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篇1

超聲波作用于熱塑性的塑料接觸面時(shí)，會(huì)產(chǎn)生每秒幾萬(wàn)次的高頻振動(dòng)，這種達(dá)到一定振幅的高頻振動(dòng)，通過(guò)上焊件把超聲能量傳送到焊區(qū)，由于焊區(qū)即兩個(gè)焊接的交界面處聲阻大，因此會(huì)產(chǎn)生局部高溫。

又由于塑料導(dǎo)熱性差，一時(shí)還不能及時(shí)散發(fā)，聚集在焊區(qū)，致使兩個(gè)塑料的接觸面迅速熔化，加上一定壓力后，使其融合成一體。

當(dāng)超聲波停止作用后，讓壓力持續(xù)幾秒鐘，使其凝固成型，這樣就形成一個(gè)堅(jiān)固的分子鏈，達(dá)到焊接的目的，焊接強(qiáng)度能接近于原材料強(qiáng)度。

超聲波焊接根據(jù)焊接方式的不同，可分為埋植法焊接、鉚焊法焊接、點(diǎn)焊法和成型。

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篇2

關(guān)鍵詞：超聲波焊接 焊接質(zhì)量 影響因素分析

引言

1956年超聲波焊接技術(shù)被首次提出，此后幾十年超聲波焊接作為一種新穎的塑料加工技術(shù)，憑借其焊接速度快、焊縫質(zhì)量好、易于自動(dòng)化、適合于大批生產(chǎn)的優(yōu)勢(shì)而在汽車、電子、化工、醫(yī)藥、機(jī)械等行業(yè)得到了極為廣泛的應(yīng)用[1，2，3]。隨著塑料材料大量應(yīng)用于工業(yè)生產(chǎn)和日常生活中， 對(duì)其焊接技術(shù)的要求也越來(lái)越高，這是因?yàn)閷?shí)際加工中很多結(jié)構(gòu)復(fù)雜的塑料產(chǎn)品由于其工藝限制等原因而不能一次加工成型，通常需要采用焊接的方法來(lái)將零部件無(wú)縫連接到一起，構(gòu)成一個(gè)完整的塑料零件，其焊接質(zhì)量的好壞直接影響到產(chǎn)品的質(zhì)量。塑料材料焊接當(dāng)前采用最多的焊接方法即是超聲波焊接，如何進(jìn)一步提升塑料超聲波焊接的焊接質(zhì)量即成為制約塑料材料應(yīng)用的重要因素之一?；诖?，本文詳細(xì)介紹了塑料超聲波焊接的原理及構(gòu)成并對(duì)影響其焊接質(zhì)量的因素做了詳盡的分析。

1 超聲波焊接原理

超聲波通常是指頻率在20KHz 以上的彈性機(jī)械振動(dòng)，其最明顯的特性是方向性好，能量高，可以定向傳播?；诖颂匦?，當(dāng)超聲波垂直加到待焊接的塑料表面上時(shí)， 焊接面上的質(zhì)點(diǎn)就會(huì)因超聲波激發(fā)而快速振動(dòng)， 使其連續(xù)交替地受壓和解壓， 在界面上因強(qiáng)烈振動(dòng)而產(chǎn)生摩擦， 釋放出大量的熱。超聲波引起的摩擦分為兩部分即分子間內(nèi)摩擦和表面剪切摩擦，分子間內(nèi)摩擦是由于塑料材料內(nèi)部分子因聲波激發(fā)振動(dòng)而產(chǎn)生的，而表面剪切摩擦是由于接觸面在振動(dòng)過(guò)程中產(chǎn)生滑移引起周期性結(jié)合與分離產(chǎn)生的。分子間內(nèi)摩擦和表面剪切摩擦的綜合效應(yīng)稱為聚合物振動(dòng)摩擦，振動(dòng)摩擦使機(jī)械能轉(zhuǎn)換為熱能，加之塑料導(dǎo)熱性差，熱量不易散發(fā)，便在焊接處形成局部高溫，使結(jié)合處的材料迅速融化，振動(dòng)停止后， 熔融的塑料在一定的壓力下定形并構(gòu)成堅(jiān)固的分子鏈，達(dá)到焊接的目的。[3，4]

2 超聲波焊接加工質(zhì)量的影響因素分析

影響塑料超聲波焊接加工質(zhì)量的因素大致可以分為三大類：超聲波焊接機(jī)對(duì)加工質(zhì)量的影響、工藝優(yōu)化對(duì)加工質(zhì)量的影響以及塑料材料對(duì)加工質(zhì)量的影響，現(xiàn)分別從這3點(diǎn)進(jìn)行說(shuō)明。

2.1 超聲波焊接機(jī)對(duì)焊接質(zhì)量的影響

超聲波焊接機(jī)主要由超聲波發(fā)生器、換能器、變幅桿、焊頭及配套的夾具組成，焊接機(jī)的好壞是決定能否成功焊接的前提。

超聲波發(fā)生器作為超聲波焊接機(jī)的核心組成部分，其性能的好壞對(duì)焊接質(zhì)量有著決定性的影響。超聲波發(fā)生器的作用主要是用于將工頻電流轉(zhuǎn)變?yōu)槌暡l率的振蕩電流，其核心要求之一即是要求能頻率自動(dòng)跟蹤控制，即要求其能對(duì)在工作中變化的換能器諧振頻率進(jìn)行跟蹤，以保證整機(jī)工作在諧振頻率內(nèi)，這是因?yàn)橄到y(tǒng)振動(dòng)一旦失諧，直接將導(dǎo)致振幅降低，造成焊接質(zhì)量不穩(wěn)定甚至失敗。其次超聲波發(fā)生器還應(yīng)具有功率自適應(yīng)功能，能在工作中根據(jù)負(fù)載的變化來(lái)調(diào)節(jié)輸出的功率，以實(shí)現(xiàn)焊接機(jī)的高效率與高穩(wěn)定性[5]。

換能器是用來(lái)將發(fā)生器產(chǎn)生的高頻電能轉(zhuǎn)換為彈性機(jī)械能的裝置，是超聲波聲學(xué)系統(tǒng)的關(guān)鍵部件之一，其原理是利用單晶體材料的逆壓電效應(yīng)將輸入的電功率轉(zhuǎn)換為機(jī)械功率。換能器與超聲波發(fā)生器之間的匹配是保證焊接質(zhì)量的要點(diǎn)，必須保證兩者之間的諧振，否則易導(dǎo)致?lián)Q能器發(fā)熱、溫度過(guò)高、易損壞，同時(shí)也可能導(dǎo)致發(fā)生器電源的損壞。

超聲波的原始振幅一般很小，通常只有幾微米，而實(shí)際加工應(yīng)用中所需要的振幅在幾十到幾百微米左右，所以通常需要通過(guò)變幅桿將其振幅放大，并且變幅桿還可以起到機(jī)械阻抗的作用，在換能器與負(fù)載之間進(jìn)行阻抗匹配，使超聲波能量更有效地從換能器向待焊接面?zhèn)鬟f。對(duì)變幅桿的主要要求是在工作頻率內(nèi)材料損耗小，傳遞效率高，同時(shí)其疲勞強(qiáng)度要高而聲阻要小，以獲得較大的振動(dòng)速度和振幅位移。

超聲波焊頭是超聲波能量傳遞的最后一個(gè)環(huán)節(jié)，它將超聲波產(chǎn)生的高頻振動(dòng)傳遞到待焊接的表面上，因其要傳遞超聲波，所以焊頭一定要工作在諧振狀態(tài)下，即焊頭的固有諧振頻率要與換能器匹配，其次還要求其振幅均勻，焊頭端面形狀適應(yīng)被焊接工件的形狀。

超聲波焊接夾具主要起定位和承載的作用，夾具的加工精度對(duì)焊接產(chǎn)品的形狀和精度有直接的影響，夾具與焊接產(chǎn)品的角度和弧度不吻合時(shí)易造成產(chǎn)品焊接后尺寸偏差甚至發(fā)生變形。夾具按照焊接產(chǎn)品仿形加工完后還需要微調(diào)其固有頻率，使其頻率與超聲波焊接機(jī)吻合，以達(dá)到最佳的焊接效果[6]。

2.2 工藝優(yōu)化對(duì)焊接質(zhì)量的影響

塑料超聲波焊接的工藝優(yōu)化主要包括加工參數(shù)優(yōu)化與焊接工藝優(yōu)化。

工藝參數(shù)優(yōu)化，適宜的加工參數(shù)是保證超聲波焊接質(zhì)量的關(guān)鍵條件之一，超聲波焊接主要的可調(diào)參數(shù)有頻率、振幅、焊接壓力、焊接時(shí)間及保壓時(shí)間。

常用的超聲波頻率范圍有15、20、30及40KHz，針對(duì)不同的焊接材料特性所需的頻率也各不相同，例如對(duì)于薄壁件焊接則宜采用較大的振動(dòng)頻率，這是因?yàn)樵诠β室欢ǖ那闆r下，提高頻率可以降低振幅，從而可以降低薄壁件因交變應(yīng)力而產(chǎn)生的疲勞破壞；而對(duì)于較厚的焊件，則宜采用較低的振動(dòng)頻率，這是由于振動(dòng)頻率對(duì)焊點(diǎn)的剪切強(qiáng)度有影響，材料越厚、越硬，其影響越大，因而較高的振動(dòng)頻率反而不易焊接成形。對(duì)于同一種焊接材料，隨著焊接頻率的提高，其所需的振動(dòng)速率與振幅均變小，焊接面溫升變快，焊接強(qiáng)度變大，但其傳遞損耗也變大。

振幅的大小直接影響到塑料材料的熔化程度，對(duì)于需要焊接的材料來(lái)說(shuō)是一個(gè)關(guān)鍵參數(shù)。振幅的選用與被焊接材料的性質(zhì)和厚度有關(guān)，其范圍一般在5～25μm，振幅選用太小易產(chǎn)生不均勻的初始熔化及過(guò)早的熔體凝固，而振幅太大時(shí)又易使焊接面加熱速度過(guò)快，導(dǎo)致熔化材料流動(dòng)速度較快而產(chǎn)生大量的飛邊并降低焊接強(qiáng)度[1]。在適宜的振幅范圍內(nèi)，增加振幅有利于超聲波能量的擴(kuò)散，縮短焊接時(shí)間，提高焊接效率，同時(shí)也能提高焊接接頭的強(qiáng)度。

