術(shù)類型：縱波法；橫波法；表面波法；板波法，… * 常用檢測方法：穿透法；反射法；串列法；液浸（聚焦）法；...* 檢測對象類型：金屬；非金屬。焊縫；板件；管件；鍛件。* 檢測缺陷類型：面缺陷；體缺陷。定性困難。* 數(shù)字化、智能化發(fā)展前景寬廣。磁粉檢測: Magnetic Testing(MT)* 漏磁場：鐵磁材料磁化時磁力線由于折射而迤出到材料表面所形成的磁場稱為漏磁場 * 剩磁：鐵磁材料磁化時所具有的磁性在磁化電流取消后繼續(xù)存在的性質(zhì)稱為剩磁 * 鐵磁材料在磁場中被磁化后，缺陷處產(chǎn)生的漏磁場吸附磁粉而形成磁痕。磁痕的長度、位置、形狀反映了缺陷的狀態(tài)。

* 磁粉檢測技術(shù)的特點：檢測表面和近表面缺陷；鐵磁材料； * 常用檢測方法：剩磁法；連續(xù)法。* 檢測對象類型：鐵磁材料。焊縫；鋼板；鋼管；螺栓等...* 檢測缺陷類型：裂紋；夾渣等...。

滲透檢測：Penetrate Testing(PT)* 分子壓強與表面張力：每一個離液面的距離小于分子作用半徑r的分子，都受到一個指

向液體內(nèi)部的力的作用。而這些表面分子及近表面分子組成的表面層，都受到垂直于液面且指向液體內(nèi)部的力的作用。這種作用力就是表面層對整個液體施加的壓力，該壓力在單位面積上的平均值叫分子壓強。分子壓強是表面張力產(chǎn)生的原因。

* 液體潤濕：液體鋪展在固體材料的表面不呈球形，且能覆蓋表面，此現(xiàn)象稱液體潤濕現(xiàn) 象。

* 毛細現(xiàn)象：潤濕液體在毛細管內(nèi)的自動上升或下降稱為毛細現(xiàn)象。滲透檢測：原理、方法與應(yīng)用

* 具有潤濕作用的滲透劑在毛細管作用下滲入表面開口缺陷。在顯象劑作用下由于毛細管作用滲入到開口缺陷內(nèi)的滲透劑被析出表面形成痕跡。* 滲透檢測基本操作過程

* 滲透檢測技術(shù)的特點：檢測表面開口缺陷； * 常用檢測方法：著色法；熒光法。* 檢測對象類型：金屬與非金屬材料。* 檢測缺陷類型：裂紋。

渦流檢測：Eddy Current Testing(ET)* 由于電磁感應(yīng)金屬材料在交變磁場作用下產(chǎn)生渦流。* 金屬材料中存在的裂紋將改變渦流的大小和分布，分析這些變化可檢出鐵磁性和非鐵磁 性材料中的缺陷。

* 渦流可用以分選材質(zhì)、測膜層厚度和工件尺寸以及材料的某些物理性能等。* 渦流檢測技術(shù)的特點：適用于導(dǎo)電材料；檢測近表面缺陷。* 常用檢測方法：穿過式線圈；內(nèi)通過式線圈；探頭式線圈。* 檢測對象類型：金屬與非金屬材料。* 檢測缺陷類型：裂紋。# 1.1.2 常用無損檢測方法的應(yīng)用

一、應(yīng)用的部門

航空、航天、機械、核工業(yè)、汽車制造、船舶、電子、鋼結(jié)構(gòu)、商檢、進出口等。

二、應(yīng)用的對象（1）缺陷探傷（2）厚度測量（3）性能測試 1.1.3 常用無損檢測方法的范圍及局限性 方法 應(yīng)用范圍 局限性

RT 各類材料的內(nèi)部缺陷 表面缺陷較難發(fā)現(xiàn) UT 大厚度金屬和部分非金屬材料的內(nèi)部缺陷 僅限于彈性介質(zhì) MT 表面和近表面缺陷 僅限于磁性介質(zhì) PT 金屬和部分非金屬 僅限于表面開口缺陷 材料的表面缺陷 ET 表面和近表面缺陷 僅限于導(dǎo)電材料 1.2 材料 1.2.1 材料的性能

一、力學(xué)性能

（1）金屬材料的靜拉伸力學(xué)性能 * 強度：金屬抗拉永久變形和斷裂的能力

* 塑性：又稱范性，斷裂前材料發(fā)生不可逆永久變形的能力 * 韌性：金屬在斷裂前吸收變形能量的能力（2）金屬材料的彈性性能 * 彈性（虎克定律）：

（3）金屬材料在靜加載下的力學(xué)性能 * 扭轉(zhuǎn)性能 * 彎曲、壓縮性能 * 硬度

（4）金屬材料的沖擊性能（5）金屬材料的疲勞性能（6）金屬材料的蠕變性能

二、物理性能

（1）密度、比熱量、磁性、導(dǎo)電性、導(dǎo)熱性等（2）光學(xué)性能（3）聲學(xué)性能 # 1.2.3 金屬材料中的各種缺陷及不連續(xù)性

一、不連續(xù)性：金屬或合金內(nèi)部結(jié)構(gòu)的不均勻變化，稱為不連續(xù)性。材料內(nèi)結(jié)構(gòu)的不連續(xù)對材料性能有影響。

二、缺陷：對金屬材料的性能造成破壞的不連續(xù)性稱為缺陷。因此不能簡單的說：不連續(xù)就是缺陷。1.3 加工及缺陷

一、最初加工過程及相關(guān)缺陷

（1）鑄造：將熔融金屬澆注入鑄型型腔，冷卻后形成工件的加工過程；

常見的鑄造缺陷：氣孔、縮孔、疏松、冷裂、熱裂、冷隔、偏析、夾雜。（2）塑性加工：鍛、軋、拔、鈑金等

常見的塑性加工缺陷：裂紋、折疊、分層、白點（氫脆）

二、制造加工過程及相關(guān)缺陷

（1）焊接：通過加熱或加壓，使填充材料熔化、冷卻將工件連接在一起的加工方式稱焊接；

常見的焊接缺陷：氣孔、夾渣、未融合、未焊透、裂紋、夾珠、鎢夾雜（2）表面加工：車、銑、刨、鍍、磨、噴丸、吹砂等 常見的表面加工缺陷：氫脆

（3）熱處理：對金屬材料加溫并用不同方法冷卻使其組織結(jié)構(gòu)發(fā)生的方法稱熱處理； 常見的熱處理缺陷：淬裂（4）其他熱加工工藝：粉末冶金等 1.4 在役中的材料 1.4.1 在役中材料的行為

受力、受壓、高低溫、摩擦、腐蝕...1.4.2 在役工況導(dǎo)致缺陷和失效

一、腐蝕：腐蝕裂紋、腐蝕坑、腐蝕減薄

二、疲勞：疲勞裂紋、疲勞斷裂

三、磨損：材料減薄、摩擦裂紋

四、過負載：變形、斷裂

五、脆性斷裂：鎘脆、氫脆

1.4.3 金屬中破裂發(fā)展的概念

一、缺陷的形成（應(yīng)力集中）

二、缺陷的發(fā)展（載荷）

三、斷裂 # 1.5 無損檢測人員管理

* 持有NDT Ⅰ級證書的人員有資格按照NDT指導(dǎo)書，并在II級和III級人員的監(jiān)督下進行NDT操作。I級人員應(yīng)能：（a）調(diào)整設(shè)備；（b）進行檢測；

（c）按照文件提供的驗收標準進行記錄并對檢測結(jié)果分類；（d）按檢測結(jié)果寫出檢測報告。* Ⅰ級人員不應(yīng)負責(zé)選擇檢測方法或技術(shù)。2 超聲檢測物理基礎(chǔ) 2.1 聲的特性及機械波的傳播

* 物體在一定位置附近作來回重復(fù)的運動，稱為振動。例如彈簧振子的振動。振動產(chǎn)生機

械波，機械波在彈性介質(zhì)內(nèi)傳播。機械波的振動頻率在每秒20次---20000次之間時，人的耳朵就能聽到成為聲。所以聲波就是機械波的一部分。* 聲的特性

① 聲的產(chǎn)生條件：聲源和傳播聲的彈性介質(zhì)； ② 聲波具有反射、折射、衍射等光學(xué)性質(zhì)； ③ 聲波在異質(zhì)界面上發(fā)生波形轉(zhuǎn)換； ④ 聲的傳播速度是與材料、波形、溫度有關(guān)的參數(shù)。2.2 頻率、振幅、波長和聲速的概念

* 物體在彈性力作用下發(fā)生的諧振動規(guī)律可用下是式表示：

x＝Acos（ωt＋φ)* 振幅A，振動質(zhì)點離開平衡位置的最大位移;* 頻率f，單位時間內(nèi)質(zhì)點振動的次數(shù)。單位為次／秒，記為“赫”（Hz）;* 波長λ，波的傳播方向上相位相同的兩質(zhì)點之間的距離?？捎霉溅?＝C/f 計算，式 中C為聲速。

