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第一节现代无损检测技术1

超声波在材料中的传播1

第一章超声检测引言1

超声衰减2

非线性弹性波3

第二节超声检测的基本方法4

透射和反射技术4

超声检测系统4

典型换能器的特性7

第三节超声振动的产生7

超声源7

第四节仪器的基本构成和方法9

设备分类9

穿透系统9

测量幅度和通过时间的系统11

A扫描显示12

B扫描显示14

压电晶片的特性16

C扫描显示16

第五节系统标定17

主要系统参量18

系统参量的评价19

超声检测的优点23

第六节超声检测的特点23

超声检测的局限性26

成功检测的准则26

第二章超声检测发展史概述28

第一节高频声学的早期发展28

高频声事件的研究28

声学领域中的一些发现29

电声学的发展30

实用超声学的起源30

第二节超声学的早期阶段30

超声探测潜艇31

用压电效应进行的试验31

第三节早期的超声无损检测32

用超声法检测不连续性32

声光学和成像管33

第四节近代超声检验的进展34

战争时期的发展34

探伤仪35

出现的其他技术37

脉冲回波超声技术的发展37

结论38

第一节波传播引言39

波的定义和性质39

第三章超声波传播的基本原理39

波的类型41

第二节波在各向同性材料中的传播42

平面体波42

表面波47

第三节向其它类型表面波的延伸52

泄漏瑞利波52

层状半空间55

液体耦合的层状半空间57

水平剪切波60

第四节平界面处的反射62

纵波P入射63

水平剪切模入射66

垂直剪切模入射67

第五节声束发散70

声束发射基本原理71

声束发散的理论77

声束发散的应用实验84

结论85

第四章超声换能器与压电特性86

第一节压电效应86

压电材料86

简单压电晶片的应用88

机械阻抗和声阻抗的考虑91

弯曲压电晶片91

压电晶片的性能95

压电材料的特性98

第二节影响超声换能器设计的因素108

关于设备109

导致换能器性能差异的因素112

匹配网络的设计程序135

一般的制作过程142

典型的换能器制作程序143

第五章超声检测设备150

第一节超声检测系统基础150

仪器种类150

便携式超声检测设备的工作原理155

界面触发160

通用超声检测设备的功能160

实验室超声检测设备162

积木式超声设备163

专用超声设备163

大型检测系统的工作169

第二节超声信号的发生和接收170

换能器的激励170

辅助装置178

信号的接收和调整185

信号处理189

前言194

第六章波形和数据分析技术194

第一节信号采集及其处理方法195

信号的定义195

信号分类196

数据采集及模／数转换200

闸门选通方法206

自相关与互相关213

第二节超声检测的识别原理223

图形识别223

图形识别软件的作用224

早期的信号特征分析方法224

特征矢量225

数据结构228

空间散布图232

分类233

最短距离分类法238

多类别问题240

特征图242

第三节超声频谱分析系统242

系统模式243

发射换能器248

电耦合网络248

超声的耦合249

系统放大器249

频谱分析仪250

辅助分析技术254

Cepstrum处理255

完全的超声频谱分析系统255

第四节超声频谱分析的应用259

散射波幅度260

一般散射理论261

波的散射理论261

Born 近似262

Keller衍射理论262

表面特性263

与频率有关的衰减267

声速的频散273

对不连续性的检测及其定性274

粘结特性277

结束语283

引言284

第七章超声脉冲回波接触法检测技术284

第一节直声束脉冲回波检测285

用于直声束检测的设备285

直声束检测方法286

直声束接触法的应用288

不连续性分辨力292

直声束法检测不连续性294

测定不连续性大小295

机械扫查297

换能器近场300

超声换能器直径的影响300

超声检测频率的选择300

远场中超声声束的扩散302

超声声束的散射衰减303

检测频率的选择304

不连续性取向对信号幅度的影响307

不连续性的几何形状对回波信号幅度的影响308

数据显示309

多层结构和复合材料的检测310

横波倾角的校正313

第二节斜声束接触法检测313

横波检测中的声程314

管材的超声检测315

焊缝检测316

收／发式接触法检测319

表面波检测法320

第三节用于接触法检测的耦合介质320

换能器耦合块的使用320

耦合剂和薄膜片的用途322

延迟块的用途323

耦合介质的选择和使用323

耦合剂的选择324