焊接壓力有兩個(gè)作用，一是提供焊頭與零件間耦合所需的靜壓力，以便超聲波傳能量傳遞到焊接面，二則是在振動(dòng)結(jié)束后提供必要的保持壓力以確保接頭處材料凝固，使零件連成一體。焊接壓力過(guò)低時(shí)，超聲波幾乎不能被傳遞到焊接面上，大多數(shù)能量都損耗在焊頭與零件之間，造成塑料材料熔融不充分，從而導(dǎo)致需要更多的焊接時(shí)間；而如果焊接壓力過(guò)大，則會(huì)增加所需要的功率，造成熔體過(guò)流，導(dǎo)致熔融層材料嚴(yán)重?cái)D出，減少熔融層厚度，降低焊縫強(qiáng)度，同時(shí)也會(huì)產(chǎn)生零件壓痕，極端情況下還可能造成過(guò)載使焊頭停止工作。在其他焊接條件不變的情況下，適當(dāng)提高焊接壓力可以在保證焊接強(qiáng)度的前提下縮短焊接時(shí)間，這是因?yàn)檩^高的焊接壓力更易在較低溫度下產(chǎn)生塑性變形，同時(shí)也能在較短的時(shí)間內(nèi)達(dá)到最高溫度。

焊接時(shí)間對(duì)接頭質(zhì)量影響很大，焊接時(shí)間過(guò)短會(huì)導(dǎo)致焊不上或焊縫強(qiáng)度不夠，而焊接時(shí)間過(guò)長(zhǎng)則會(huì)導(dǎo)致塑料熔融過(guò)剩，焊線以外的材料熔化且易產(chǎn)生壓痕降低焊接質(zhì)量。對(duì)于不同的焊接壓力，達(dá)到所需焊接強(qiáng)度的時(shí)間各不相同，增大焊接壓力可以在一定條件下縮短焊接時(shí)間。

保壓時(shí)間即是指振動(dòng)停止后零件在一定壓力下凝固和結(jié)合的時(shí)間，在大部分情況下，其并不是一個(gè)關(guān)鍵的參數(shù)，一般取0.3-0.5s即可[1]。

上述各參數(shù)是相互影響、相互關(guān)聯(lián)的，通常需要綜合調(diào)節(jié)各參數(shù)以達(dá)到最佳的焊接質(zhì)量，例如針對(duì)焊接加工中焊縫擠出的問(wèn)題，這通常是因?yàn)楹附诱穹^(guò)大、焊接時(shí)間過(guò)長(zhǎng)而使振動(dòng)產(chǎn)生的熱量超出熔融焊線所需的熱量，導(dǎo)致焊線以外的材料熔化而從焊縫中擠出。當(dāng)出現(xiàn)這種現(xiàn)象時(shí)，應(yīng)適當(dāng)降低焊接振幅與焊接時(shí)間，保證材料不被過(guò)多的熔化，其次也要降低焊接壓力，避免材料擠出量過(guò)大。

焊接工藝優(yōu)化主要是指焊接焊線的優(yōu)化設(shè)計(jì)，焊接線的設(shè)計(jì)是影響產(chǎn)品焊接精度的一個(gè)重要因素，焊線設(shè)計(jì)不合理易使產(chǎn)品在焊接過(guò)程中因受力不均而發(fā)生滑移，造成焊接產(chǎn)品偏位或尺寸偏差。依據(jù)不同的焊接接口以及焊接材料特性，應(yīng)選用不同的焊接線形式。超聲波焊接中常使用的焊接線結(jié)構(gòu)類型有三角形焊線、圍邊式焊線、峰谷式焊線和臺(tái)階式焊線，實(shí)際加工中可以根據(jù)需要進(jìn)行優(yōu)化選取[6]。

2.3 塑料材料對(duì)焊接質(zhì)量的影響

塑料材料對(duì)焊接質(zhì)量的影響主要分為塑料材料的可焊性與塑料材料表面狀態(tài)對(duì)焊接質(zhì)量的影響。

塑料材料的可焊性可以用公式G = K?E?λ?μ/ρ?C?t （ W/m2?K）來(lái)表征。

其中：

G――塑料材料的可焊性；K――焊件形狀因子，取決于焊件的壁厚、尺寸大小及焊頭的形狀尺寸；E――塑料的彈性模量（ GN/m2 ）；λ――導(dǎo)熱系數(shù)（ W/m?K）；μ――塑料的摩擦系數(shù)；ρ――塑料的密度（ kg / m3 ）；C――比熱（J /kg?K）；t - 熔點(diǎn)（ K）。

從上式可以看出塑料材料的可焊性與其彈性模量、導(dǎo)熱系數(shù)、摩擦系數(shù)成正比，而與其密度、比熱容及熔點(diǎn)成反比。

正確選用塑料材料是保證焊接質(zhì)量的首要條件，一些常見(jiàn)的各種同種塑料和異種塑料的可焊性分析表格在文獻(xiàn)[1]中已有詳細(xì)的介紹，這里就不再贅述。

塑料材料的表面狀態(tài)則包括了材料的表面粗糙度，焊接搭接寬度及導(dǎo)能筋等對(duì)焊接質(zhì)量的影響。塑料材料表面粗糙度越大越有利于降低聲阻，提高表面能流密度，進(jìn)而提高焊接質(zhì)量。焊接搭接面越寬，其焊接接頭強(qiáng)度越低，這是因?yàn)榇罱訉挾仍酱?，焊接接頭邊緣應(yīng)力集中越大，越易出現(xiàn)微裂紋，從而降低接頭強(qiáng)度[6]。導(dǎo)能筋通常是一個(gè)鑄在零件配合面的小三角形隆起，用于將焊接初始接觸限制在一個(gè)非常小的區(qū)域內(nèi)從而將超聲波能量集中在三角形頂部，其次它還可以為熔融的塑料在溫度和壓力共同作用下鋪展提供空間，避免應(yīng)力集中，從而實(shí)現(xiàn)精密焊接，其三角形頂部角度是一個(gè)關(guān)鍵參數(shù)，常用的角度通常為90°或60°。

結(jié)語(yǔ)

塑料超聲波焊接技術(shù)憑借其焊接速度快、焊縫強(qiáng)度高、焊縫質(zhì)量好的優(yōu)點(diǎn)而越來(lái)越受到廣泛的應(yīng)用，其應(yīng)用前景也必將隨著塑料材料的進(jìn)一步推廣使用而不斷擴(kuò)大，與此同時(shí)對(duì)其焊接質(zhì)量的要求也必將越來(lái)越高。塑料超聲波焊接焊接機(jī)理復(fù)雜，受到眾多因素的影響，這包括焊接機(jī)設(shè)備、焊接工藝參數(shù)、焊接工藝及塑料材料特性等多個(gè)方面，理解并弄清上述各因素對(duì)焊接質(zhì)量的影響是進(jìn)行成功焊接的前提。

參考文獻(xiàn)

1. 張勝玉. 塑料超聲波焊接技術(shù)（上）[J]. 橡塑技術(shù)與裝備， 2015（08）：50-54.

2. 冉茂杰. 熱塑性塑料的超聲波焊接[J]. 工程塑料應(yīng)用， 1986（04）：36-36.

3. 陶永亮. 塑料焊接加工幾種方法[J]. 塑料制造， 2011（12）：75-79.

4. 陳振偉. 超聲波發(fā)生器的研究[D]. 浙江大學(xué)電氣工程學(xué)院 浙江大學(xué)， 2007.

5. 王葉， 陳斌. 超聲波焊接原理及其工藝研究[J]. 科技創(chuàng)業(yè)家， 2013（07）.

6. 陳源， 丁斌. 貫流風(fēng)葉超聲波焊接機(jī)的工藝優(yōu)化[J]. 中國(guó)包裝工業(yè)， 2015（Z1）：101-102.

基金項(xiàng)目

家電送風(fēng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)及制造的數(shù)字化、智能化技術(shù)研究與應(yīng)用項(xiàng)目（2013CXTD01）；貫流風(fēng)扇葉超聲波焊接機(jī)器人研發(fā)及柔性生產(chǎn)線示范（2013AH100013）。

作者簡(jiǎn)介

篇3

關(guān)鍵詞：鋼結(jié)構(gòu)防護(hù)密閉門(mén)；焊接質(zhì)量；超聲波無(wú)損檢測(cè)

在建筑施工中，人們要應(yīng)用到鋼結(jié)構(gòu)防護(hù)密閉門(mén)焊接的技術(shù)，如果鋼結(jié)構(gòu)防護(hù)密閉門(mén)焊接的質(zhì)量出現(xiàn)問(wèn)題，施工的整體質(zhì)量就難以保證。做好鋼結(jié)構(gòu)防護(hù)密閉門(mén)焊接質(zhì)量的檢測(cè)有非常重要的意義，目前人們?cè)谧鲣摻Y(jié)構(gòu)防護(hù)密閉門(mén)焊接質(zhì)量檢測(cè)的時(shí)候，一般應(yīng)用超聲波無(wú)損檢測(cè)的方法。本次研究說(shuō)明了鋼結(jié)構(gòu)防護(hù)密閉門(mén)焊接質(zhì)量超聲波無(wú)損檢測(cè)的方法，應(yīng)用這種方法檢測(cè)鋼結(jié)構(gòu)防護(hù)密閉門(mén)焊接質(zhì)量，人們便能了解焊接施工的成果，從而提高焊接施工的質(zhì)量。

1 超聲波無(wú)損檢測(cè)的目標(biāo)

鋼結(jié)構(gòu)防護(hù)密閉門(mén)焊接質(zhì)量的無(wú)損檢測(cè)方法有很多，超聲波無(wú)損檢測(cè)是較為常見(jiàn)的一種檢測(cè)方法。超聲波技術(shù)是人們發(fā)現(xiàn)大于20000赫總結(jié)經(jīng)驗(yàn)上的聲波頻率，人的耳朵雖然聽(tīng)不見(jiàn)，然而卻可以用特殊儀器接收的一種聲音。這種聲波作用在不同物理性質(zhì)的物體上，聲波反射回來(lái)的波形會(huì)不一樣。人們應(yīng)用發(fā)射超聲波，接受超聲波反饋回來(lái)的數(shù)據(jù)，這種方法可以了解一件事物的物理結(jié)構(gòu)。超聲波的原理被應(yīng)用在鋼結(jié)構(gòu)防護(hù)密閉門(mén)焊接質(zhì)量的無(wú)損檢測(cè)中，即人們應(yīng)用發(fā)射超聲波和接受超聲波反饋信息的方法了解鋼結(jié)構(gòu)防護(hù)密閉門(mén)材質(zhì)是否產(chǎn)生了異樣的變化。應(yīng)用這種技術(shù)，人們能夠了解鋼材質(zhì)經(jīng)過(guò)焊接以后受到何種程度的物理?yè)p傷。這種檢測(cè)方法成本低、適用性強(qiáng)、檢測(cè)結(jié)構(gòu)準(zhǔn)確，目前被廣泛的應(yīng)用。