* 在介質(zhì)中超聲波傳播的傳播速度（即聲速）與質(zhì)點的振動速度是不同的。在同一固體介質(zhì)中，縱波、橫波、表面波的傳播速度都是不同的。2.3 聲阻抗

* 聲阻抗表示聲場中介質(zhì)對質(zhì)點振動的阻礙作用； * 聲阻抗的計算：Z＝ρc； * 聲波在二種介質(zhì)的界面上垂直入射時的相對透過率和反射率取決于二種介質(zhì)的聲阻抗 比。

2.4 聲波的類型

* 縱波：介質(zhì)質(zhì)點的振動方向和波的傳播方向相同的聲波稱為縱波，用符號“L”表示。波速用CL表示。* 橫波：介質(zhì)質(zhì)點的振動方向和波的傳播方向垂直的聲波稱為橫波又稱切變波，用符號“S”表示。波速用CS表示。橫波探傷最適用于焊逢、管材探傷。

* 波動的形式(波形)可以分為球面波，平面波、柱面波等。

* 固體介質(zhì)表面的質(zhì)點發(fā)生縱向振動和橫向振動，兩種振動合成為橢圓振動，橢圓振動在 介質(zhì)表面?zhèn)鞑?，這種波稱為表面波，用符號“R”表示。* 在板狀介質(zhì)中傳播的彈性波稱為板波，又稱蘭姆波。2.5 超聲波在二種不同介質(zhì)面上的行為 2.5.1 超聲波的反射和折射

* 超聲波在二種不同介質(zhì)的界面上垂直或傾斜入射時，在第一介質(zhì)內(nèi)產(chǎn)生反射回波的性質(zhì) 稱為反射。

* 超聲波在二種不同介質(zhì)的界面上傾斜入射時，在第二介質(zhì)內(nèi)產(chǎn)生方向改變的入射波稱為 折射，該入射波稱為折射波。2.5.2 超聲波的波型轉(zhuǎn)換

* 超聲波在傾斜入射時發(fā)生波型轉(zhuǎn)換，即入射的縱波在反射或折射時會轉(zhuǎn)換成縱波、橫 波二種波；入射的橫波在反射或折射時會轉(zhuǎn)換成橫波、縱波二種波。* 波型轉(zhuǎn)換與介質(zhì)的類型有關(guān)。2.5.3 超聲波的衰減

* 超聲波在介質(zhì)中傳播時，隨著傳播距離的增加，其能量逐漸減弱的現(xiàn)象叫做超聲波的衰 減。

由聲束擴散引起的超聲波衰減稱為擴散衰減。

* 聲束在不同聲阻抗介質(zhì)的界面散射引起的衰減叫做散射衰減。* 由介質(zhì)吸收引起的超聲波衰減稱為吸收衰減。

* 由材料表面粗糙度、表面曲率大小和表面附著物等因素所引起的超聲波的衰減稱為耦合衰減。2.6 壓電效應(yīng)和探頭 2.6.1 壓電效應(yīng)與壓電材料

* 某些單晶體和多晶體陶瓷材料在應(yīng)力（壓縮力和拉伸力）作用下產(chǎn)生異種電荷向正反兩

面集中而在晶體內(nèi)產(chǎn)生電場，這種效應(yīng)稱為正壓電效應(yīng)。相反，當(dāng)這些單晶體和多晶體陶瓷材料處于交變電場中時，產(chǎn)生壓縮或拉伸的應(yīng)力和應(yīng)變，這種效應(yīng)稱為負壓電效應(yīng)，如圖所示。* 負壓電效應(yīng)產(chǎn)生超聲波，正壓電效應(yīng)接收超聲波并轉(zhuǎn)換成電信號。

* 常用的壓電陶瓷有鈦酸鋇（BaTi03）、鋯鈦酸鉛（PZT）、鈦酸鉛（PbTiO3)、偏鈮酸鉛（PbNb2O4）等。2.6.2探頭的編號方法

2.5 P 20 Z 5 Q 6×6 K3 | | | | | | | | 頻率 材料 直徑 直探頭 頻率 材料 矩形 K=3 材料： P-鋯鈦酸鉛；B-鈦酸鋇；T-鈦酸鉛；L-鈮酸鋰；I-碘酸鋰；N-其他 探頭類型： Z-直探頭； K-斜探頭； SJ-水浸探頭； FG-分隔探頭； BM-表面探頭； KB-可變角探頭； 2.6.3 探頭的基本結(jié)構(gòu)

* 壓電超聲探頭的種類繁多，用途各異，但它們的基本結(jié)構(gòu)有共同之處，如圖所示。它們一般均由晶片、阻尼塊、保護膜（對斜探頭來說是有機玻璃透聲楔）組成。此外，還必須有與儀器相連接的高頻電纜插件、支架、外殼等。

* 脈沖重復(fù)頻率是指超聲波探傷儀在單位時間里所產(chǎn)生的脈沖數(shù)目；探傷頻率是指在電脈沖作用下晶體每秒鐘振動的次數(shù)，二者不可相提并論。

2.6.4 直探頭

一、直探頭的保護膜

* 壓電陶瓷晶片通常均由保護膜來保護晶片不與工件直接接觸以免磨損。常用保護膜

有硬性和軟性兩類。氧化鋁（剛玉）、陶瓷片及某些金屬都屬于硬性保護膜，它們適用于工件表面光潔度較高、且平整的情況。用于粗糙表面時聲能損耗達20～30dB。* 軟性保護膜有聚胺酯軟性塑料等，用于表面光潔度不高或有一定曲率的表面時，可改善聲耦合，提高聲能傳遞效率，且探傷結(jié)果的重復(fù)性較好，磨損后易于更換，它對聲能的損耗達6～7dB。

* 保護膜材料應(yīng)耐磨、衰減小、厚度適當(dāng)。為有利于阻抗匹配，其聲阻抗Zm應(yīng)滿 足一定要求。

* 試驗表明：所有固體保護膜對發(fā)射聲波都會產(chǎn)生一定的畸變，使分辨率變差、靈敏度降低，其中硬保護膜比軟保護膜更為嚴重。因此，應(yīng)根據(jù)實際使用需要選用探頭及其保護膜。與陶瓷晶片相比，石英晶片不易磨損，故所有石英晶片探頭都不加保護膜。

二、直探頭的吸收塊

為提高晶片發(fā)射效率，其厚度均應(yīng)保證晶片在共振狀態(tài)下工作，但共振周期過長或晶片背面的振動干擾都會導(dǎo)致脈沖變寬、盲區(qū)增大。為此，在晶片背面充填吸收這類噪聲能量的阻尼材料，使干擾聲能迅速耗散，降低探頭本身的雜亂的信號。目前，常用的阻尼材料為環(huán)氧樹脂和鎢粉。#

三、直探頭的晶片

晶片產(chǎn)生和吸收超聲波，常用的壓電陶瓷有鈦酸鋇（BaTi03）、鋯鈦酸鉛（PZT）、鈦酸鉛（PbTiO3)、偏鈮酸鉛（PbNb2O4）等。2.6.5 斜探頭

一、結(jié)構(gòu)與類型

二、透聲楔

斜探頭都習(xí)慣于用有機玻璃作斜楔，以形成一個所需的聲波入射角，并達到波型轉(zhuǎn)換的目的。一發(fā)一收型分割式雙直探頭和雙斜探頭也都以有機玻璃作為透聲楔，這是因為有機玻璃聲學(xué)性能良好、易加工成形，但它的聲速隨溫度的變化有所改變又易磨損，所以對探頭的角度應(yīng)經(jīng)常測試和修正。水浸聚焦探頭常以環(huán)氧樹脂等材料作為聲透鏡材料。

三、晶片的厚度

壓電晶片的振動頻率f即探頭的工作頻率，它主要取決于晶片的厚度T和超聲波在晶片材料中的聲速。晶片的共振頻率（即基頻）是其厚度的函數(shù)?？梢宰C明，晶片厚度T為其傳播波長一半時即產(chǎn)生共振，此時，在晶片厚度方向的兩個面得到最大振幅，晶片中心為共振的駐點。

雙晶斜探頭對鋼板內(nèi)的夾層缺陷比較敏感容易發(fā)現(xiàn)，而對有圓弧面的近表面氣孔不易發(fā)現(xiàn)。2.6.7 探頭的功能

使用壓電材料制成的探頭，要得到最佳的檢測效果，必須考慮探頭與儀器之間有良好的阻抗匹配。2.7 聲場 2.7.1 聲場

* 充滿超聲波的空間稱為聲場。聲場中聲能大小通常用空間的聲壓值表示。

* 聲壓P有若干極大值與極小值，最后一個聲壓極大值至聲源的距離稱為近場長度N，該范 圍的聲場叫做近場。

* 聲壓P有若干極大值與極小值，最后一個聲壓極大值至聲源的距離稱為近場長度N，該范圍的聲場叫做近場。

* 當(dāng)RS ?λ時，λ/4可以忽略，故： Rs2 Ds2 Rs ：探頭晶片半徑 N=-----=------Ds ：探頭晶片直徑 λ 4λ * 聲源的距離≥3N的聲場稱為遠場。2.7.2 聲場的擴散