操作者的技术保证良好耦合325

第四节对接焊缝的脉冲回波接触检测法超声成象326

超声成象方法327

焊缝的接触检测法329

第八章超声脉冲回波液浸法334

第一节前言334

直接接触耦合334

水浸耦合334

水浸耦合法的优点335

水浸耦合法的局限335

第二节液浸耦合装置337

液浸槽337

喷水装置337

水射流装置339

滚轮换能器340

套夹装置341

第三节水耦合剂特性342

频率偏移342

水中声速343

B扫查方法345

第四节超声扫查方法345

A扫查方法345

C扫查方法346

第五节脉冲回波液浸法检测参数347

参数分析347

背面反射幅度348

外来反射的幅度350

声程时间测量351

频域分析351

小的不连续性显示352

参考试块的显示352

第六节超声液浸法检测显示信号的解释352

大的不连续性显示354

三维不连续性的显示355

背面反射的减弱356

显示形成中的冶金因素358

要求特殊条件的检测显示360

不连续性的定位361

晶粒大小引起的不连续性363

对旋转轮检测显示的解释364

复合层压材料中的不连续性373

第七节复合材料的水浸检测法373

复合材料的超声检测374

复合材料管材的检测375

第八节斜声束液浸法380

斜声束检测原理380

斜声束检测方法和规范384

斜声束检测显示的解释385

斜声束检测的规范387

对非准直的斜声束检测389

超声的背散射390

聚焦换能器396

第九节聚焦声束液浸方法396

超声透镜397

聚焦声束轮廓和强度401

焦距403

声学显微镜405

层压材料检测显示408

模拟超声检测408

人工智能的应用409

结论411

第一节多换能器检测的引言412

第九章多换能器超声技术412

第二节使用分离的换能器进行检测413

穿透检测413

一发一收检测418

双晶片换能器429

其它双换能器系统433

第三节使用靠紧排列的多个换能器的检测435

多换能器系统435

相控阵列438

线性相控阵列445

相控环形阵列455

第四节使用可调节换能器的计算机辅助检测464

超声层析图464

反射层析图467

合成孔径聚焦技术469

结论476

第十章其它超声技术477

引言477

第一节产生和检测超声的光学方法478

光学法产生和检测器超声的优越性478

光学法产生弹性波479

用光学法检测超声482

超声计量学的应用485

实验室应用和表征材料特性485

生产和使用过程中的激光超声检测486

激光超声的未来发展487

第二节空气耦合型换能器489

空气耦合的物理学原理489

低频换能器493

高频换能器496

物理原理499

第三节电磁声换能器499

探头结构500

电磁声换能器的优点500

模拟电磁声换能器测量501

利用电磁声换能器测量厚度503

焊缝和包覆层的检测506

奥氏体包覆层检测507

高温检测510

移动式EMAT检测513

真空中的超声检测520

高速自调整探头522

应力测量523

结论525

第四节用于无损检测的阻抗谱法和谐振法525

传递函数525

阻抗检测的硬设备及应用529

等效电路模型531

回归分析541

谐振法检测应用的详细分析544

驻波谐振法557

结论558

超声速度559

第一节固体中超声波的特点559

第十一章超声速和衰减的测量方法559

超声衰减561

第二节测试配置和方法563

接触法563

液浸法565

非接触法570

第三节声速测量571

宽频带信号572

单音脉冲信号572

总衰减的组成576

连续波法576

第四节衰减测量576

衰减测量的实验技术578

衰减测量时的构置578

结论580

第十二章材料性能表征581

第一节材料性能表征的基础581

超声技术应用原理581

关于材料研究583

关于断裂分析583

声和动态振动方法584

关于结构材料584

第二节材料表征方法584

声发射方法586

脉冲回波法587

背散射方法593

双换能器方法595

超声谱分析方法598

超声成像技术599

第三节弹性性能的测量605

弹性性能有关基础605

动态谐振606

声速和弹性常数607

声弹性力学609

声速测量应用612

第四节显微结构和弥散性不连续613

显微结构和超声方法概述613

显微结构定量基础614

超声速度和显微结构615

超声衰减和显微结构617

显微结构表征的应用620

超声和机械性能625

第五节机械性能的超声检测625

拉伸和屈服强度626

断裂韧性629

复合材料和结合强度635

第六节机械性能的声频超声测试636

层间剪切强度638

粘附结合强度639

模量衰退639

声频超声技术的局限性640

结论642