2 超聲波無(wú)損檢測(cè)的方法

脈沖反射法是目前比較常見(jiàn)的鋼結(jié)構(gòu)防護(hù)密閉門(mén)焊接質(zhì)量超聲波無(wú)損檢測(cè)方法。這種檢測(cè)方法根據(jù)埋設(shè)探頭的不同分為直探頭探傷法與橫波斜探頭探傷法。一般來(lái)說(shuō)，橫波斜探頭探傷法常被應(yīng)用于鋼結(jié)構(gòu)防護(hù)密閉門(mén)焊接質(zhì)量超聲波無(wú)損檢測(cè)中，本次研究以此為例案，說(shuō)明鋼結(jié)構(gòu)防護(hù)密閉門(mén)焊接質(zhì)量超聲波無(wú)損檢測(cè)技術(shù)的應(yīng)用方法。

2.1 應(yīng)用條件分析

橫波斜探頭探傷法是將傳感器埋在始脈沖與底脈沖之間，然后發(fā)射超聲波，傳感器接受了超聲波傳來(lái)的信息以后，將它反饋給計(jì)算機(jī)處理器，計(jì)算機(jī)將反饋的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為數(shù)據(jù)波形，人們通過(guò)觀察波形了解焊縫質(zhì)量的一種檢測(cè)方法。

橫波斜探頭探傷法中，探頭發(fā)射的超聲波與焊縫危險(xiǎn)缺陷會(huì)存在夾角，為了調(diào)整檢測(cè)的精確度，人們需要用低頻發(fā)射超身波，探頭的斜率需控制在K1.5-K2.5之間，埋射探頭的耦合劑通常選用帶有粘性的漿糊。

2.2 檢測(cè)前的準(zhǔn)備

鋼結(jié)構(gòu)防護(hù)密閉門(mén)焊接完畢以后，外表會(huì)有大量的雜物和不規(guī)則的深坑，在檢測(cè)以前，需清除雜物，打磨深坑，以便超聲波在檢測(cè)時(shí)出現(xiàn)誤差。施工人員在做鋼結(jié)構(gòu)防護(hù)密閉門(mén)焊接質(zhì)量的超聲波無(wú)損檢測(cè)時(shí)，需先了解該次要檢測(cè)的對(duì)象。比如施工材料的焊縫種類、坡口形式、材質(zhì)的正面或背面等。施工人員在做檢測(cè)時(shí)，將以這些對(duì)象作為指標(biāo)，了解該次焊接施工的質(zhì)量。施工人員在做焊接檢測(cè)時(shí)，如果要準(zhǔn)確的了解到超聲波反饋信息，便要做好以下的準(zhǔn)備工作：要控制檢測(cè)的速度，一般來(lái)說(shuō)，施工的速度要控制在每秒150毫米以下；焊接的檢測(cè)通常會(huì)出現(xiàn)靈敏度的誤差，施工人員要做好傳感器的調(diào)整工作，做好靈敏度的補(bǔ)償計(jì)算工作；施工人員在檢測(cè)時(shí)，要在檢測(cè)過(guò)程中應(yīng)用寬度重疊的方式作檢測(cè)，以鋸齒型掃查的方式移動(dòng)，這種檢測(cè)方式能夠更準(zhǔn)確的得到檢測(cè)的結(jié)果。在焊縫的兩個(gè)邊側(cè)和焊縫中心則要用斜平行掃查的方式作移動(dòng)。在做鋼結(jié)構(gòu)防護(hù)密閉門(mén)焊接質(zhì)量超聲波無(wú)損檢測(cè)的時(shí)候，施工人員可應(yīng)用這兩種方法對(duì)檢測(cè)的對(duì)象全方位的進(jìn)行檢測(cè)，以便準(zhǔn)確的了解鋼結(jié)構(gòu)防護(hù)密閉門(mén)焊接質(zhì)量。

2.3 檢測(cè)應(yīng)用方法

應(yīng)用鋼結(jié)構(gòu)防護(hù)密閉門(mén)焊接質(zhì)量超聲波無(wú)損檢測(cè)的時(shí)候，施工人員要全方位的掃查焊接的成果，以便詳細(xì)的了解焊接的質(zhì)量。人們通過(guò)計(jì)算傳感器反饋的波形圖就能夠了解焊接的質(zhì)量。

3 超聲波無(wú)損檢測(cè)的分級(jí)

為了描述鋼結(jié)構(gòu)防護(hù)密閉門(mén)焊接質(zhì)量的超聲波無(wú)損檢測(cè)的結(jié)果，目前人們用分級(jí)的方法說(shuō)明檢測(cè)的質(zhì)量。鋼結(jié)構(gòu)防護(hù)密閉門(mén)焊接質(zhì)量的超聲波無(wú)損檢測(cè)的分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)如表1所示。

鋼結(jié)構(gòu)防護(hù)密閉門(mén)焊接質(zhì)量的超聲波無(wú)損檢測(cè)的檢測(cè)缺陷可描述為如下：出現(xiàn)氣孔，即施工人員在焊接的時(shí)候出現(xiàn)了氣體，這些氣體融合在鋼材質(zhì)中形成氣孔；夾渣，即施工人員在焊接的時(shí)候，雜質(zhì)混進(jìn)了鋼材質(zhì)中；未焊透，即施工人員未通過(guò)高溫將兩種材質(zhì)合二為一；未熔合，即施工人員未通過(guò)高溫將兩件鋼材質(zhì)結(jié)合起來(lái)，出現(xiàn)了較大的焊縫；裂縫，即施工人員焊接過(guò)度，破壞了鋼材質(zhì)。

施工檢測(cè)的I級(jí)標(biāo)準(zhǔn)為焊接的結(jié)果達(dá)到施工的要求；IV級(jí)標(biāo)準(zhǔn)為焊接中出現(xiàn)了裂紋及未焊透的問(wèn)題，即焊接質(zhì)量不合格。

在進(jìn)行鋼結(jié)構(gòu)防護(hù)密閉門(mén)焊接質(zhì)量的超聲波無(wú)損檢測(cè)的時(shí)候，有時(shí)會(huì)出現(xiàn)檢測(cè)結(jié)果不太精確的問(wèn)題，這種檢測(cè)結(jié)果不能反映結(jié)構(gòu)防護(hù)密閉門(mén)焊接質(zhì)量，此時(shí)施工人員需更換檢測(cè)的方法、調(diào)整檢測(cè)的參數(shù)、用多種角度進(jìn)行檢測(cè)。如果從這三個(gè)方面進(jìn)行調(diào)整，施工人員就能得到較為準(zhǔn)確的檢測(cè)結(jié)果。

4 結(jié)束語(yǔ)

應(yīng)用鋼結(jié)構(gòu)防護(hù)密閉門(mén)焊接質(zhì)量的超聲波無(wú)損檢測(cè)的方法，人們可以在不影響鋼材質(zhì)焊接成果的前提下了解到鋼結(jié)構(gòu)防護(hù)密閉門(mén)焊接質(zhì)量，這是一種較為先進(jìn)的檢測(cè)技術(shù)。本次研究從鋼結(jié)構(gòu)防護(hù)密閉門(mén)焊接質(zhì)量的超聲波無(wú)損檢測(cè)的目標(biāo)、方法、分級(jí)這三個(gè)方面說(shuō)明了這種檢測(cè)方法的應(yīng)用。

參考文獻(xiàn)

[1]喻海萍.小口徑薄壁管分層缺陷的超聲探傷[J].無(wú)損探傷，2007（3）.

篇4

壓力容器被廣泛應(yīng)用于能源工業(yè)和科研領(lǐng)域，焊接檢測(cè)方法也受到重視。本文以超聲波探傷為例，論述了這一方法的檢測(cè)原理和方法，提出了應(yīng)用過(guò)程中應(yīng)用注意的要點(diǎn)，以期提高檢測(cè)工作效率和檢測(cè)精度。

關(guān)鍵詞：

壓力容器；超聲波探傷；檢測(cè)方法；

壓力容器包含承受壓力的殼體、不同連接件和密封件，現(xiàn)已被廣泛應(yīng)用于石油化工、科研和軍工行業(yè)，也對(duì)壓力容器的質(zhì)量提出了較高的要求，壓力容器生產(chǎn)過(guò)程中必須嚴(yán)格遵循國(guó)家行業(yè)規(guī)定。焊接工作是壓力容器的重要加工程序，壓力容器的質(zhì)量與焊接有著直接的關(guān)系，因此焊接質(zhì)量的檢測(cè)也成為重點(diǎn)。隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展和進(jìn)步，超聲波探傷方法在焊接檢測(cè)中獲得了廣泛的應(yīng)用[1]。超聲波探傷方法可以檢測(cè)較大厚度范圍內(nèi)的工件的內(nèi)部缺陷，應(yīng)用過(guò)程十分簡(jiǎn)便，成本較低，不會(huì)對(duì)人體造成危害，且檢測(cè)的靈敏度較高，缺陷定位十分準(zhǔn)確，至今已成為壓力容器生產(chǎn)中的重要檢測(cè)方法。