* 聲束在傳播過程中呈發(fā)散狀態(tài)，離聲源近的地方聲能強，離聲源遠的地方聲能弱；聲束 在1.64N處開始發(fā)生擴散；

* 聲束的形狀與聲源的形狀有關(guān)，下圖是方片與矩形片的聲場形狀。

* 聲場的擴散性用半擴散角描述，θ0稱為半擴散角，也稱為指向角，2θ0范圍內(nèi)的聲束叫做主聲束； * 聲束集中向一個方向輻射的性質(zhì)，叫做聲場的指向性。指向角θ0愈 小，主聲束越窄，聲能量越集中，則探測靈敏度就越高，方向性越好，從而可以提高對缺陷的分辨力和準確判斷缺陷的位置。2.7.3 聲束的聚焦與發(fā)散

* 聲束可以通過聲透鏡聚焦而做成聚焦探頭，它可以聚集能量。但無論采用哪種聚焦方法，都不能把聲束聚成一個很小的點。

* 聲波從水通過曲表面進入工件時，聲束在金屬工件內(nèi)將收斂(如果工件是凹面的)或發(fā) 散(如果工件是凸面的)。* 聚焦探頭計算公式： C1 F= R(-------------)C1-C2 式中：F---聚焦探頭的焦距；C1----第一介質(zhì)縱波聲速；C2---第二介質(zhì)縱波聲速； R---聲透鏡曲率半徑。3 超聲檢測方法與耦合 3.1 穿透法

* 穿透法是依據(jù)脈沖波或連續(xù)波穿透試件之后的能量變化來判斷缺陷情況的一種方法，如 圖所示。

* 穿透法常采用兩個探頭，一個作發(fā)射用，一個作接收用，分別放置在試件的兩側(cè)進行探

測，圖中顯示三種情況：無缺陷時的波形；缺陷阻擋部分聲束時的波形；缺陷阻擋全部聲束時的波形。3.2 脈沖反射法

超聲波探頭發(fā)射脈沖波到被檢試件內(nèi)，根據(jù)反射波的情況來檢測試件缺陷的方法，稱為脈沖反射法。3.3 共振法

若聲波（頻率可調(diào)的連續(xù)波）在被檢工件內(nèi)傳播，當(dāng)工件的厚度為超聲波的半波長的整數(shù)倍時，將引起共振，儀器顯示出共振頻率，若工件內(nèi)存在缺陷則共振頻率發(fā)生變化，利用共振頻率之差，判斷工件內(nèi)部狀態(tài)的方法稱為共振法。航空航天器上常用膠接結(jié)構(gòu)，脫膠處常用共振方法檢測。3.4 耦合介質(zhì)

一、概念

* 為了排除探頭與工件表面之間的空氣，在探頭與工件表面之間施加的一層透聲介質(zhì) 稱為耦合劑。

* 耦合劑的作用在于排除探頭與工件表面之間的空氣，使超聲波能有效地傳入工件達 到探傷的目的。此外耦合劑還有減少摩擦的作用。

二、耦合效果與聲阻抗有關(guān)，聲阻抗大耦合性能好。三、耦合介質(zhì)的種類

* 甘油聲阻抗高，耦合性能好，常用于一些重要工件的精確探傷，但價格較貴，對工件有腐蝕作用。* 水玻璃的聲阻抗較高，常用于表面粗糙的工件探傷，但清洗不太方便，且對工件有腐蝕作用。* 水的來源廣，價格低，常用于水浸探傷，但易使工件生銹。

* 機油和變壓器油粘度、流動性、附著力適當(dāng)，對工件無腐蝕、價格也不貴，因此是目前應(yīng)用最廣的耦合劑。

* 超聲波探傷中常用耦合劑有機油、變壓器油、甘油、水、水玻璃等。它們的聲阻抗Z如下：

耦合劑 機油 水 水玻璃 甘油 Z×106kg/m2 ·s 1.28 1.5 2.17 2.43 * 此外，近年來化學(xué)漿糊也常用來作耦合劑，耦合效果比較好。

* 影響耦合的主要因素有：耦合層的厚度，耦合劑的聲阻抗，工件表面粗糙度和工件形狀。4 檢測設(shè)備

4.1 A型模擬超聲波探傷儀(CTS-9006PLUS型為例)* A型掃描顯示中，從熒光屏上直接可獲得缺陷回波幅度（表示聲能的大小）和缺陷的位 置等信息。

* A型超聲探傷儀垂直線性取決于儀器放大功能的好壞而與探頭與儀器的匹配無關(guān)。* A型超聲探傷儀水平線性的好壞直接影響到缺陷的定位而對缺陷大小的判斷無關(guān)。* A型掃描顯示中，“盲區(qū)”是指由于儀器原因造成一定范圍內(nèi)不能探到缺陷的區(qū)域，它與近場區(qū)不能探到缺陷性質(zhì)是不同的。

* A型掃描顯示中，水平基線代表聲波傳播的時間或距離。CTS-22型儀左面板 CTS-22型儀右面板 其他模擬超聲波儀器 4.2 B型和C型超聲波探傷儀

* B型顯示超聲波探傷儀能顯示掃查方向的截面上的圖象； * C型顯示超聲波探傷儀則能顯示掃查面上的投影圖象。4.3 數(shù)字超聲波探傷儀 其他數(shù)字超聲儀 4.4 袖珍數(shù)字式超聲測厚儀 檢測系統(tǒng)的校準 5.1 試塊簡介 5.1.1 試塊的用途 * 測試或校驗儀器和探頭的性能； * 確定探測靈敏度和缺陷大?。?* 調(diào)整探測距離和確定缺陷位置； * 測定材料的某些聲學(xué)特性。5.1.2 試塊的分類（主要分二類）*

標準試塊

* 對比試塊（參考試塊）

其他叫法：校驗試塊、靈敏度試塊；平底孔試塊、橫孔試塊、槽口試塊；鍛件試塊、焊縫試塊等。1.荷蘭試塊

* 1955年荷蘭人提出；1958年國際焊接學(xué)會通過并命名為IIW試塊；ISO組織推薦使用。* 類似的有：中國CSK-IA、日本STB-A1、英國BS-A、西德DIN54521…… 2.CSK-IA試塊：中國的改型試塊

CSK-IA試塊的主要用途： ① R50、R100圓?。?/p>

掃描線比例校準； ② 上下表面刻度：斜探頭K值校準；

③ φ50、φ

44、φ40孔：斜探頭分辨率測定； ④ 89、91、100mm 臺階：直探頭分辨率測定； ⑤ φ50孔：盲區(qū)測定。3.CSK-IIA / CSK-IIIA 5.2 儀器掃描線（速度）比例校準（1）直探頭掃描線校準

將直探頭放于CTS-IA試塊的100厚度上，取第一底面反射回波，通過距離調(diào)節(jié)按鈕使該回波在100mm位置上即可。

（2）斜探頭掃描線校準

* 斜探頭調(diào)整儀器掃描線比例是為了識別缺陷波和判定缺陷位置。

一、入射點、前沿測試

* 如圖，斜探頭入射到R100圓弧上，左右移動探頭找到最大反射回波；如果試塊上有圓心

刻度，則刻度對應(yīng)處為入射點；如果試塊上無圓心刻度則用鋼尺量，使鋼尺100處對準試塊圓弧端，鋼尺0點即為入射點；使鋼尺0點對準探頭前端點，差值即為前沿。

* 斜探頭入射點會改變，其主要原因是楔塊長期磨損變薄，所以要經(jīng)常測試入射點。

二、斜探頭K值測試

* 如圖，斜探頭分別入射到試塊的二個圓上，左右移動探頭找到最大反射回波；探頭入射點所對應(yīng)的刻度即K。

三、聲束偏轉(zhuǎn)角測定

* 概念：主聲束中心線與聲軸間的夾角稱為聲軸偏轉(zhuǎn)角。

* 測定：探頭置于試塊面上，旋轉(zhuǎn)移動找到最大回波，測定探頭中心線與試塊上表面垂線 間的夾角。

錄象：入射點、前沿、斜探頭K值測試

四、按聲程1：1調(diào)節(jié)

概念：儀器熒光屏水平線表示聲波走的實際聲程；

方法：斜探頭放于CTS-IA試塊的R100、R50處，找到最大回波，分別放于100、50刻度處。

五、按深度1：1調(diào)節(jié)

六、概念：儀器熒光屏水平線表示聲波走的實際聲程的垂直 投影，即深度值；

方法：斜探頭放于CTS-IA試塊的R50、R100處，找到最大回波，分別放于h1、h2刻度處。h1、h2根據(jù)K值計算。

六、按水平1：1調(diào)節(jié)

