### 超声波检测技术知识点详解
#### 一、超声波检测基本概念
**超声波检测（UT）**是一种广泛应用的无损检测技术，利用超声波的传播特性来检查材料内部是否存在缺陷。这种方法相较于传统的射线探伤具有更高的灵敏度、更快的速度、更低的成本以及更方便的操作等特点。此外，它对于厚度较大的材料检测尤为适用，并且对人体和环境的危害较小，特别是在检测裂纹、未熔合等危险性缺陷方面表现突出。
#### 二、超声波的基本属性
1. **超声波定义**：指频率高于20KHz的声波，属于机械波范畴。探伤中常用的超声波频率范围通常为0.5~10MHz，其中2~2.5MHz被认为是焊缝探伤的标准频率。
2. **机械振动**：物体在其平衡位置附近进行周期性的往复运动。振动的三个关键参数包括振幅（A）、周期（T）和频率（f）。
3. **波动**：指的是振动状态在介质中的传播过程。波速（C）可以用波长（λ）与频率（f）的乘积来表示，即\( C = λ * f \)。
#### 三、波的类型
- **纵波（L）**：振动方向与传播方向一致。可以在气体、液体和固体介质中传播。
- **横波（S）**：振动方向垂直于传播方向。仅能在固体介质中传播。
- **表面波（R）**：沿固体表面传播。这类波只在固体表面传播。
- **板波**：在厚度接近波长的薄板中传播。同样只在固体介质中传播。
#### 四、超声波的传播速度
超声波在不同的介质中的传播速度有所不同，主要受到介质的弹性模量（E）、密度（ρ）和泊松比（σ）的影响。例如，在钢中，纵波的传播速度约为5900m/s，横波约为3230m/s，表面波则大约为3007m/s。
#### 五、波的叠加、干涉与衍射
- **波的叠加原理**：当多列波在介质中相遇时，会在相遇点产生振动的合成效果，即任意时刻该点的位移是所有波位移的矢量和。几列波相遇后仍然保持原有特性并继续传播。
- **波的干涉**：两列频率相同、振动方向相同且位相相同或位相差恒定的波相遇时，会发生干涉现象，使得某些区域的振动加强而其他区域的振动减弱甚至消失。
- **波的衍射**：当波遇到与波长相当的障碍物时，会绕过障碍物边缘继续传播。衍射效应与障碍物尺寸和波长的比例有关。
#### 六、超声场的特征值
- **超声场**：指超声波所占据的空间或其传播的部分介质。
- **声阻抗（Z）**：超声波中任意一点的声压与该处质点振动速度之比。
- **声强（I）**：单位时间内垂直通过单位面积的声能。
#### 七、分贝
**声强级**：用来描述某处声强与参考声强（通常是10^-16瓦/厘米^2）之间的比值。
#### 八、超声波垂直入射与斜入射的反射和透射
1. **垂直入射**：
- 当两种介质的声阻抗差异较大时（如钢/空气界面），几乎全部声波会被反射，无透射。
- 若两种介质声阻抗相等，则几乎全透射，无反射。
2. **斜入射**：
- 除了产生同种类型的反射和折射波之外，还会发生波型转换现象。
#### 九、超声波衰减
**衰减**是指超声波在介质中传播时，随着距离的增加其能量逐渐减少的现象。衰减的程度受到介质性质的影响。
#### 十、超声波检测设备
超声波探伤设备主要包括超声波探伤仪、探头和试块等组成部分。
- **探伤仪**：A型脉冲反射式超声波探伤仪是最常见的类型之一，采用A型显示方式，通过接收反射回波信号进行检测。
- **探头**：用于发射和接收超声波的核心组件，通常包含压电晶体作为转换元件。
超声波检测技术作为一种重要的无损检测手段，在工业领域有着广泛的应用前景。通过对超声波特性的深入理解和掌握，可以有效提高检测的准确性和效率，进而保障产品的质量和安全性。
