超音波の発生と受信


  1. 超音波探触子は圧電結晶片の圧電効果を利用して超音波の発生と受信を行っています。超音波探傷器によって発生した電気振動は、高周波電圧の形でプローブ内の圧電性結晶シートの両面に負荷されます。逆圧電効果により、圧電性結晶シートは厚み方向に連続的に伸縮変形します。機械的な振動が発生します。

超音波の性質

超音波は指向性が良い

超音波は弾性媒体中は伝播しますが、真空中は伝播しません
  1. ⑴縦波(L) 音波が媒質中を伝播するとき、媒質粒子の振動方向が波の伝播方向と同じになる波を縦波といいます。固体、液体、気体中に拡散する可能性があります。
  2. ⑵ 横波（S） 音波が媒質中を伝播するとき、媒質粒子の振動方向と波の伝播方向が直交することを横波といいます。横波は固体内でのみ伝播します。
    要約すると、超音波は金属媒体内で伝播速度の異なる異なる波型を通過できるため、金属溶接部の探傷を行う場合は、必要な超音波の種類を選択する必要があります。上記の解析は比較的良好であるため、実際の探傷は通常、せん断波を選択します。そうしないと、エコー信号が混乱し、正しい探傷結果が得られません。
  3. 4． 超音波は物質を透過し、物質内で減衰する性質があります
    超音波が媒質中を伝播するとき、伝播距離が伸びるにつれてエネルギーが徐々に弱くなる現象を超音波の減衰といいます。金属材料の超音波探傷では、超音波の減衰の主な原因は散乱であり、その音圧は負の指数関数に従って減衰します。法律は次のとおりです。
  4. PX=P0e-αx

式中、Px – 圧電性結晶シートの表面から離れたX点の音圧(Pa)

P0——超音波の元の音圧 (Pa);

e——自然対数の底;

α——金属材料の減衰係数 (dB/m);

X——金属材料中の超音波の伝播距離 (m)

To sum up, since ultrasonic waves can pass through different wave types with different propagation speeds in metal media, the required ultrasonic wave type must be selected when performing flaw detection on metal welds. The above analysis is relatively good, so actual flaw detection is usually Choose shear wave, otherwise the echo signal will be confused and the correct flaw detection result will not be obtained.

4． Ultrasonic waves have the property of penetrating materials and attenuating in materials

This property of ultrasonic waves is similar to that of rays, but the energy of ultrasonic waves is very large, so it has stronger penetrating ability. When ultrasonic waves propagate in most media, especially in metal materials such as steel, the transmission loss is small, and the maximum propagation distance can reach several meters. Therefore, ultrasonic flaw detection can have a larger detection depth, which is an advantage that other flaw detection methods do not have.

When ultrasonic waves propagate in a medium, the phenomenon that their energy gradually weakens as the propagation distance increases is called the attenuation of ultrasonic waves. In ultrasonic flaw detection of metal materials, the main cause of ultrasonic attenuation is scattering, and its sound pressure attenuates according to a negative exponential law. The law is as follows:

PX=P0e-αx

In the formula, Px – the sound pressure at X point away from the surface of the piezoelectric crystal sheet (Pa);
P0——Original sound pressure of ultrasonic wave (Pa);
e——the base of natural logarithm;
α——attenuation coefficient of metal material (dB/m);
X——The distance of ultrasonic wave propagation in metal materials (m).

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