概念：儀器熒光屏水平線表示聲波走的實際聲程的水平投影，即水平值；

方法：斜探頭放于CTS-IA試塊的R50、R100處，找到最大回波，分別放于L1、L2刻度處。L1、L2根據(jù)K值計算。

應(yīng)用

6.1 焊縫檢測程序：

⑴ 斜探頭基本參數(shù)測定：入射點、前沿、K值（測量三次取平均值）⑵ 掃描速度調(diào)節(jié)（通常按深度調(diào)節(jié)）⑶ 靈敏度確定：

* 確定探頭靈敏度最常用的方法是用人工缺陷反射信號的幅值來確定。

焊縫檢測常用橫孔作為人工缺陷，制作出距離-波幅曲線，依此對缺陷作出判斷。焊縫檢測用的距離-波幅曲線有二種：分貝曲線、面板曲線。

* 超聲檢測系統(tǒng)的靈敏度取決于探頭、脈沖發(fā)生器和放大器（儀器）。分貝曲線 * 在對接焊縫超聲波探傷中，若要計入表面補償6dB，“距離一分貝”曲線的三條線同時下 移 6dB。

* JB4730-94標準中規(guī)定用于制作“距離--波幅”曲線的試塊是： CSK-IIA和CSK-IIIA 面板曲線

⑷ 檢測（掃描）技術(shù)

* 聲波與入射面垂直時得到最大的反射回波，如果被檢工件的上下兩平面不平行，工件中 缺陷信號幅值將不會顯示。

* 必須選擇入射聲波與缺陷面的入射角度。

* 由于氣孔通常是圓球形的，其反射波是發(fā)散的，所以超聲波探測氣孔時，反射波較低。

* 超聲波垂直入射到表面粗糙的缺陷與入射到尺寸相同而表面光滑的缺陷相比，表面粗糙的缺陷反射波低，能量損失大。

* 用超聲波檢查板厚100mm以上的焊縫中垂直表面的裂紋，采用最有效的方法是串列法。

⑸缺陷定位、定量

* 深度定位

* 當(dāng)量法定量 ⑹ 記錄與報告

7.法規(guī)、標準、技術(shù)條件和規(guī)程

7.1 與超聲檢測特別有關(guān)的法規(guī)、標準和技術(shù)條件

（1）GB/T 11345-89 鋼焊縫手工超聲波探傷方法和探傷結(jié)果的分級（2）GB/T 29712-2013（3）GB/T 29711-2013（4）GB 50205-2001

7.3 檢測規(guī)程

7.3.1 檢測規(guī)程制定和執(zhí)行程序

① 無損檢測工程師和無損檢測 III 級人員具有制定檢測規(guī)程的資格； ② 制定-審核-批準-使用 修定-審核-批準-使用 7.3.2 檢測規(guī)程類型 ① 通用規(guī)程： 內(nèi)容 實例

* 被檢件相關(guān)參數(shù) * 檢測與驗收標準 * 人員資格 * 設(shè)備與器材（儀器型號、探頭、耦合劑等）* 方法與技術(shù)（采用、掃查方式）* 其他事項 7.3.3 工藝卡 ②專用工藝規(guī)程

針對某一具體檢測對象制定的工藝程序 ③工藝卡

一、工藝卡的生成

表格形式集中顯示專用工藝規(guī)程中的工件參數(shù)、工藝參數(shù)，驗收依據(jù)等數(shù)據(jù)，是操作者的工作依據(jù)。

二、工藝卡的執(zhí)行和修訂

三、根據(jù)工藝卡進行檢測 8.結(jié)果的記錄和評定

8.1 記錄：記錄實際操作的工藝參數(shù) 表格的填寫 8.2 評定： 8.3 報告：表格的填寫

第二篇：民機復(fù)合材料超聲無損檢測技術(shù)

民機復(fù)合材料超聲無損檢測技術(shù)

摘要：隨著現(xiàn)代航空航天業(yè)對復(fù)合材料應(yīng)用的不斷增多，對這些材料的檢測日益成為該領(lǐng)域的重點和難點。本文主要介紹了一些常用的與航空航天復(fù)合材料相適應(yīng)的超聲無損檢測技術(shù)。

關(guān)鍵字：航空航天 復(fù)合材料 無損檢測 超聲檢測 C掃描檢測 RF超聲檢測 空氣耦合

1.引 言

復(fù)合材料是指由兩種或兩種以上不同的物質(zhì)以不同方式組合而成的材料，它可以發(fā)揮出各種材料的優(yōu)點，克服單一材料的缺陷，擴大材料的應(yīng)用范圍。由于復(fù)合材料具有重量輕、強度高、加工成型方便、彈性優(yōu)良、耐化學(xué)腐蝕和耐候性等特點，已逐步取代木材及金屬合金，廣泛應(yīng)用于航空航天領(lǐng)域，近幾年更是取得了飛速的發(fā)展。

然而由于復(fù)合材料的非均質(zhì)性和各項異性，在制造過程中工藝不穩(wěn)定，制造過程復(fù)雜，在制作成型過程中受設(shè)備、環(huán)境、人員及原材料等因素的影響極易在產(chǎn)品內(nèi)部產(chǎn)生空穴、裂紋、分層、多孔、輸送、界面分離、夾雜、樹脂固化不良、鉆孔損傷等缺陷。在應(yīng)用過程中，由于疲勞積累、撞擊、腐蝕等物理化學(xué)因素影響，復(fù)合材料也容易產(chǎn)生脫膠、分層、基本龜裂、空隙增長、纖維斷裂、褶皺變形、腐蝕坑、劃傷、下陷、燒傷等缺陷，這些缺陷很大一部分還是產(chǎn)生在復(fù)合材料的內(nèi)部[1]。這些對產(chǎn)品的質(zhì)量和安全性能影響極大，因此，對產(chǎn)品的檢測尤為重要。

用于復(fù)合材料無損檢測的方法主要有超聲、射線、磁粉、滲透、渦流、激光全息及紅外無損檢測技術(shù)等，超聲波檢測法(Ultrasonic)是廣泛用于材料探傷的常用方法，也是最早用于復(fù)合材料無損評價的方法之一。它主要利用復(fù)合材料本身或其缺陷的聲學(xué)性質(zhì)對超聲波傳播的影響來檢測材料內(nèi)部和表面的缺陷，如氣泡、分層、裂紋、脫粘、貧膠等[2]。超聲波探傷具有靈敏度高、穿透性強、檢驗速度快、成本低和對人體無害等優(yōu)點。因此，超聲無損檢測技術(shù)一直都是研究的 熱點，本文將對復(fù)合材料的某些超聲波無損檢測方法做具體的介紹。

2.復(fù)合材料及其無損檢測技術(shù)特點

與傳統(tǒng)的金屬材料結(jié)構(gòu)相比，復(fù)合材料結(jié)構(gòu)是一種通過基體-增強物之間的物理結(jié)合和鋪層設(shè)計來達到預(yù)期性能的集材料工藝于一體的新型材料結(jié)構(gòu)。其最為顯著的優(yōu)點是材料和結(jié)構(gòu)的重量-性能比(即比性能)好、可設(shè)計性強、材料利用率高和制造工序少(從材料制備到結(jié)構(gòu)成型，往往僅需要一兩個熱循環(huán)就能完成制造)。因此，一旦進入復(fù)合材料結(jié)構(gòu)制造工序，其輸出結(jié)果就是結(jié)構(gòu)件，而且復(fù)合材料結(jié)構(gòu)越來越復(fù)雜，結(jié)構(gòu)尺寸越來越大，整體結(jié)構(gòu)越來越多，如飛機機翼、機身和壁板等。

復(fù)合材料的無損檢測不能簡單沿用金屬材料檢測的思維慣性和方法，而必須根據(jù)復(fù)合材料結(jié)構(gòu)特點，研究和采用復(fù)合材料的無損檢測技術(shù)和方法。

圖1 典型的復(fù)合材料界面[3](1)由于復(fù)合材料內(nèi)部各結(jié)構(gòu)元素(如纖維、樹脂和鋪層等)之間主要是通過物理界面相結(jié)合(圖1)，而且存在明顯的各向異性。大量的檢測結(jié)果和破壞分析表明，最容易產(chǎn)生缺陷的部位正是在復(fù)合材料內(nèi)部的物理界面。因此，界面缺陷的檢測是復(fù)合材料無損檢測的重點。特別是對于復(fù)合材料層壓結(jié)構(gòu)，研究和掌握其結(jié)構(gòu)特點，對選擇和研究復(fù)合材料無損檢測技術(shù)具有正確性的指導(dǎo)意義。

2(2)復(fù)合材料結(jié)構(gòu)多為非厚度結(jié)構(gòu)，厚度約0.3-40 mm，因此，對復(fù)合材料的檢測必須結(jié)合具體的應(yīng)用對象。特別值得指出的是，復(fù)合材料不允許存在表面檢測盲區(qū)。對于復(fù)合材料層壓結(jié)構(gòu)，單個鋪層的厚度小至0.125 mm，而且通常復(fù)合材料結(jié)構(gòu)在厚度方向不存在加工余量之說[3]。

