1、XX大学毕业设计（论文）题 目： 超声波检测缺陷高度的方法讨论学 院： 测试与光电工程学院专业名称： 测控技术与仪器班级学号： 学生姓名： 指导教师： 二Oxx年 六 月 声波检测缺陷高度的方法讨论摘要:由断裂力学可知，在评估零件是否会因某处缺陷而失效时，缺陷的自身高度与其距工件表面的距离都是非常重要的关键因素。本文主要对确定缺陷的自身高度的几种方法进行讨论。常用的检测方法有6dB法，端点衍射法，端点反射法。此外还有当量法与表面波法等。6dB曲法是超声测量缺陷长度的传统方法，也能够用来检测高度。其易于掌握，但适用范围有局限且误差较大。端点反射法是通过测量声波入射到裂纹顶端所产生的回波声程差来测
2、定裂纹高度的，精度比较高。端点衍射法是本文着重探究的方法，选择三处不同尺寸的垂直于表面的开口缺陷，并在开口同侧面与异侧面分别进行测量，并用6dB法对同一缺陷进行验证。端点衍射法的难度较高，测量缺陷深度的基本原理是波的衍射，当超声波能量传播到缺陷端部时，其中所产生的衍射波会和其端点反射波一同被探头接收，在显示屏上衍射波可以通过反射波来确定，即位于端点反射波旁的第一个小波为衍射波。确定缺陷两端点所产生的衍射波后，通过测量它们之间的延迟时间差值，可计算得出缺陷自身高度。但若衍射波与反射波在显示屏上过于接近不利于分辨，则难以准确测算。因为随着缺陷自身高度的减小，衍射现象会越弱。可以通过使用高频率的探头
3、，来降低检测的误差。关键词：超声 缺陷高度 6dB法 端点衍射法 端点反射法 Ultrasonic Testing of Height of DefectAbstract:The fracture showed that, in assessing whether the part will fail for some defects, defects of height and distance from the surface of the workpiece is very important key factors. This article mainly to discuss sev
4、eral methods of determine defect height. Detection methods are commonly used by 6dB, endpoint diffraction reflection method endpoint. In addition equivalent method and surface-wave method. 6dB song method is the traditional method of ultrasonic measurement of defect length can also be used to detect
5、 high. It is easy to grasp, but the scope limitations and errors. Endpoint by measuring the acoustic reflection method is the echo of the incident to crack the top acoustic-path difference measurement of crack height, precision is high. Tip diffraction methods are ways of pushing back the paper, cho
6、ose three perpendicular to the surface-breaking defects in various sizes and opening with sides measuring with different sides, respectively, and 6dB method to verify the same defect. Endpoint method of degree of difficulty is high, measuring defect depth is the basic principle of wave diffraction,
7、when ultrasonic energy transmitted to the defect at the end, the diffraction of waves reflected waves received by the probe and its ends, diffraction-wave can be determined by reflection on the display, namely first located close to end reflection Wavelet for diffracted wave. After you determine the
8、 diffracted wave arising out of defects at both ends, by measuring the delay between the values can be calculated flaw height. But if the diffraction wave and reflected wave in too close against the resolution on the display, it is difficult to accurately measure. With decreasing defect height, diff
9、raction will be weaker. By using high-frequency probe to reduce test error.Keywords: Ultrasonic defects height 6dB ultrasonic tip diffraction technique tip echo method目录第1章 绪论 1.1测量缺陷深度的重要性11.2发展与现状1第2章 实验原理 2.16dB法42.1.1 检测原理42.1.2 检测方法52.2 端点衍射法：62.2.1 衍射原理：62.2.2测高方法82.3 端部最大回波法112.3.1 检测原理112.3.