1壓力容器

壓力容器主要借助焊接工藝組裝，焊接工作成為壓力容器生產(chǎn)過(guò)程中的重要環(huán)節(jié)，壓力容器中的受壓部件和承載壓力的殼體部分焊接過(guò)程中應(yīng)用全焊透的對(duì)接接頭。針對(duì)壓力容器內(nèi)部缺陷而言，主要包含裂紋、氣孔、夾渣、未熔合、未焊透幾種。裂紋一般分為熱裂紋和冷裂紋，主要是在熔焊冷卻過(guò)程中因?yàn)閼?yīng)力變化產(chǎn)生，會(huì)嚴(yán)重影響到壓力容器的靜拉力和沖擊載荷；氣孔主要分為密集氣孔、單一氣孔和鏈狀氣孔幾種，主要形成原因是在焊接過(guò)程中由于氣體沒(méi)有及時(shí)溢出，金屬內(nèi)部和表面形成空穴，氣孔問(wèn)題將會(huì)減少焊縫的有效工作截面，降低接頭強(qiáng)度；夾渣問(wèn)題主要分為非金屬夾渣和金屬夾渣兩種，主要形成原因是在冷凝過(guò)程中沒(méi)有及時(shí)排出熔渣，一部分熔渣留在焊縫中形成夾渣，嚴(yán)重影響到壓力容器的力學(xué)性能，夾渣的數(shù)量越多，影響程度越大；未焊透問(wèn)題主要分為根部未焊透和中間部分未焊透問(wèn)題，主要原因是在焊接過(guò)程中母材之間存在局部未熔合問(wèn)題，該類問(wèn)題對(duì)應(yīng)力集中分布十分敏感，影響壓力容器的強(qiáng)度和疲勞。

2超聲波探傷

2.1探傷原理和主要設(shè)備在均勻的材料中如果存在缺陷，將導(dǎo)致材料不連續(xù)，不連續(xù)材料將會(huì)導(dǎo)致聲阻抗出現(xiàn)較大的差異，結(jié)合反射定理可以知道，超聲波在不同聲阻抗接觸的交界面上發(fā)生反射，反射回的能量大小和交界面的聲阻抗大小有著直接的聯(lián)系，因此可以應(yīng)用超聲波反射回的能量大小判斷出材料中的缺陷位置。檢測(cè)方法應(yīng)用過(guò)程中主要應(yīng)用超聲波探傷儀，該種設(shè)備主要是應(yīng)用超聲波的傳播原理、聲電轉(zhuǎn)換原理和無(wú)線電原理設(shè)計(jì)制作，超聲波探頭是其中最重要的部分之一。超聲波探頭可以實(shí)現(xiàn)聲信號(hào)與電信號(hào)之間的轉(zhuǎn)換，一般也被稱為超聲波換能器。應(yīng)用超聲波方法探傷，探傷儀及時(shí)發(fā)出超聲波頻率的電振蕩脈沖，探頭會(huì)將電振蕩脈沖轉(zhuǎn)換為機(jī)械振動(dòng)，將振動(dòng)信號(hào)以超聲波的形式發(fā)射出去，被檢測(cè)工件會(huì)接收振動(dòng)信號(hào)，之后工件及時(shí)將信號(hào)反射回去，探頭將反射的振動(dòng)信號(hào)轉(zhuǎn)換為電信號(hào)，電信號(hào)經(jīng)過(guò)超聲波探傷儀的放大器放大，及時(shí)將信號(hào)顯示出來(lái)，便于判斷工件焊接中的問(wèn)題[2]。

2.2應(yīng)用過(guò)程

2.2.1探傷準(zhǔn)備第一，修正探測(cè)面。及時(shí)清除探測(cè)面上的氧化皮、油垢和焊接飛濺，探頭移動(dòng)區(qū)域內(nèi)檢測(cè)面應(yīng)有良好的聲耦合，一次反射波法的檢測(cè)寬度為2.5KT，直射波法為1.5KT，其中K表示探頭的斜率，T表示母材厚度。第二，測(cè)定斜探頭的入射點(diǎn)和斜率。在對(duì)接焊縫內(nèi)部缺陷檢測(cè)的過(guò)程中一般應(yīng)用斜探頭，先必須測(cè)出斜探頭的入射點(diǎn)和斜率K。斜探頭的入射點(diǎn)一般為聲束軸線和探頭楔塊底面的交點(diǎn)，斜探頭的斜率K一般為聲束與板中折射角的正切值。檢測(cè)過(guò)程中對(duì)缺陷的定位精度直接受到斜探頭的入射點(diǎn)和斜率影響，由于制造和磨損的原因，標(biāo)稱值與實(shí)際值之間可能存在一定的誤差，因此必須在每次焊縫檢測(cè)之前都要進(jìn)行測(cè)定。第三，繪制距離和波幅曲線。距離-波幅曲線應(yīng)用的探頭和設(shè)備需要以材料上的實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)，曲線中主要包含評(píng)定線、判廢線和定量線等信息。

2.2.2現(xiàn)場(chǎng)探傷被檢工件的焊縫和表面經(jīng)過(guò)外觀檢查合格后可以應(yīng)用超聲波探傷檢測(cè)方法，探傷檢測(cè)之前，工作人員明確被檢工件的材質(zhì)、曲率、厚度、焊縫類型和焊接方法等，如果試塊表面的耦合損失和材質(zhì)衰減情況與被檢工件不同，需要相應(yīng)對(duì)探傷的靈敏度進(jìn)行補(bǔ)償。

2.3超聲波探傷操作要點(diǎn)

2.3.1探頭的應(yīng)用在焊縫兩側(cè)涂刷耦合劑，工程檢測(cè)中常用的耦合劑有甘油、漿糊、水等。在檢測(cè)過(guò)程中，要保持探頭在工件表面平穩(wěn)移動(dòng)及耦合良好，所以在手持探頭時(shí)，在上部要有一定的壓力使其貼合，同時(shí)夾持探頭移動(dòng)進(jìn)行掃查。掃查速度與探頭的有效直徑及儀器的重復(fù)頻率有關(guān)，焊縫的手工檢測(cè)，掃查速度一般在150mm/s以下，相鄰探頭的移動(dòng)區(qū)域需要保證有15%以上的覆蓋區(qū)域[3]。

2.3.2掃查過(guò)程在檢測(cè)缺陷的過(guò)程中，保證斜探頭與焊縫中心線檢測(cè)面垂直，之后進(jìn)行鋸齒形掃查，同時(shí)保證焊接接頭的截面在探頭前后移動(dòng)的范圍內(nèi)，在探頭垂直移動(dòng)的過(guò)程中還需要做出10~15°的左右轉(zhuǎn)動(dòng)，圖1為掃描軌跡示意。為了便于及時(shí)觀察材料缺陷的動(dòng)態(tài)波形，分辨出缺陷信號(hào)，確定工件的缺陷位置和形狀，一般將左右掃查方式、轉(zhuǎn)角掃查方式和環(huán)繞掃查方式結(jié)合起來(lái)[4]。在掃查過(guò)程中，由于探頭的前后移動(dòng)和左右移動(dòng)導(dǎo)致探頭在被測(cè)工件表面的運(yùn)動(dòng)軌跡為鋸齒形，探頭前后移動(dòng)和左右移動(dòng)的距離必須在相同方向覆蓋區(qū)域的10%~20%。在初步掃查發(fā)現(xiàn)可能存在缺陷后，先用前后、左右掃查找到缺陷的最大回波，以此作為一個(gè)基準(zhǔn)點(diǎn)，然后用前后掃查確定缺陷水平距離或深度，用左右掃查確定缺陷沿焊縫方向的長(zhǎng)度，用轉(zhuǎn)角掃查推斷缺陷方向，用環(huán)繞掃查大致推斷缺陷形狀。

3結(jié)束語(yǔ)

隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，超聲波探傷技術(shù)在壓力容器制造、使用中的應(yīng)用越來(lái)越廣泛，提高了生產(chǎn)效率和設(shè)備的安全性。在檢測(cè)過(guò)程中重點(diǎn)是根據(jù)不同的材料、焊縫型式、厚度等參數(shù)，選擇合適的檢測(cè)面、儀器、探頭和掃查方法。在檢測(cè)中，要從人員、設(shè)備器材、技術(shù)文件、檢測(cè)程序、檢測(cè)環(huán)境幾方面加強(qiáng)質(zhì)量控制，保證產(chǎn)品質(zhì)量和安全性能。

參考文獻(xiàn)：

[1]夏智.對(duì)厚壁壓力容器超聲波周向檢測(cè)工藝的分析[J].壓力容器,2015,25(9):161.

[2]徐麗潔,高小青,徐時(shí)恩等.大型壓力容器的超聲波無(wú)損檢測(cè)[J].中國(guó)科技縱橫,2015,26(16):192.

[3]王輝.鋼制壓力容器焊縫內(nèi)裂紋的超聲波檢測(cè)技術(shù)[J].焊接,2014,12(4):130.

篇5

關(guān)鍵詞:鋼結(jié)構(gòu) T型角焊縫 超聲波 檢測(cè)

0 引言

火力發(fā)電廠的主廠房鋼結(jié)構(gòu)，承受著重達(dá)萬(wàn)噸至幾萬(wàn)噸的靜載荷和鍋爐啟停機(jī)熱脹冷縮等原因形成的動(dòng)載荷，有時(shí)甚至要受到地震等自然災(zāi)害的影響，因此鋼結(jié)構(gòu)焊接質(zhì)量的好壞，對(duì)機(jī)組能否安全可靠的運(yùn)行關(guān)系重大。而超聲波探傷是夠有效的檢驗(yàn)其內(nèi)部缺陷的可靠手段，對(duì)準(zhǔn)確評(píng)價(jià)鋼結(jié)構(gòu)的質(zhì)量、可靠性以至于運(yùn)行壽命有很重要的現(xiàn)實(shí)意義。

1 鋼結(jié)構(gòu)T型焊縫的超聲波

1.1 簡(jiǎn)介:“T”型焊縫結(jié)構(gòu):主廠房鋼結(jié)構(gòu)“T”型焊縫由翼板和腹板焊接而成，焊縫分為非熔透型和熔透型兩種。非熔透型焊縫分無(wú)坡口和“V”形坡口，現(xiàn)場(chǎng)主廠房鋼結(jié)構(gòu)以熔透型焊縫分“K”形坡口為主的T型接頭。

1.2 探測(cè)基本條件選擇

1.2.1 探頭的選擇:

①探頭折射角的選擇:為了保證探頭主聲速能夠掃查到整個(gè)主廠房鋼結(jié)構(gòu)焊縫截面，及主聲速中心與危險(xiǎn)性缺陷垂直，并且有足夠的探傷靈敏度。在腹板上探傷的探頭折射角根據(jù)腹板厚度來(lái)選擇。(見(jiàn)表1)