(3)對復(fù)合材料層壓結(jié)構(gòu)，必須充分考慮內(nèi)部的微結(jié)構(gòu)與所研究和選擇的檢測方法在檢測機理、缺陷信號成因上的有機聯(lián)系。例如，聲波在復(fù)合材料中的傳播特性的變化和缺陷識別方法就與復(fù)合材料內(nèi)部微結(jié)構(gòu)存在密切聯(lián)系[3]。不能簡單地根據(jù)換能器接收到的物理信號的變化判別缺陷是否存在。例如，圖2是來自碳纖維層壓復(fù)合材料內(nèi)部的典型超聲回波信號，圖中F來自材料表面的聲波反射，B來自材料底面的聲波反射，D來自材料內(nèi)部的聲波反射。按照傳統(tǒng)的超聲檢測思維慣例，信號D應(yīng)是判別材料內(nèi)部缺陷的依據(jù)。但在復(fù)合材料超聲檢測中，信號D并不是來自缺陷的反射波，而是材料結(jié)構(gòu)變化引起的入射聲波反射。

圖2 復(fù)合材料內(nèi)部典型超聲回波信號[3](4)缺陷特點與特征總是與材料、工藝和結(jié)構(gòu)密切相關(guān)，因此需要掌握這些特點，才能建立正確的復(fù)合材料判別方法。

3.復(fù)合材料的超聲波檢測技術(shù)

3.1 超聲波檢測簡介

超聲波是指頻率≥20kHz的聲波，其波長與材料內(nèi)部缺陷的尺寸相匹配。根據(jù)超聲波在材料內(nèi)部缺陷區(qū)域和正常區(qū)域的反射、衰減與共振的差異來確定缺陷的位置與大小。超聲波檢測主要分為脈沖反射法、穿透法和反射板法，根據(jù)不同的缺陷來選擇合適的檢測方法。

超聲波不僅能檢測復(fù)合材料構(gòu)件中的分層、孔隙、裂紋和夾雜物等，而且在判斷材料的疏密、密度、纖維取向、曲屈、彈性模量、厚度等特性和幾何形狀等方面的變化也有一定作用。對于一般小而薄、結(jié)構(gòu)簡單的平面層壓板及曲率不大的構(gòu)件，宜采用水浸式反射板法；對于小或稍厚的復(fù)雜結(jié)構(gòu)件，無法采用水浸式反射板法時，可采用水浸或噴水脈沖反射法和接觸延遲塊脈沖反射法；對于大型結(jié)構(gòu)和生產(chǎn)型的復(fù)合材料構(gòu)件的檢測宜采用噴水穿透法或噴水脈沖反射法。由于復(fù)合材料組織結(jié)構(gòu)具有明顯的各向異性，而且性能的離散性較大，因而，產(chǎn)生缺陷的機理復(fù)雜且變化多樣，再加上復(fù)合材料構(gòu)件的聲衰減大，由此引起的噪聲與缺陷反射信號的信噪比低，不易分辨，所以檢測時應(yīng)選合適的方法[4]。

超聲波探傷具有靈敏度高、穿透性強、檢驗速度快、成本低和對人體無害等優(yōu)點。由于這些優(yōu)點超聲C掃描、RF超聲檢測、空氣耦合式超聲檢測等已成為飛行器零件等大型復(fù)合材料構(gòu)件普遍采用的檢測技術(shù)。

3.2 超聲C掃描檢測技術(shù)

超聲C掃描是通過采用計算機技術(shù)控制超聲波探頭的移動位置，控制超聲波探傷儀（或數(shù)據(jù)采集卡）經(jīng)探頭發(fā)射超聲波信號，并在超聲波信號經(jīng)過檢測工件后被自身（或別的）探頭接收超聲波探傷儀（或數(shù)據(jù)采集卡）將獲得信號進行處理，由計算機進行檢測結(jié)果的顯示、記錄、存儲，在計算機顯示屏上顯示整個檢測區(qū)域的有無缺陷情況、缺陷大小和位置。現(xiàn)以檢測平面構(gòu)件為例加以說明其成像原理。當(dāng)探頭在探測平面內(nèi)作X，Y方向的掃描運動時，在計算機的顯示屏上有一個和零件表面相一致的直角坐標。探頭在零件表面的位移和顯示屏上的光點的位移 4 同步，光點的顏色對應(yīng)著接收探頭接收到的信號能量的大小，如果探頭所在位置下面如有缺陷，則對應(yīng)的信號能量將發(fā)生變化，于是在顯示屏上顯示一個不同顏色點[5]，成像原理如圖3所示。

圖3 超聲C掃描成像原理

超聲C掃描，由于顯示直觀、檢測速度快等優(yōu)點使其在大型復(fù)合材料構(gòu)件的無損傷檢測中得到了廣泛的應(yīng)用。由波音民用飛機集團等單位組成的研究小組用超聲波研究復(fù)合材料機身層合板結(jié)構(gòu)的沖擊強度和沖擊后的剩余強度，結(jié)果表明，超聲波不僅可檢測損傷，而且能確定損傷對復(fù)合材料構(gòu)件承載能力的影響。Dows公司先進的復(fù)合材料實驗室用超聲波確定了各種損傷參數(shù)(深度、形狀、面積、直徑以及分層頻率等)與有機纖維復(fù)合材料壓縮強度的關(guān)系。為適應(yīng)復(fù)合材料制造過程的在線監(jiān)控，還研制了脈沖激光超聲波檢測系統(tǒng)。該系統(tǒng)已成功用于復(fù)合材料固化過程的遠離非接觸在線檢測監(jiān)控，包括溫度分布、固一液態(tài)界面、微觀結(jié)構(gòu)、再生相(疏松、夾雜物)以及粘流一粘滯特性的檢測[6]。

3.3 RF超聲檢測

3.3.1 RF超聲檢測的優(yōu)點

RF超聲檢測技術(shù)具有高分辨率，可以有效實現(xiàn)復(fù)合材料沖擊損傷、分層等缺陷的超聲掃描成像檢測和孔隙率數(shù)值評估，因此可以有效地實現(xiàn)復(fù)合材料的缺陷檢測。目前該項技術(shù)已在多個型號生產(chǎn)和新機研制中得到廣泛應(yīng)用。3.3.2 合材料RF超聲檢測方法

纖維增強/樹脂基復(fù)合材料層壓結(jié)構(gòu)可以被聲波視為厚度h??hi(i?1,2,?,n)的層狀介質(zhì)，其中hi為第i個鋪層厚度，n為鋪層數(shù)。聲波在這種層狀介質(zhì)中的傳 5 播特性及其變化與波長λ、鋪層聲學(xué)特性(如聲速)及其內(nèi)部均勻性密切相關(guān)，對于沿厚度方向傳播的入射聲波，當(dāng)λ>hi時層壓復(fù)合材料被聲波視為均勻介質(zhì)。當(dāng)復(fù)合材料內(nèi)部質(zhì)量均勻(無缺陷)時，入射聲波將會在復(fù)合材料內(nèi)部均勻傳播，而不會形成明顯的層間反射[7]。

入射聲波在缺陷周圍的反射與缺陷的性能(即聲阻抗)有關(guān)，通?？梢岳寐晧悍瓷湎禂?shù)表征人射聲波的反射情況。若用Z和Zd分別表示復(fù)合材料和缺陷區(qū)的聲阻抗，則聲波在缺陷界面的聲壓反射系數(shù)尺可表示為：

R?Z?Zd(1)

Z?Zd通常由于缺陷區(qū)(如分層)的聲阻抗Zd比復(fù)合材料聲阻抗小得多，即Z>>Zd，因此聲波中90％以上的能量將會產(chǎn)生反射，形成缺陷反射回波。

圖4 分層區(qū)RF超聲回波信號

圖4是一典型的碳纖維增強/樹脂基復(fù)合材料層壓結(jié)構(gòu)中分層區(qū)的RF超聲回波信號，從圖4中可以清晰地看到來自試樣表面的聲波反射信號F和來自分層缺陷的聲波反射信號D，且F和D相位相反[7]。

由于入射聲波傳播聲程s=tv，因此，通過測量回波信號F和D之間的時間t，可以確定損傷在復(fù)合材料厚度方向的深度hD：

hD?1tv(2)2入射聲波在缺陷周圍形成的反射聲波的幅頻特性與缺陷的取向、姿態(tài)有關(guān)。當(dāng)入射聲波與缺陷取向表面的法向方向夾角較大時，即使入射聲波在缺陷界面產(chǎn)生了強烈的反射，也難以接收強烈的反射回波信號。此外，入射聲波在缺陷周圍形成的聲波反射特性還將與缺陷尺寸和聲波波長有關(guān)，對于復(fù)合材料中的微氣孔，入射聲波在氣孔周圍的傳播主要表現(xiàn)為散射特性，而且氣孔越小，散射特性越明顯。