10、2 测高方法112.4 波形转换法132.5当量法142.6表面波法14第3章 实验 3.1实验准备153.1.1 CTS-1010数字超声探伤仪153.1.2 耦合剂163.1.3 探头163.1.4 试块173.2实验步骤17第4章 总结 4.1分析错误！未定义书签。4.2 结论错误！未定义书签。参考文献25致谢272超声波检测缺陷的方法讨论1第1章 绪论1.1测量缺陷深度的重要性对于缺陷的深度进行准确的测量相当重要，在一些高精尖的行业领域，如航空航天、石化、电力与核等领域内特为尤甚。当零件中的裂纹超过临界裂纹尺寸时，该零件就会失效。当零部件的生产尤其是在役过程中，若未能发现并及时更换或维
11、修失效零件，往往会造成灾难性的破坏。上个世纪五十年代，投入航线的9架“彗星”号客机，竟有3架在不到一年的时间里空中解体，而裂纹缺陷就是罪魁祸首。且在飞机解体前，裂纹导致机舱内气压突然下降，使人体肺部气体急骤膨胀而破裂，就已造成乘客死亡。在此事故之前人们对于裂纹的认识不足，正是这个惨痛的教训，才使得对疲劳裂纹的研究广泛开展。2011年北京某处电梯发生了导致人员伤亡的严重事故。经据分析，该事故起因于电梯驱动主机与前座板的一根联接螺栓的疲劳断裂，导致主机支座移位，上行扶梯下滑。但若零部件一旦检出裂纹便将其判为废品，无疑是种极大的浪费。利用断裂力学的理论则可以确定已有的微小裂纹是否有可能扩展至使零件失
12、效的程度。但在确定断裂力学参量如应力强度因子时，需要用到裂纹的确切位置和大小等信息。因此我们必须要准确测量出裂纹的深度，这样才能有效地评估其对系统产生的影响是否危害到整体的稳定性等。对于较为微小的裂纹，测量其尺寸尤为有意义，因其危害性相对不大，加以维修常常不至于影响工件的正常使用。而超声检测作为无损检测领域内最为常用的方法，常用于对缺陷定量检测。断裂力学证明受压部件中平面缺陷（如裂纹）穿过壁厚的径向长度（自身高度），缺陷距表面及与其它的距离等都是评估其有效与否的关键因素，且平行于部件表面的裂纹危险性要小得多1。且在RSEM、ASME标准及国标JB/T4730-2005中，均明确指出在役设备若在
13、实际检测中发现缺陷回波，对位于定量线与定量线以上的缺陷及已经判定为危害性的缺陷，都应进行埋藏深度、缺陷取向、自身高度和缺陷位置等参数的测定。1.2发展与现状早期，超声波检测仪仅采用模拟信号分析，除少数先进设备外仅有A扫描形式，对无损检测人员的的经验要求非常高，需要依靠人工记录波形、分析计算才能得出裂纹的深度。八十年代后期，单片机技术的不断发展使得超声波信号的数字化采集分析成为可能，国内外相继研发了数字式超声检测仪，提高了检测尤其是定性测量的效率，结合断裂力学，可进一步对构件的强度和剩余寿命做出评估。近十几年来，许多另外神经网络技术在超声检测中的运用也越来越广泛，其主要是实现缺陷类型的识别，如何
14、利用神经网络与超声技术结合测量缺陷大小的研究较少。较为显著的研究有L.N.Konmsky等，其团队实现了利用工人神经网络对缺陷大小的定量识别，将时域反射透射幅度比选为特征量，取得了令人满意的准确度。目前，将成像技术、信号分析与处理技术、自动化控制技术人和工智能技术应用在超声检测中已经成为发展趋势。逐步实现通过图像来直观展现内部缺陷，利用现代数字信号处理技术来替代人工主观判断计算来进行缺陷的定性定量分析和无损评价。近年来我国利用数字波形相位延时技术，并研发成功多通道相控阵超声检测实验系统，其发射延时分辨率也屈指可数。另外中国石油天然气管道科学院与各单位联合，采用电子方法及对超声波的相位控制，实现
15、了超声波声束偏转和聚焦。相比国外同类产品，增添了三维动态缺陷显示功能，还能实现横向裂纹的扫描检测。我国利用数字化多通道超声检测技术加以结合自动化控制技术，在对曲面类构件、中小型管道类的无损检测更方面有所突破。在国外，美国的Panametrics公司、PAC公司、GE公司、德国的Krautkraemer公司、英国的Sonatest公司、UltrasonicSciences公司、法国的SOFRATEST公司所生产的超声探伤仪在国际上均处于领先地位。由美国Panametrics公司所生产的EPOCH4PLUS数字式手持便携式的超声探伤仪，操作简便且扫描范围广达110000mm，频率范也围大，模拟带宽可达25MHz，测量精度极高，对裂纹的深度测量误差小。德国KrautKraemer公司研发的USN60型智能超声探伤仪，自带曲率矫正的三角缺陷先定位计算功能，声程范围从1mm至27940mm，覆盖从薄壁到大声程工件，且支持智能观察。但这些进口设备，购价高昂，普及程度远远不如国内同类产品。但总体上超声检测法在缺陷的定量分析中智能程度不高，依然对检测人员有较高的要求，因其不可得到直观的数据，需要进行进一步计算才能确定缺陷深度，一些形状不规则的工件甚至需辅以其它检测方法进行综合分析才可得出最终结果