② 探頭頻率的選擇:根據(jù)主廠房鋼結(jié)構(gòu)焊縫腹板厚度較小的實(shí)際情況，宜采用較高頻率，一般選擇2.5MHz。

③ 探頭晶片尺寸的選擇:為了確保探頭檢驗(yàn)效率，一般選擇晶片尺寸為13×13。

1.2.2 耦合劑的選擇:在主廠房鋼結(jié)構(gòu)焊縫探傷中，選擇流動(dòng)性、透聲性、粘度適宜，附著力較好，探測(cè)結(jié)束后易清洗，并且對(duì)人體無(wú)害的耦合劑，一般選用化學(xué)漿糊即可。

1.2.3 探測(cè)面的選擇:根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)的實(shí)際情況，選用在腹板上進(jìn)行斜角掃查的方式，腹板應(yīng)經(jīng)修磨合格。

1.2.4 儀器、試塊的選擇:使用PXUT—280B型全數(shù)字智能超聲波探傷儀，用CSK—1A試塊進(jìn)行探頭前沿及聲速校驗(yàn)、折射角的校驗(yàn)，使用RB—3試塊進(jìn)行DAC曲線制作。

1.2.5 探測(cè)面的修磨:使用手動(dòng)砂輪機(jī)清除焊縫腹板表面的飛濺、油漆、氧化皮。修磨寬度由腹板厚度而確定，修磨寬度為:P≥2TK+50。

1.2.6 靈敏度的補(bǔ)償:現(xiàn)場(chǎng)探傷中，當(dāng)用試塊調(diào)靈敏度對(duì)焊縫進(jìn)行探傷時(shí)，為了保證在焊縫中發(fā)現(xiàn)規(guī)定大小的缺陷，對(duì)測(cè)定試塊與焊縫聲能傳輸損失差，進(jìn)行適當(dāng)補(bǔ)償，實(shí)際探測(cè)中靈敏度的補(bǔ)償為:+2dB。

2 DAC曲線制作

2.1 測(cè)聲速:選擇聲波方式為橫波，試塊一次聲程輸入50mm，二次聲程輸入100mm，確定后將探頭在CSK—1A試塊移動(dòng)，使R50的最高回波出現(xiàn)在進(jìn)波門(mén)時(shí)，下降至60%時(shí)，穩(wěn)定探頭不動(dòng)，確定;再使R100的回波，下降至60%時(shí)穩(wěn)定探頭不動(dòng)，再次按確定，測(cè)量出探頭前端至R50的水平距離L=41mm，輸入儀器。儀器自動(dòng)計(jì)算聲速:3241m/s，探頭前沿:10mm。

2.2 測(cè)K值(測(cè)折射角):輸入反射體深度:40mm，反射體直徑:Φ3mm，探頭K值:2.5，確定后將探頭在RB-3試塊移動(dòng)，使深度:40mm的最高回波出現(xiàn)在進(jìn)波門(mén)時(shí)確定。儀器自動(dòng)計(jì)算K值(測(cè)折射角):K=2.57(β=68.7°)。

2.3 制作DAC曲線 輸入最大探測(cè)深度為:60mm，反射體直徑:Φ3mm，反射體長(zhǎng)度:40mm，確定后將探頭在RB-3試塊移動(dòng)，調(diào)節(jié)增益使深度為10mm孔最高回波在80%時(shí)按確定，再移動(dòng)探頭，依次找到20mm，30mm，40mm，60mm的孔的最高回波，將幾個(gè)波高儲(chǔ)存后，DAC母線完成。依次輸入判廢偏移-4dB，定量偏移-10dB，測(cè)長(zhǎng)偏移-16dB并按確定后，DAC曲線制作完成。

3 現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際探測(cè)分析

將調(diào)試和設(shè)置好的儀器帶到現(xiàn)場(chǎng)，打開(kāi)儀器選擇好通道，調(diào)節(jié)增益、DAC門(mén)，探頭1在腹板的A面以前后、左右、環(huán)繞、轉(zhuǎn)角等方式探測(cè)，在焊縫端點(diǎn)至400mm處，用一次波發(fā)現(xiàn)一個(gè)缺陷波，位于判廢線以上，用6dB測(cè)長(zhǎng)法進(jìn)行測(cè)長(zhǎng)，記錄缺陷波數(shù)據(jù)，如下:

3.1 探頭前沿至翼板缺陷的水平距離:L1=33mm

3.2 缺陷至腹板A面的深度:H1=13mm

3.3 缺陷長(zhǎng)度:F=22mm

3.4 缺陷當(dāng)量Φ3×40+6dB 轉(zhuǎn)貼于

探頭2在腹板的B面以前后、左右、環(huán)繞、轉(zhuǎn)角等方式探測(cè)，在焊縫端點(diǎn)至400mm處，用二次波發(fā)現(xiàn)有一個(gè)缺陷波，位于判廢線以上。

4 缺陷判定

根據(jù)《鋼熔化焊T形接頭角焊縫超聲波檢驗(yàn)方法及質(zhì)量分級(jí) DL/T542—94》要求，缺陷波位于Ⅲ區(qū)，并指示長(zhǎng)度22mm>15mm，該焊縫級(jí)別Ⅳ級(jí)，屬于超標(biāo)缺陷，進(jìn)行返修處理，返修的結(jié)果證實(shí)此缺陷是危險(xiǎn)性缺陷未熔合。

篇6

關(guān)鍵詞：不等厚焊縫；缺陷；板波；超聲檢測(cè)

在工程上，有時(shí)需要將兩段不同厚度的薄壁圓筒對(duì)焊在一起，由于多種焊接因素的影響，在焊接過(guò)程中可能會(huì)在焊接區(qū)域形成各種焊接缺陷，因此在焊接之后，需要對(duì)焊接區(qū)域的焊接缺陷進(jìn)行定性、定量、定位的檢測(cè)。對(duì)于大批量生產(chǎn)的焊接件，這種檢測(cè)需要在線自動(dòng)完成。

1 不等厚對(duì)接焊接縫特點(diǎn)

在不等厚薄壁筒對(duì)接焊縫進(jìn)行自動(dòng)檢測(cè)探傷中，該焊縫結(jié)構(gòu)特點(diǎn)如下：

（1）筒體的壁厚較小，通常為1.6mm，而筒底焊接區(qū)厚度為

2.6mm。

（2）焊縫為不等厚對(duì)焊，筒底向左方厚度逐漸增大，幾何形狀復(fù)雜，焊道外側(cè)表面粗糙，殘留明顯的車削刀紋。

（3）筒體和筒底以及焊道金屬的化學(xué)成分不同。常見(jiàn)的焊縫缺陷有氣孔，夾渣，裂紋，未焊透，焊偏等形式，其中未焊透和裂紋是焊縫中危險(xiǎn)性缺陷，它們大多與基體表面呈垂直狀態(tài)形成。文章的目的就是要解決這種不等厚薄壁筒對(duì)焊缺陷的無(wú)損檢測(cè)技術(shù)，進(jìn)而利用這種技術(shù)探討鋼質(zhì)藥筒焊縫缺陷在線檢測(cè)問(wèn)題。對(duì)于焊縫的探傷，目前已有多種檢測(cè)手段，比較常見(jiàn)的有：射線檢測(cè)、渦流檢測(cè)，磁粉探傷和超聲檢測(cè)等技術(shù)。但對(duì)于這種薄壁不等厚對(duì)接的焊接方式，還沒(méi)有一種成熟的技術(shù)可供在線檢測(cè)使用。針對(duì)這種不等厚薄壁筒焊接情況進(jìn)行了原理探索，在理論分析和實(shí)踐的基礎(chǔ)上，提出了一種水浸正交超聲檢測(cè)法。這一原理的關(guān)鍵在于針對(duì)軸向敏感缺陷采用軸向板波檢測(cè)，針對(duì)周向敏感缺陷采用周向板波檢測(cè)，從而達(dá)到對(duì)焊縫實(shí)施定性、定量和定位的在線檢測(cè)的目的。

2 試驗(yàn)數(shù)據(jù)分析

2.1 測(cè)試結(jié)果

為驗(yàn)證理論分析結(jié)果，分別用厚度30mm和50mm的碳鋼板制作兩組試塊進(jìn)行試驗(yàn)，每組四塊試樣，加工成傾角分別為10°，12°，14°和16°。按照上述方法進(jìn)行試驗(yàn)，在每塊試樣上測(cè)定兩個(gè)點(diǎn)，不同試塊上兩測(cè)試點(diǎn)距傾斜面起始點(diǎn)的距離相同，試驗(yàn)結(jié)果見(jiàn)表1。

表1可見(jiàn)，隨著試塊厚度的增加，測(cè)試誤差逐漸減??；同一組試塊，隨著試塊傾斜面角度的增加，測(cè)試誤差逐漸減小。其原因主要是隨著試塊厚度和傾斜面角度的增加，減小了近場(chǎng)區(qū)內(nèi)反射對(duì)最高反射波定位的影響及人為因素的影響。

3 誤差分析

表1理論計(jì)算與實(shí)際測(cè)量間存在一定誤差，原因主要有以下幾個(gè)方面：

3.1 與缺陷形狀、長(zhǎng)度和方向有關(guān)

有些缺陷是有一定體積與形狀的，某一方向與波束垂直，波峰最高時(shí)并不一定代表缺陷在焊縫中的最深深度，所以以最高波定位時(shí)，往往存在一定誤差，但誤差不太大，而且通常在焊工返修時(shí)都能排除。例如本試驗(yàn)中編號(hào)為4b總長(zhǎng)1mm的未熔合缺陷，與坡口有一定角度，且超聲波主聲束呈圓錐狀，此時(shí)要根據(jù)聲束分辨出1mm的深度太難，加上人眼的分辨力影響，所以只能得到一個(gè)最高波峰值。

3.2 與儀器的精度、量具和操作人員有關(guān)

由于儀器和使用量具的精度，以及操作人員的經(jīng)驗(yàn)存在一定差異，不可能與理論計(jì)算的數(shù)據(jù)達(dá)到100%吻合。但從數(shù)據(jù)來(lái)看，誤差值均較小，可忽略不計(jì)。

4 缺陷波判定

4.1 缺陷波

當(dāng)使用二次波探傷時(shí)，如反射波位于一次波聲程和二次波聲程之間，則測(cè)量探頭前沿至反射體的水平距離，若聲束二次波在管子內(nèi)壁上的轉(zhuǎn)折點(diǎn)在焊縫外位于探頭一側(cè)，反射于焊縫或熱影響區(qū)內(nèi)，則該反射體初步判定為缺陷。