通過分析表明聲波在碳纖維增強/樹脂基復(fù)合材料中傳播特性的變化，可以得到復(fù)合材料內(nèi)部缺陷或結(jié)構(gòu)信息，但不同的缺陷特征或不同性能的缺陷，對聲波反射特性的影響明顯不同。由于復(fù)合材料層合結(jié)構(gòu)特征，通常單個鋪層的厚度可小至0．13mm[7]，因此必須設(shè)計采用合理的脈沖超聲波檢測技術(shù)，以得到一個在時間和空間上可以分辨的聲波檢測信號，實現(xiàn)對復(fù)合材料缺陷的定性定量評估和檢測分析。

3.4 空氣耦合式超聲檢測技術(shù)

3.4.1 空氣耦合式超聲檢測技術(shù)進展

空氣耦合式超聲無損檢測技術(shù)的進展得益于空氣耦合理論、新型換能器及信號處理技術(shù)的不斷進展。盡管空氣耦合式超聲檢測技術(shù)壁壘不斷，但研究工作還是取得很多成果：Dean D S系統(tǒng)評估了實際應(yīng)用環(huán)境中空氣耦合換能器的特點。Lynnworth L C，Kim B T研究開發(fā)的空氣耦合式固體絕緣換能器，推動了空氣耦合式超聲檢測技術(shù)的發(fā)展[8]。

然而目前國內(nèi)對空氣耦合式超聲檢測技術(shù)研究很少，國外許多國家已經(jīng)將之應(yīng)用于各種材料研究中。如比利時的E Blomme和德國的RStoessel分別對幾種復(fù)合材料中(如布料上的涂層以及鋁板、鋼板和薄鑄件)的缺陷檢測，得到比較滿意的結(jié)果。美國QMI公司生產(chǎn)的空氣耦合式數(shù)字超聲波探傷儀，性能可與普通超聲波探傷儀相比。意大利空軍已將空氣耦合用于飛機復(fù)合材料檢測中。由于空氣耦合衰減過大，適用的頻率范圍最高只能在1MHz左右，而且作用距離短、帶寬窄，限制了其應(yīng)用范圍[9]。為了達到工業(yè)化應(yīng)用的目的，超聲的空氣耦合正向兩個方向發(fā) 7 展，即①研制適用于不同用環(huán)境的空氣耦合式超聲波換能器。②研制適用于工業(yè)化的在線檢測系統(tǒng)。

3.4.2 空氣耦合式超聲測基本原理及其理論

在空氣耦合式超聲檢測中，由于空氣和待檢試樣(固體材料)之間聲阻抗存在巨大差異，一般相差約5個數(shù)量級，因而2個界面間的聲能損失非常巨大，換能器最佳匹配層的聲阻抗率Zm為:

Zm?Zi?Z0(3)式中：Zi為固體換能器材料的聲阻抗率；Z0為空氣的聲阻抗率。在室溫下，PZT壓電陶瓷的Zi約為3?107瑞利，空氣Z0為4.2?102瑞利，按照上式計算Zm辨為1.1?102瑞利[8]，如此低阻抗率的固體材料在自然界中難以尋覓，即使人工合成也有相當(dāng)難度。阻抗不匹配將引起強反射、強折射等效應(yīng)，進而導(dǎo)致接收端信號信噪比大幅降低，嚴重影響后續(xù)處理系統(tǒng)對回波信號的處理。在空氣耦合式超聲檢測方式中，有反射式和穿透式2種檢測模式，分別如圖5(a)和圖5(b)所示。對于反射式超聲檢測，可采用單換能器或雙換能器，圖5(a)中為單換能器。

(a)反射式空氣耦合超聲檢測(b)穿透式空氣耦合超聲檢測

圖5 空氣耦合超聲檢測模式[8] 超聲信號進入待測試樣后，經(jīng)過受檢材料底部反射再次為接收換能器獲得，若待測試樣中包含缺陷，超聲信號部分能量將被缺陷反射，接收換能器能夠檢測到該反穿透式空氣耦合超聲傳播路徑如圖6所示。

接收換能器獲得的信號強度取決于4個氣/固分界面的信號衰減程度，接收信 8 號信噪比可用下式來描述

?Pa?DS/N?10log???4kT?fNF?CL?AL?AB?DL?EL??(4)

??式中：Pa為有效發(fā)射功率；k為Boltzman常數(shù)；T為絕對溫度(開氏溫標)；△f為接收換能器帶寬；NF為噪聲因子(范圍1～10)，它是接收換能器電子輸入阻抗與放大器噪聲阻抗匹配的量度，利用射信號[8]。對于空氣耦合單換能器反射超聲檢測模式，信號經(jīng)過多次分界面的反射、折射及空氣傳播衰減，返回的信號非常微弱，目前實現(xiàn)反射式空氣耦合方式還有很大的技術(shù)難度。對于穿透式檢測方式，收發(fā)換能器分別置于待檢試樣的兩側(cè)，若待測試樣中存在缺陷則缺陷的大小和形狀都將對傳播信號產(chǎn)生不同程度的反射和衰減，接收端根據(jù)信號的衰減程度判斷出內(nèi)部缺陷狀況。基于理論研究和工程應(yīng)用為背景，在此重點對穿透式空氣耦合超聲檢測技術(shù)展開研究。

圖6 穿透式空氣耦合超聲傳播路徑

電子阻抗匹配轉(zhuǎn)換器或自諧振換能器可以減少噪聲因子；D為發(fā)射系數(shù)；CL為發(fā)/收換能器的轉(zhuǎn)換損失；AL為空氣吸收損耗；DL為折射損失；EL為其他額外傳輸損失[8]。根據(jù)公式(4)現(xiàn)將制約回波信噪比提高的因數(shù)歸結(jié)為以下4個方面。①氣/固分界面強反射影響。②氣/固分界面強折射影響。③空氣吸收影響。④信號處理技術(shù)。之后再經(jīng)過檢測數(shù)據(jù)處理與顯示，便可得到復(fù)合材料無損檢測的結(jié)果。

空氣耦合可進行快速掃查，易實現(xiàn)波形的模式轉(zhuǎn)換，在大面積在線實時掃查、復(fù)合材料缺陷檢測、表面成像等方面有著良好的應(yīng)用前景。

4.結(jié) 論

復(fù)合材料是現(xiàn)代飛機設(shè)計應(yīng)用的重要材料，在飛機上用量達到52%，直升機上用量甚至達到70%以上。因此，未來復(fù)合材料無損檢測有著廣闊的發(fā)展前景，但無損檢測只有與復(fù)合材料自身特點相結(jié)合，才能有效地建立合適的檢測方法和技術(shù)。此外，現(xiàn)代工業(yè)與科技的發(fā)展使得超聲檢測技術(shù)在各方面也都有了長足的進步。超聲檢測技術(shù)正向著數(shù)字化、自動化、智能化、圖像化和多領(lǐng)域方向發(fā)展，以實現(xiàn)復(fù)雜形面復(fù)合構(gòu)件的超聲掃描成像無損檢測，滿足現(xiàn)代質(zhì)量對無損檢測的要求。在復(fù)合材料規(guī)模應(yīng)用的趨勢下，還有許多超聲檢測技術(shù)難題需要不斷地去研究和開發(fā)，特別是一些快速高效的超聲無損檢測新技術(shù)都是今后復(fù)合材料無損檢測發(fā)展的重要方向。

參考文獻

[1]范金娟,何方成,張衛(wèi)東.復(fù)合材料缺陷損傷檢測新技術(shù)[C].第十三屆全國復(fù)合材料學(xué)術(shù)會議，2004,13:1129-1133 [2]張立功,張佐光．先進復(fù)合材料中主要缺陷分析．玻璃鋼復(fù)合材料，2001，1(2)：42 [3]劉松平.復(fù)合材料無損檢測與缺陷評估技術(shù).第十七屆世界無損檢測會議專題報告,2008,10 [4]徐麗,張幸紅,韓杰才.航空航天復(fù)合材料無損檢測研究現(xiàn)狀.2005 [5]王邦凱.復(fù)合材料構(gòu)件超聲C掃描圖像處理技術(shù)研.2003 [6]劉懷喜,張恒,馬潤香.復(fù)合材料無損檢測方法.2003 [7]劉菲菲,劉松平,李樂剛,史俊偉,白金鵬.復(fù)合材料高分辨率RF超聲檢測技術(shù)及其應(yīng)用.2009 [8]董正宏,王元欽,李靜.航天復(fù)合材料空氣耦合式超聲檢測技術(shù)研究及應(yīng)用.2007 [9]梁宏寶,朱安慶,趙玲.超聲檢測技術(shù)的最新研究與應(yīng)用.2008 10

第三篇：白內(nèi)障超聲乳化技術(shù)倫理報告

白內(nèi)障超聲乳化技術(shù)醫(yī)學(xué)倫理審查報告

我院眼科已開展白內(nèi)障超聲乳化技術(shù)的臨床應(yīng)用工作，我院倫理委員會對該項目相關(guān)醫(yī)學(xué)倫理學(xué)問題進行了審查。

項目名稱：白內(nèi)障超聲乳化技術(shù)

摘 要：白內(nèi)障是種眼睛晶狀體發(fā)生混濁的疾病，是首位致盲性眼病，白內(nèi)障的流行情況各地區(qū)有很大的差異。一般來說，隨著年齡的增長，白內(nèi)障的發(fā)病率逐漸提高。白內(nèi)障超聲乳化技術(shù)是顯微手術(shù)的重大成果，自1967年美國的KELMAN醫(yī)生發(fā)明了第一臺超聲乳化儀并用于臨床，之后經(jīng)過眾多眼科專家30多年不斷改進、完善，白內(nèi)障超聲乳化技術(shù)已成為世界公認的、先進而成熟的手術(shù)方式。超聲乳化目前在發(fā)達國家已普及，而我院自2014年7月開始開張此項手術(shù)，該手術(shù)是眼角膜或鞏膜的小切口處伸入超乳探頭將渾濁的晶狀體和皮質(zhì)擊碎為乳糜狀后，借助抽吸灌注系統(tǒng)將乳糜狀物吸出，同時保持前房充盈，然后植入人工晶體，使患者重見光明。

承擔(dān)單位：沐川縣人民醫(yī)院 項目負責(zé)人：王懷普 職稱：副主任醫(yī)師

究起止時間：白內(nèi)障超聲乳化術(shù)于2014年7月開始開展。涉及人體研究的主要內(nèi)容：

超聲乳化技術(shù)真正實現(xiàn)了切口小，無痛苦，手術(shù)時間短，不需住院，快速復(fù)明的手術(shù)。白內(nèi)障超聲乳化術(shù)的開展較傳統(tǒng)手術(shù)有以下優(yōu)點：

1、手術(shù)切口??；

2、術(shù)后反應(yīng)輕，切口愈合快，視力恢復(fù)更快 更好；

3、術(shù)后散光小，且更容易矯正或控制；

4、手術(shù)時間短，一般只需 15-30 分鐘左右；

5、無須等待白內(nèi)障成熟才施行手術(shù)。該手術(shù)的開展無疑大大提高了手術(shù)質(zhì)量，病人的預(yù)后更好。

倫理審查評議意見：

經(jīng)我院倫理委員會審議，該治療方案充分考慮了患者安全性和公平性原則，真正實現(xiàn)了切口小，無痛苦，手術(shù)時間短，不需住院，快速復(fù)明的手術(shù)。治療內(nèi)容和治療結(jié)果不存在利益沖突。

結(jié)論：

白內(nèi)障超聲乳化技術(shù)，能做到履行知情同意，患者權(quán)益可以得到充分保護，對患者不存在潛在的倫理風(fēng)險，同意該項目的治療按計劃進行。

沐川人民醫(yī)院倫理委員會

2014年11月20日

第四篇：《無損檢測技術(shù)》讀書報告2014書寫格式lpx

《無損檢測技術(shù)》讀書報告2014書寫格式

目的：掌握無損檢測中的射線、超聲、渦流、磁粉、滲透等基本測試方法，以及無損檢測在生產(chǎn)中的應(yīng)用。培養(yǎng)分析問題與解決問題的能力，擴展思維，對各種測試方法有比較全面的了解，初步學(xué)會正確選用無損檢測手段檢查評價工程構(gòu)件質(zhì)量和保障設(shè)備的安全運行。

一、版面格式：

1、讀書報告名稱應(yīng)正確，如：

2、應(yīng)體現(xiàn)自己的相關(guān)信息，必須正確。包括：系別、專業(yè)、班級、姓名、學(xué)號、任課教師、學(xué)年學(xué)期。

3、學(xué)習(xí)態(tài)度良好、字跡、版面應(yīng)清潔，手寫8000字左右，圖、表全由手工完成，統(tǒng)一用“南陽理工學(xué)院稿紙”。

二、無損檢測技術(shù)概述：

1、無損檢測的基本概念、發(fā)展

2、無損檢測的特點和應(yīng)用

3、常用無損檢測種類

三、常用無損檢測技術(shù)掌握情況：

1、射線檢測技術(shù)，包括：概念、基礎(chǔ)知識、儀器與設(shè)備、常用標準、檢測評定。

2、超聲檢測技術(shù)，包括：概念、基礎(chǔ)知識、儀器與設(shè)備、常用標準、檢測評定。

3、渦流檢測技術(shù)，包括：概念、基礎(chǔ)知識、儀器與設(shè)備、常用標準、檢測評定。

4、磁粉檢測技術(shù)，包括：概念、基礎(chǔ)知識、儀器與設(shè)備、常用標準、檢測評定。

5、無損檢測新技術(shù)（至少2項），包括：概念、基礎(chǔ)知識、儀器與設(shè)備、常用標準、檢測評定。

四、無損檢測技術(shù)的應(yīng)用實例：結(jié)合自己掌握無損檢測技術(shù)情況和興趣自選一實例。包括有以下內(nèi)容：

1、檢測的對象

2、使用的檢測方法

3、無損檢測過程

4、檢測（評價）結(jié)果

5、針對本檢測實的想法和改進

五、讀書總結(jié)：10

總結(jié)：包括：學(xué)習(xí)過程、認識、開拓思考、以及對本課程的改進意見，專業(yè)創(chuàng)新等。

參考文獻：至少5篇

第五篇：超聲報告描述

11肝肝多多發(fā)發(fā)性性囊囊腫腫 肝肝臟臟：：形形態(tài)態(tài)大大小小正正常常，包包膜膜光光滑滑，邊邊緣緣銳銳，肋肋下下未未及及，肝肝區(qū)區(qū)回回聲聲分分布布欠欠均均勻勻，探探及及數(shù)數(shù)個個液液性性暗暗區(qū)區(qū)，較較大大的的11..00XX00..77CCMM，門門脈脈主主干干內(nèi)內(nèi)徑徑11..00CCMM 22前前列列腺腺增增生生 前前列列腺腺橫橫徑徑44..33CCMM，前前后后徑徑33..22CCMM，上上下下徑徑33..11CCMM，形形態(tài)態(tài)飽飽滿滿，體體積積增增大大，回回聲聲尚尚均均勻勻 33肝肝輕輕度度彌彌漫漫性性損損傷傷 肝肝臟臟：：形形態(tài)態(tài)大大小小正正常常，包包膜膜光光滑滑，邊邊緣緣銳銳，肋肋下下未未及及，肝肝區(qū)區(qū)回回聲聲稍稍密密，分分布布均均勻勻，44左左腎腎小小結(jié)結(jié)石石 腎 大邊結(jié)腎腎左腎臟臟：： 雙雙腎腎形形態(tài)態(tài)、、大小小正正常常，邊界界清清楚楚，結(jié)構(gòu)構(gòu)尚尚清清，腎盂盂、、腎盞盞不不擴擴張張，左腎腎中中極極可可見見00..44XX00..33CCMM強強回回聲聲光光團團，右右腎腎未未見見結(jié)結(jié)石石及及腫腫物物圖圖像像。55肝肝右右葉葉鈣鈣化化灶灶、、脾脾厚厚正正常常上上限限 肝形包邊肋肝肝肝臟臟：：形態(tài)態(tài)大大小小正正常常，包膜膜光光滑滑，邊緣緣銳銳，肋下下未未及及，肝區(qū)區(qū)回回聲聲分分布布欠欠均均勻勻，肝右右前前葉葉可可見見00..44XX00..33CCMM強強回回聲聲光光斑斑，門門脈脈主主干干內(nèi)內(nèi)徑徑11..00CCMM。脾脾臟臟：：厚厚44..00CCMM，肋肋下下未未及及，回回聲聲未未見見異異常常。66、、肝肝右右葉葉鈣鈣化化灶灶 肝形包邊肋肝肝肝臟臟：：形態(tài)態(tài)大大小小正正常常，包膜膜光光滑滑，邊緣緣銳銳，肋下下未未及及，肝區(qū)區(qū)回回聲聲分分布布欠欠均均勻勻，肝右右后后葉葉探探及及00..55XX00..4455CCMM強強回回聲聲光光斑斑，門門脈脈主主干干內(nèi)內(nèi)徑徑11..00CCMM。77膽膽囊囊小小息息肉肉 膽2膽囊囊：：77..55XX 2..66CCMM，壁壁厚厚00..22CCMM，膽膽囊囊體體部部前前壁壁00..33XX00..22CCMM實實性性略略強強回回聲聲團團附附著著，后后無無聲聲影影，不不隨隨體體位位改改變變移移動動。88右右下下腹腹實實性性包包塊塊（（考考慮慮來來自自卵卵巢巢，黃黃體體破破裂裂不不除除外外））右右下下腹腹探探查查：：探探及及66..66XX44..55XX5500CCMM實實性性不不均均質(zhì)質(zhì)略略低低回回聲聲團團，形形態(tài)態(tài)不不規(guī)規(guī)則則，邊邊界界尚尚清清，內(nèi)內(nèi)可可見見條條索索樣樣略略強強回回聲聲及及小小片片狀狀液液性性暗暗區(qū)區(qū)，CCDDFFII示示：：內(nèi)內(nèi)可可見見細細條條狀狀彩彩色色信信號號顯顯示示。右右側(cè)側(cè)卵卵巢巢顯顯示示欠欠清清 9、9右右側(cè)側(cè)胸胸腔腔積積液液（（少少至至中中量量））、左左側(cè)側(cè)胸胸腔腔積積液液（（微微量量））患患者者取取坐坐位位，探探頭頭置置于于背背部部，右右側(cè)側(cè)胸胸腔腔肩肩胛胛下下線線至至腋腋中中線線77--99肋肋間間探探及及少少至至中中量量液液性性暗暗區(qū)區(qū)，深深約約77..55CCMM，內(nèi)內(nèi)可可見見肺肺組組織織漂漂浮浮。左左側(cè)側(cè)胸胸腔腔肩肩胛胛下下線線第第99肋肋間間探探及及細細帶帶樣樣液液性性暗暗區(qū)區(qū)寬寬約約00..77CCMM。1100 肝肝多多發(fā)發(fā)囊囊腫腫 肝形包邊肋肝探肝臟臟：：形態(tài)態(tài)大大小小正正常常，包膜膜光光滑滑，邊緣緣銳銳，肋下下未未及及，肝區(qū)區(qū)回回聲聲分分布布欠欠均均勻勻，探及及數(shù)數(shù) 個個液液性性暗暗區(qū)區(qū)，較較大大的的11..00XX00..77CCMM，門門脈脈主主干干內(nèi)內(nèi)徑徑11..00CCMM。1111