另外，還可以按以下情況來(lái)判定缺陷波：

（1）當(dāng)從焊縫兩側(cè)探傷都可發(fā)現(xiàn)反射波，且從兩側(cè)對(duì)反射體進(jìn)行水平定位都在焊縫中心附近同一位置，則可判定為缺陷波。

（2）當(dāng)從焊縫兩側(cè)探傷都可發(fā)現(xiàn)反射波，且從兩側(cè)對(duì)反射體進(jìn)行水平定位都在靠近探頭一側(cè)的焊縫中，則可判定為缺陷波。

（3）一次波標(biāo)記點(diǎn)附近出現(xiàn)的反射波，只要一側(cè)定位在靠近探頭側(cè)的焊縫中，或兩側(cè)定位都在焊縫中心線上，都可判定為缺陷波。

4.2 偽缺陷波

除以上各方法初步判定為缺陷波的反射波外，其余各種情況的反射波均可作為偽缺陷波處理。

另外因管線焊接的特殊性，以下幾種特殊情況產(chǎn)生的偽缺陷波較為常見(jiàn)，分析如下：

4.2.1 焊縫根部成形不良

焊接時(shí)，當(dāng)根部余高過(guò)大或成形不規(guī)則時(shí)，易形成與未焊透根部缺陷相似的反射波形，判斷方法為：

（1）根部成形不良的反射波的聲程要略微大于一次波標(biāo)記點(diǎn)，

而根部缺陷的反射波聲程在一次波標(biāo)記點(diǎn)內(nèi)。

（2）根部成形不良的反射波水平定位在偏離焊縫中心線遠(yuǎn)離探頭一側(cè)，而根部缺陷的反射波水平定位在焊縫中心線上或靠近探頭一側(cè)。

4.2.2 錯(cuò)口引起的反射波

野外管道焊接時(shí)因管子本身橢圓度及對(duì)口的問(wèn)題，錯(cuò)口存在較多，判斷方法為：

（1）當(dāng)錯(cuò)口出現(xiàn)且聲束和錯(cuò)邊方位合適就會(huì)出現(xiàn)

錯(cuò)邊反射波，此時(shí)應(yīng)從焊縫另一側(cè)進(jìn)行探測(cè)，由于聲束與錯(cuò)邊方位不合適，將不會(huì)有反射信號(hào)。

（2）錯(cuò)口處多數(shù)除產(chǎn)生橫波反射外，還可能因余高的存在而產(chǎn)生變型縱波，既顯示為山字波，此時(shí)可用沾有耦合劑的手指拍打相應(yīng)的余高處，則山字波的后面兩個(gè)波將跳動(dòng)，即可確認(rèn)為錯(cuò)口引起的反射波。

以上操作可分辨缺陷波和偽缺陷波，但仍不能對(duì)缺陷進(jìn)行定性。缺陷的定性需了解各種缺陷的成因及其典型波形，結(jié)合大量的實(shí)際經(jīng)驗(yàn)方可進(jìn)行，在這里簡(jiǎn)要介紹各種缺陷的成因及其典型波形。

參考文獻(xiàn)

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關(guān)鍵詞：地質(zhì)錄井設(shè)備；超聲波傳感器；技術(shù)改進(jìn)

一、靶式流量傳感器在鉆井液出口流量檢測(cè)中的弊端

現(xiàn)場(chǎng)流量傳感器均采用靶式流量傳感器，該傳感器測(cè)量原理是依據(jù)出口鉆井液流量大小的變化使得出口流量管內(nèi)鉆井液液面的高低起伏變化，從而帶動(dòng)靶式流量傳感器的擺動(dòng)把一起擺動(dòng)，擺把帶動(dòng)緊固在其根部的圓形滑動(dòng)變阻絲不斷滑動(dòng)，使滑動(dòng)變阻器的輸出電阻發(fā)生瞬時(shí)變化，傳感器將可變電阻的輸出電阻的變化轉(zhuǎn)化成輸出電流的變化，在儀器上通過(guò)標(biāo)定反映出所要測(cè)量出口流量的大小變化，從而實(shí)現(xiàn)定量檢測(cè)出口流量大小的目的。由于出口流量的變化加之架空槽坡度較大，使得出口流量液面起伏較大，所以靶式流量傳感器不停擺動(dòng)，這樣傳感器電阻滑動(dòng)圈由于頻繁不斷的來(lái)回滑動(dòng)很容易損壞， 再者就是由于把手不斷擺動(dòng)使得機(jī)械轉(zhuǎn)動(dòng)部分容易磨損損壞，以及容易產(chǎn)生把手與滑動(dòng)軸承之間松動(dòng)而出現(xiàn)變阻絲不滑動(dòng)等情況，加之傳感器安裝在高空流量管線上，這會(huì)給現(xiàn)場(chǎng)維護(hù)、維修和更換流量傳感器帶來(lái)很大的麻煩。

二、超聲波體積傳感器在鉆井液出口流量檢測(cè)中的實(shí)踐分析

超聲波體積傳感器是利用傳感器發(fā)射和接受超聲波的時(shí)間差來(lái)計(jì)算鉆井液池液面高度的原理來(lái)設(shè)計(jì)的，使用超聲波體積傳感器來(lái)測(cè)量出口架空槽內(nèi)鉆井液液面的高度變化，能反應(yīng)出口流量的大小變化。超聲波傳感器測(cè)量反應(yīng)靈敏，精度高，不易損壞，加之安裝位置靈活，可以選擇在方便維護(hù)的位置安裝，極大地降低流量傳感器的維修次數(shù)和頻率，減小操作人員工作量，降低流量傳感器成本，提高錄井資料的質(zhì)量。

靶式流量傳感器測(cè)量原理就是依據(jù)出口流量的變化導(dǎo)致出口管內(nèi)鉆井液液面高低發(fā)生變化，從而帶動(dòng)流量傳感器靶手上下擺動(dòng)，形成傳感器輸出電阻變化，進(jìn)而轉(zhuǎn)化成傳感器的輸出電路的變化，所以反映出了流量大小。通過(guò)分析不難看出，鉆井液流量大小變化實(shí)質(zhì)上是管內(nèi)液面高度的變化，而靶式流量傳感器問(wèn)題之多、壽命之短能不能找個(gè)替代傳感器來(lái)取代現(xiàn)用的傳感器，通過(guò)上面分析，出口流量的變化其實(shí)質(zhì)是出口流量管內(nèi)液面高度的變化，超聲波體積傳感器就是通過(guò)傳感器檢測(cè)池內(nèi)液面高度的變化來(lái)實(shí)現(xiàn)測(cè)量池體積的變化。因此，可以使用超聲波體積傳感器來(lái)替代靶式流量傳感器來(lái)測(cè)量出口流量的變化。

超聲波體積傳感器其測(cè)量池體積原理是利用傳感器發(fā)射和接受超聲波的時(shí)間差來(lái)計(jì)算鉆井液池液面距離傳感器探頭之間的高度的原理來(lái)設(shè)計(jì)的，進(jìn)而根據(jù)液面高度與池體積的關(guān)系來(lái)反映出鉆井液池體積的變化來(lái)。依據(jù)這個(gè)原理，使用超聲波體積傳感器來(lái)測(cè)量出口架空槽內(nèi)鉆井液液面的高度變化，也就是反應(yīng)出口流量的大小變化。而且，超聲波傳感器反應(yīng)靈敏，測(cè)量精度高，不易損壞，加之安裝位置靈活，可以選擇在方便維護(hù)的位置安裝，這樣極大地降低流量傳感器的維修次數(shù)和頻率，大大減輕現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備操作人員的傳感器維護(hù)保養(yǎng)強(qiáng)度，降低流量傳感器成本，提高錄井資料的質(zhì)量。

三、超聲波體積傳感器安裝與應(yīng)用

超聲波體積傳感器主要是改造安裝傳感器的固定支架是能否用超聲波體積傳感器替代傳統(tǒng)靶式流量傳感器的關(guān)鍵所在。首先要做好安裝前的超聲波支架改造工作。支架焊接需要注意四面的加高鐵板一定要焊垂直，否則會(huì)影響使用后的測(cè)量效果，一旦焊接不正，很有可能造成傳感器信號(hào)不是和液面垂直，而是有一定的角度，這就會(huì)造成測(cè)量數(shù)據(jù)波動(dòng)，甚至跳動(dòng)，從而出現(xiàn)假的“流量波動(dòng)信號(hào)”，給正確判斷出口流量變化造成不必要的麻煩。所以這一點(diǎn)一定要把握好，確保超聲波流量傳感器信號(hào)的質(zhì)量。再就是開(kāi)口不能太小，至少20cm*20cm，否則超聲波流量傳感器容易受到四壁的鐵板干擾而造成測(cè)量值跳動(dòng)，給超聲波流量傳感器正常使用帶來(lái)很大的麻煩。另外超聲波流量傳感器安裝要求垂直于液面，并與四壁平行，確保超聲波流量傳感器使用不受干擾，其信號(hào)只反映液面高度的變化。

為確保超聲波流量傳感器固定支架改造、安裝的標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范，要求錄井技術(shù)人員首先要準(zhǔn)備好圖紙，在圖上標(biāo)注好相關(guān)材料的大小尺寸和技術(shù)要求，最好采用標(biāo)準(zhǔn)的三維可視圖，把空間尺寸和關(guān)系交代清楚，并標(biāo)上尺寸大小，和技術(shù)要求。圖紙要求規(guī)范準(zhǔn)確，三視圖必須準(zhǔn)確。做好圖紙后，要求反復(fù)審核，確保無(wú)誤后交付井隊(duì)施工焊接技術(shù)人員準(zhǔn)備開(kāi)始施工。在整個(gè)施工過(guò)程中，要求錄井技術(shù)人員全程協(xié)助并監(jiān)督井隊(duì)焊接技術(shù)人員，從取材、四塊加高開(kāi)口的鐵板割取、焊接、以及加高后焊接傳感器固定支架的平面方板，均要為工程提供準(zhǔn)確的尺寸和技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)。并協(xié)助鉆井焊接技術(shù)人員完成相關(guān)工作。確保超聲波流量傳感器安裝支架焊割質(zhì)量、焊接質(zhì)量，通過(guò)控制安裝質(zhì)量來(lái)控制超聲波流量傳感器工作質(zhì)量，從而盡量避免超聲波流量傳感器信號(hào)干擾，提高超聲波流量傳感器的測(cè)量準(zhǔn)度。