11、、右右腎腎小小結(jié)結(jié)石石

22、、膀膀胱胱結(jié)結(jié)石石 腎腎臟臟：：大大小小形形態(tài)態(tài)正正常常，結(jié)結(jié)構(gòu)構(gòu)清清晰晰，集集合合系系統(tǒng)統(tǒng)未未見見分分離離，右右腎腎中中下下極極見見00..33XX00..22強強回回聲聲光光點點，左左腎腎未未見見明明顯顯結(jié)結(jié)石石及及腫腫物物圖圖像像。膀膀胱胱：：充充盈盈好好，壁壁光光滑滑，內(nèi)內(nèi)可可見見00..88XX00..55CCMM強強回回聲聲光光團團，后后伴伴聲聲影影，可可隨隨體體位位改改變變移移動動。1122乳乳腺腺CCAA術(shù)術(shù)后后

22、、肝肝彌彌漫漫性性損損傷傷（（含含脂脂肪肪樣樣變變））肝肝臟臟：：形形態(tài)態(tài)大大小小正正常常，包包膜膜光光滑滑，邊邊緣緣稍稍鈍鈍，肋肋下下未未及及，肝肝區(qū)區(qū)回回聲聲較較密密，分分布布尚尚均均勻勻，門門脈脈主主干干內(nèi)內(nèi)徑徑11..00CCMM。1133、、脂脂肪肪肝肝

22、、膽膽囊囊多多發(fā)發(fā)結(jié)結(jié)石石伴伴慢慢性性膽膽囊囊炎炎 肝肝臟臟：：形形態(tài)態(tài)飽飽滿滿，體體積積增增大大，包包膜膜尚尚光光滑滑，邊邊緣緣鈍鈍，肋肋下下未未及及，肝肝區(qū)區(qū)回回聲聲密密集集，增增強強，后后部部回回聲聲衰衰減減，門門脈脈主主干干內(nèi)內(nèi)徑徑11..11CCMM。膽膽囊囊：：77..66XX33..66CCMM，壁壁厚厚00..33CCMM，膽膽囊囊內(nèi)內(nèi)探探及及數(shù)數(shù)個個強強回回聲聲光光團團，后后伴伴聲聲影影，可可隨隨體體位位改改變變而而移移動動，較較大大22..00XX00..77CCMM。改改變變而而移移動動，較較大大22..00XX00..77CCMM。1144、、膽膽囊囊泥泥沙沙樣樣結(jié)結(jié)石石伴伴慢慢性性膽膽囊囊炎炎 膽膽囊囊：：66..99XX33..22CCMM，壁壁厚厚00..22CCMM，囊囊內(nèi)內(nèi)探探及及44..55XX00..66CCMM細細密密強強回回聲聲光光點點沉沉積積，后后伴伴聲聲影影，隨隨體體位位改改變變移移動動。1155肝肝右右葉葉鈣鈣化化灶灶

22、、膽膽囊囊結(jié)結(jié)石石伴伴慢慢性性膽膽囊囊炎炎

33、、前前列列腺腺增增生生伴伴鈣鈣化化灶灶 肝肝臟臟：：形形態(tài)態(tài)大大小小正正常常，包包膜膜光光滑滑，邊邊緣緣銳銳，肋肋下下未未及及，肝肝區(qū)區(qū)回回聲聲分分布布欠欠均均勻勻，右右葉葉可可見見00..55XX00..44CCMM的的強強回回聲聲斑斑，后后伴伴聲聲影影，門門脈脈主主干干內(nèi)內(nèi)徑徑00..88CCMM。膽膽囊囊：：88..00XX22..00 CCMM，壁壁厚厚00..22CCMM，囊囊內(nèi)內(nèi)可可見見00..55XX00..44CCMM的的強強回回聲聲光光團團，后后伴伴聲聲影影。前前列列腺腺：：橫橫徑徑44..22CCMM、、前前后后徑徑22..99CCMM、、上上下下徑徑33..11CCMM，形形態(tài)態(tài)飽飽滿滿、、體體積積增增大大，回回聲聲欠欠均均勻勻，內(nèi)內(nèi)可可見見數(shù)數(shù)個個強強回回聲聲斑斑，后后伴伴聲聲影影，較較大大的的約約00..77XX00..66CCMM。1166脂脂肪肪肝肝及及肝肝右右葉葉囊囊腫腫 肝肝臟臟：：形形態(tài)態(tài)大大小小正正常常，包包膜膜光光滑滑，邊邊緣緣稍稍鈍鈍，肋肋下下未未及及，肝肝區(qū)區(qū)回回聲聲較較密密，分分布布欠欠均均勻勻，肝肝右右葉葉探探及及11..66XX11..00CCMM無無回回聲聲暗暗區(qū)區(qū)，門門脈脈主主干干內(nèi)內(nèi)徑徑11..22CCMM。1177右右下下腹腹囊囊實實性性包包塊塊（（考考慮慮闌闌尾尾炎炎性性改改變變））及及周周圍圍淋淋巴巴結(jié)結(jié)腫腫大大

22、、左左下下腹腹腸腸管管稍稍擴擴張張 右形邊周壁中右下下腹腹探探及及88..33XX77..00CCMM不不均均質(zhì)質(zhì)略略低低回回聲聲團團，形態(tài)態(tài)欠欠規(guī)規(guī)則則，邊界界尚尚清清，周邊邊呈呈較較低低回回，壁厚厚22..11CCMM，中心心部部呈呈無無回回聲聲暗暗區(qū)區(qū)，內(nèi)內(nèi)透透聲聲差差，可可見見點點狀狀、、絮絮狀狀強強回回聲聲漂漂浮浮，CCDDFFII示示：：可可見見星星點點狀狀血血流流信信號號顯顯示示。周周邊邊可可見見數(shù)數(shù)個個實實性性低低回回聲聲結(jié)結(jié)節(jié)節(jié)，較較大大的的22..11XX11..33CCMM。左左下下腹腹腸腸管管稍稍擴擴張張，較較寬寬處處內(nèi)內(nèi)徑徑22..22CCMM，內(nèi)內(nèi)可可見見腸腸內(nèi)內(nèi)容容物物蠕蠕動動。腹腹腔腔未未見見明明顯顯液液性性暗暗區(qū)區(qū)。1188 肝肝內(nèi)內(nèi)鈣鈣化化灶灶、、囊囊腫腫、、血血管管瘤瘤

22、、膽膽囊囊結(jié)結(jié)石石伴伴慢慢性性膽膽囊囊炎炎 肝肝臟臟：：形形態(tài)態(tài)大大小小正正常常，包包膜膜光光滑滑，邊邊緣緣銳銳，肋肋下下未未及及，肝肝區(qū)區(qū)回回聲聲分分布布欠欠均均勻勻，肝肝 左左右右葉葉交交界界處處探探及及22..11XX11..77CCMM無無回回聲聲區(qū)區(qū)，肝肝右右前前葉葉探探及及大大小小約約22..77XX11..77稍稍強強回回聲聲團團，及及 大大小小約約00..66XX00..55CCMM強強回回聲聲光光斑斑，后后伴伴聲聲影影，門門脈脈主主干干內(nèi)內(nèi)徑徑11..00CCMM 膽膽囊囊：：77..55XX44..00CCMM，壁壁厚厚00..22CCMM，膽膽囊囊內(nèi)內(nèi)探探及及數(shù)數(shù)個個 強強回回聲聲光光團團，較較大大的的00..66XX00..44CCMM，后后伴伴聲聲影影，隨隨體體位位移移動動。