在超聲波流量傳感器支架改造完成后，首先錄井技術(shù)人員進(jìn)行檢查審核支架焊接的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)是否達(dá)到了錄井技術(shù)要求，如果發(fā)現(xiàn)焊接技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)達(dá)不到錄井技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，立即請(qǐng)鉆井焊接技術(shù)人員重新整改，確保超聲波流量傳感器能夠正常的工作。安裝后，仔細(xì)觀察該傳感器工作是否正常，是否有干擾，以及可能存在的需要下次進(jìn)一步完善的缺陷，并做好相關(guān)記錄，詳細(xì)記錄各方面的實(shí)際檢測(cè)數(shù)據(jù)，為分析改進(jìn)超聲波傳感器在出口流量參數(shù)檢測(cè)中作用提供數(shù)據(jù)方面的詳實(shí)改進(jìn)依據(jù)。

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關(guān)鍵詞：鉆桿；超聲波；探傷；自動(dòng)化；研究

DOI：10.16640/ki.37-1222/t.2016.21.192

0 前言

石油鉆桿是鉆井時(shí)用于傳遞動(dòng)力、輸送泥漿的主要工具，需要承受各種復(fù)雜交變的載荷，如拉、壓、扭、彎曲等應(yīng)力，因此要求鉆桿具有良好的力學(xué)性能以承載鉆井過(guò)程中的各種內(nèi)外應(yīng)力，而其中工具接頭與管體對(duì)焊的質(zhì)量更是其中的重中之重。目前國(guó)內(nèi)鉆桿廠家多采用摩擦焊接的方式完成工具接頭與管體的對(duì)焊，后經(jīng)過(guò)熱處理來(lái)滿足焊區(qū)的機(jī)械性能。通過(guò)磁粉探傷及超聲波探傷完成焊區(qū)及其熱影響區(qū)的質(zhì)量檢驗(yàn)，其中超聲波探傷更是焊區(qū)內(nèi)部焊接質(zhì)量的重要檢測(cè)手段，對(duì)整個(gè)石油鉆桿的生產(chǎn)加工具有重要意義。

1 超聲波檢測(cè)原理及國(guó)內(nèi)鉆桿行業(yè)的應(yīng)用現(xiàn)狀

目前國(guó)內(nèi)主要鉆桿生產(chǎn)廠家均采用摩擦焊接的方式完成工具接頭和管體的焊接，焊接面高速摩擦并在壓力的作用下與待焊接面接觸，其界面及附近溫度升高，界面的氧化膜破裂，材料呈塑性狀態(tài)，通過(guò)界面的擴(kuò)散和再結(jié)晶反應(yīng)而實(shí)現(xiàn)固態(tài)焊接。焊接后通過(guò)內(nèi)外飛邊的去除及焊區(qū)熱處理完成鉆桿的生產(chǎn)過(guò)程。而在這一過(guò)程中產(chǎn)生的鉆桿焊區(qū)缺陷主要由以下幾種類型：

（1）摩擦焊形成的“灰斑”缺陷，主要是因兩個(gè)摩擦焊接表面間異常區(qū)域存在很薄的平面夾饃，其存在會(huì)導(dǎo)致焊接表面金屬結(jié)合不良所產(chǎn)生。

（2）沖切內(nèi)飛邊所導(dǎo)致的工藝缺口，主要是由于沖切內(nèi)飛邊技術(shù)及工裝的缺陷導(dǎo)致對(duì)管體內(nèi)表面的劃傷，可視作內(nèi)表面裂紋。

（3）熱處理所致裂紋，鉆桿熱處理過(guò)程由于退火和回火溫度較低，很少出現(xiàn)缺陷，而淬火調(diào)質(zhì)過(guò)程中溫度高，出現(xiàn)淬火裂紋的可能性較大，且主要在焊縫及熱影響區(qū)出現(xiàn)。

在上述缺陷的檢測(cè)及解剖驗(yàn)證中，發(fā)現(xiàn)這些缺陷多屬于面狀、片狀，多與鉆桿表面相垂直，適合采用超聲波探傷完成其焊區(qū)及熱影響區(qū)的探傷檢測(cè)。

超聲波探傷是無(wú)損檢驗(yàn)的一種，其中脈沖反射式超聲波探傷儀應(yīng)用的最為廣泛。在均勻的材料中，缺陷的存在將造成材料的不連續(xù)，這種不連續(xù)往往又造成聲阻抗的不一致，超聲波在兩種不同聲阻抗的介質(zhì)的交界面上將會(huì)發(fā)生反射，可以通過(guò)反射回來(lái)的能量的大小與交界面兩邊介質(zhì)聲阻抗的差異進(jìn)行缺陷大小位置的判定。探傷儀在主電路接通后，發(fā)射電路受觸發(fā)產(chǎn)生高頻電脈沖加至探頭，通過(guò)探頭中壓電晶片的逆壓電效應(yīng)，激勵(lì)壓電晶片振動(dòng)，發(fā)射超聲波。超聲波在管材中傳播，遇缺陷發(fā)生反射，返回探頭時(shí)，又被壓電晶片的正壓電效應(yīng)轉(zhuǎn)變?yōu)殡娦盘?hào)，經(jīng)接收電路放大和調(diào)理并顯示出來(lái)。

目前國(guó)內(nèi)大部分鉆桿生產(chǎn)廠家主要采用人工手探的方式進(jìn)行鉆桿焊區(qū)及其熱影響區(qū)的超聲波探傷。在探傷過(guò)程中鉆桿進(jìn)行勻速的軸向旋轉(zhuǎn)，人工手持探傷儀探頭完成鉆桿焊區(qū)的探傷作業(yè)。首先人工探傷無(wú)法保證探傷區(qū)域可以覆蓋整個(gè)焊區(qū)，其次人工探傷的效果必然受到探傷工的影響，從而導(dǎo)致探傷效果的不確定性，進(jìn)而影響到鉆桿的整體質(zhì)量檢驗(yàn)效果，對(duì)鉆桿井上作業(yè)也產(chǎn)生了不良影響。

2 相控陣技術(shù)在鉆桿探傷的應(yīng)用

自20世紀(jì)90年代中期起，超聲波相控陣技術(shù)就開(kāi)始在歐、美、日用于壓力容器和壓力管道熔化焊縫的質(zhì)量檢測(cè)，也用于一些重要機(jī)電設(shè)備如汽輪機(jī)葉片（根部）和渦輪圓盤(pán)等內(nèi)部缺陷的檢測(cè)。

相控陣超聲波探傷法有四大特點(diǎn)：（1）可用計(jì)算機(jī)軟件控制聲束角度、聚焦距離和 焦點(diǎn)尺寸；（2）可用單個(gè)小型的電控多元探頭在同一位置作多角度檢測(cè)；（3）可對(duì)復(fù)雜的幾何形狀進(jìn)行檢測(cè)，其機(jī)動(dòng)、靈活性較大；（4）配置機(jī)械夾具，可對(duì)整個(gè)試件作高速、全面掃查。相控陣靠相控陣探頭的電子掃描， 可使超聲波束任意設(shè)定偏向角和聚焦深度， 能使探傷條件最佳化，而且由于探傷圖像可視化，有實(shí)時(shí)檢出缺陷、評(píng)定缺陷的優(yōu)點(diǎn)。

用相控陣探頭對(duì)焊縫作橫波斜探傷時(shí)，無(wú)需像普通單探頭那樣在焊縫兩側(cè)頻繁地來(lái)回前后移動(dòng)，而是進(jìn)行焊縫長(zhǎng)度方向的全體積掃查。其探傷范圍可以根據(jù)產(chǎn)品需要進(jìn)行調(diào)整，以達(dá)到完美覆蓋探傷區(qū)域的目的。但相控陣技術(shù)在國(guó)內(nèi)鉆桿行業(yè)使用較少，設(shè)備價(jià)格及維護(hù)費(fèi)用較高，目前僅上海寶鋼的鉆桿廠家使用該種方式進(jìn)行焊區(qū)超聲波探傷。

3 伺服系統(tǒng)在超聲波探傷中的應(yīng)用

隨著電機(jī)理論、永磁材料、電力電子技術(shù)、控制理論和計(jì)算機(jī)技術(shù)的驚人發(fā)展，交流伺服系統(tǒng)的研究和應(yīng)用，自20世紀(jì)70年代末以來(lái)，取得了舉世矚目的進(jìn)展，已具備有寬調(diào)速范圍、高穩(wěn)速精度、快動(dòng)態(tài)響應(yīng)及四象限運(yùn)行等良好的技術(shù)性能。通過(guò)螺旋、曲柄連桿、肘桿或其它機(jī)構(gòu)將電機(jī)的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)化為滑塊所需的直線運(yùn)動(dòng)。不但可以保持機(jī)械驅(qū)動(dòng)的種種優(yōu)點(diǎn)，而且改變了其工作特性不可調(diào)的缺點(diǎn)，使機(jī)械驅(qū)動(dòng)的成形裝備也具有了柔性化、智能化的特點(diǎn)，工作性能和工藝適應(yīng)性大大提高。

利用伺服系統(tǒng)完成超聲波探傷探頭行走的控制，可以完成探頭行走的速度、距離控制，以達(dá)到完成整個(gè)探傷過(guò)程的全控制。同時(shí)利用伺服系統(tǒng)的柔性化特點(diǎn)，可以使得探頭行走更加平穩(wěn)，大大提高了探傷效果。

4 基于伺服系統(tǒng)的超聲波探傷設(shè)備優(yōu)點(diǎn)及發(fā)展前景

4.1 探傷全面覆蓋焊區(qū)

通過(guò)伺服系統(tǒng)的控制，可以實(shí)現(xiàn)探頭在探傷過(guò)程中勻速行走，同時(shí)具備調(diào)整探頭行走速度的功能，通過(guò)速度調(diào)整結(jié)合鉆桿自身軸向旋轉(zhuǎn)速度，計(jì)算出探頭行駛的最佳速度，保證探傷區(qū)域的全覆蓋。同時(shí)利用伺服系統(tǒng)可以完美控制探傷行走距離，適應(yīng)各種規(guī)格鉆桿的焊區(qū)超聲波探傷。

4.2 生產(chǎn)流程自動(dòng)化

利用伺服系統(tǒng)，可以完成鉆桿超聲波探傷的自動(dòng)化設(shè)計(jì)，大大提高了生產(chǎn)效率，大幅降低了因人為因素導(dǎo)致的漏檢、誤判等情況。

4.3 提高探傷效果

利用伺服系統(tǒng)控制柔性化的特點(diǎn)，使探頭行走勻速平穩(wěn)，同時(shí)利用輔助的減震系統(tǒng)，大大降低了鉆桿旋轉(zhuǎn)過(guò)程中產(chǎn)生的震動(dòng)對(duì)探傷檢測(cè)的影響。提高了探傷效果，

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【關(guān)鍵詞】超聲波；傳感；控制

一、超聲波的特性

超聲波是一種機(jī)械波，是機(jī)械振動(dòng)在介質(zhì)中的傳播過(guò)程。超聲波的頻率是20KHZ至50KHZ，而應(yīng)用于材料檢測(cè)的超聲波頻率在0.5MHZ至25MHZ之間，應(yīng)用于金屬材料檢測(cè)的超聲波頻率為1MHZ至5MHZ。超聲波因?yàn)轭l率高，波長(zhǎng)短，指向性強(qiáng)，因此在傳播過(guò)程中有一些應(yīng)用性較高的特性。指向性：聲源發(fā)出的超聲波在一定區(qū)域定向輻射，超聲波在傳播時(shí)具有束射性，這種特性就是指向性。（1）直線性：超聲波的波長(zhǎng)在毫米數(shù)量級(jí)，波長(zhǎng)較短，所以在介質(zhì)中能沿直線傳播，而且對(duì)固定介質(zhì)來(lái)說(shuō)傳播速度為常數(shù)。（2）反射、折射與波形轉(zhuǎn)換：超聲波在傳播時(shí)，如果遇到不同的介質(zhì)界面，因?yàn)榻橘|(zhì)彈性差異大，在界面上會(huì)產(chǎn)生反射。如果超聲波傾斜入射到不同介質(zhì)的界面，進(jìn)入介質(zhì)的聲波將發(fā)生折射，且在一定條件下會(huì)產(chǎn)生波形轉(zhuǎn)換。穿透能力強(qiáng)：在多數(shù)介質(zhì)尤其是金屬介質(zhì)中，超聲波的傳輸損失少，傳播的距離遠(yuǎn)，穿透能力很強(qiáng)。

二、超聲波產(chǎn)生的原理

聲波是物體機(jī)械振動(dòng)狀態(tài)或能量的傳播形式。所謂振動(dòng)是指物質(zhì)的質(zhì)點(diǎn)在其平衡位置附近進(jìn)行的往返運(yùn)動(dòng)形式。超聲波是指振動(dòng)頻率大于20000HZ以上的，其每秒的振動(dòng)次數(shù)甚高，超出人耳聽(tīng)覺(jué)上限的聲波。如圖1。

三、超聲波的產(chǎn)生方法

聲波的主要產(chǎn)生方法有熱學(xué)方法、電動(dòng)方法、磁致伸縮法（用于焊接、檢測(cè)）、機(jī)械法（高壓氣流經(jīng)過(guò)小孔）、壓電法（用于測(cè)控）。其中壓電法最常用。

四、超聲波傳感器

超聲波傳感器是由壓電陶瓷晶片、錐形輻射喇叭、引線、金屬外殼、金屬網(wǎng)以及底座構(gòu)成。超聲波傳感器是利用壓電效應(yīng)工作的，振子用壓電陶瓷制成，共振錐形輻射喇叭可以提高靈敏度，當(dāng)處于發(fā)射狀態(tài)時(shí)，外加共振頻率的激勵(lì)電壓能產(chǎn)生產(chǎn)生超聲波；當(dāng)處于接受狀態(tài)時(shí)，能很靈敏的探測(cè)到共振的超聲波。

五、超聲波控制技術(shù)

超聲波遙感 超聲波遙控系統(tǒng)由超聲波發(fā)射電路和超聲波接受電路組成。發(fā)射電路又分為由555時(shí)基電路構(gòu)成的發(fā)射電路和由專用電路NYRKD40T構(gòu)成的發(fā)射電路；超聲波接受電路由分立元件構(gòu)成的超聲波接收電路和有專用的集成電路構(gòu)成的超聲波接收電路構(gòu)成。超聲波遙控開(kāi)關(guān) 超聲波控制電路時(shí)不受電場(chǎng)的干擾，也不會(huì)干擾其他的無(wú)線電設(shè)備。簡(jiǎn)單的單通道超生遙控開(kāi)關(guān)由發(fā)射機(jī)和接收機(jī)兩部分組成。發(fā)射機(jī)發(fā)出超聲波被接收機(jī)接收后，進(jìn)行放大，然后推動(dòng)繼電器工作，達(dá)到遙控目的。超聲波數(shù)字測(cè)距儀 超聲波數(shù)字測(cè)距儀由時(shí)鐘電路、微分整形電路、超聲波發(fā)射電路、接收放大電路、RS觸發(fā)器以及計(jì)數(shù)與顯示電路組成。時(shí)鐘電路向整個(gè)測(cè)距儀提供基準(zhǔn)始終，調(diào)節(jié)各部分工作。超聲波發(fā)射電路發(fā)射超聲波頻率為40KHZ，每次發(fā)射包含10個(gè)脈沖。超聲波數(shù)字測(cè)距儀的工作原理：當(dāng)發(fā)出第一個(gè)超聲波脈沖時(shí)，RS觸發(fā)器置位，RS觸發(fā)器使計(jì)數(shù)顯示電路開(kāi)始計(jì)數(shù)，在檢測(cè)到第一個(gè)返回脈沖時(shí)，RS觸發(fā)器復(fù)位，計(jì)數(shù)器停止計(jì)數(shù)，并將計(jì)數(shù)器記錄的脈沖換算成長(zhǎng)度顯示出來(lái)。一般的超聲波數(shù)字測(cè)距儀能測(cè)量的距離為0～5米。精確度約為2%。

六、總結(jié)

近年來(lái)，超聲波技術(shù)的發(fā)展迅速， 超聲波技術(shù)的應(yīng)用領(lǐng)域越來(lái)越廣泛，超聲波傳感控制技術(shù)的應(yīng)用不僅解決了很多技術(shù)上的難題，而且緩解了原來(lái)生產(chǎn)技術(shù)帶來(lái)的環(huán)境壓力。超聲波超聲波傳感技術(shù)有很好的發(fā)展前景。

參考文獻(xiàn)

篇10

根據(jù)聲波的振動(dòng)頻率。聲波可分為次聲波、可聽(tīng)聲和超聲波(如圖1)_我們把頻率高于20000Hz的聲波叫做超聲波，頻率低于20Hz的聲波叫做次聲波，下面我們一起認(rèn)識(shí)一下神奇的超聲波。

科學(xué)家們通過(guò)研究發(fā)現(xiàn)，蝙蝠是利用超聲波來(lái)定位的，蝙蝠在飛行的方向上發(fā)出短促的超聲波，如遇到障礙物或昆蟲(chóng)，超聲波就會(huì)被反射回來(lái)，蝙蝠的耳朵接受到這些回波后，進(jìn)行判別，就能躲避障礙物或捕捉小昆蟲(chóng)了(如圖2)，在自然界除了蝙蝠能發(fā)出和聽(tīng)到超聲波外，還有海豚、蟋蟀、螞蚱、老鼠等也有這樣的“本領(lǐng)”，

由于超聲波的頻率高。因此它具有以下特點(diǎn)及應(yīng)用：

1，方向性好，幾乎沿直線傳播，在碰到雜質(zhì)或介質(zhì)分界面時(shí)會(huì)有顯著的反射，這是因?yàn)槌暡ǖ念l率高，波長(zhǎng)短，能量較為集中，根據(jù)回聲到來(lái)的方位和時(shí)間，可以確定目標(biāo)的位置和距離，聲吶就是利用了超聲波的這一特性，聲吶向水中發(fā)射各種形式的聲信號(hào)，碰到需要定位的目標(biāo)時(shí)產(chǎn)生反射波，接收反射波后進(jìn)行信號(hào)分析與處理，排除干擾。從而顯示出目標(biāo)所在的方位和距離，利用聲吶可以進(jìn)行水中測(cè)量與觀察，利用聲吶還可以發(fā)現(xiàn)潛艇和魚(yú)群。測(cè)繪海底形狀等。

2，穿透能力強(qiáng)，超聲波能穿透許多電磁渡所不能穿透的物質(zhì)，在一些不透明的固體中能穿透幾十米的厚度，在液體和固體中傳播時(shí)衰減很小，這就使得超聲波成了探傷、定位的重要工具、把超聲波射入人體，可根據(jù)人體組織對(duì)趣聲波的傳導(dǎo)和反射能力的變化來(lái)判斷有無(wú)異常，如醫(yī)院里常用B超、A超、M超對(duì)病人進(jìn)行檢查，這種檢查對(duì)人體無(wú)損傷、無(wú)放射性。操作也很簡(jiǎn)單方便。

3，易于獲得較集中的聲能。超聲波由于頻率高，因而能量大，而且又因?yàn)樗难苌湫。院苋菀讜?huì)聚，使能量非常密集，這樣，超聲波可用來(lái)對(duì)硬質(zhì)材料作切削、鑿孔加工以及用來(lái)清洗、焊接等，超聲波能使工件表面的污垢微粒受到劇烈振動(dòng)而自動(dòng)脫離工件。達(dá)到清洗的目的，如超聲波清洗機(jī)，超聲波還能使塑料膜之間摩擦生熱，粘合在一起，如超聲波焊接器，利用超聲波的巨大能量還能把人體內(nèi)的結(jié)石擊碎。

超聲波除了以上這些特點(diǎn)與應(yīng)用外。人們還利用超聲波制成了超聲波速度測(cè)定器、超聲波金屬探傷儀和超聲波加濕器，

1842年。物理學(xué)家多普勒帶著女兒在鐵道旁散步時(shí)發(fā)現(xiàn)：如果聲源一直在移動(dòng)，那么，在聲源前方的聲波會(huì)被“擠壓”而變密，而在聲源后方的聲波會(huì)被“拉長(zhǎng)”而變疏，當(dāng)聲波變密時(shí)，引起鼓膜每秒振動(dòng)的次數(shù)增多，你就會(huì)感到音調(diào)變高；反之則音調(diào)變低，人們把這一現(xiàn)象叫做多普勒效應(yīng)。

利用超聲波的多普勒效應(yīng)，可制成速度測(cè)定器(目前交警多數(shù)是利用紅外線產(chǎn)生的多普勒效應(yīng)測(cè)定車輛速度的)。