超聲無(wú)損檢測(cè)是一種多功能的技術(shù)，它能應(yīng)用于各種材料分析應(yīng)用。在厚度測(cè)量、探傷、以及聲學(xué)成像方面雖然超聲無(wú)損檢測(cè)可能更為人所知，高頻聲波也可用于分辨和評(píng)定固體和液體的基本的機(jī)械、結(jié)構(gòu)、或者復(fù)合性能。超聲材料分析基于一個(gè)基本的物理原理：任意一個(gè)波的運(yùn)都受到它傳播路徑上的媒質(zhì)的影響。因此，改變四個(gè)易于測(cè)量參數(shù)中的一個(gè)或者多個(gè)

原理：超聲波NDT采用20 KHz到100 MHz的頻率范圍，大多數(shù)工作在500 KHz到20 MHz之間進(jìn)行。不管振動(dòng)是縱波還是橫波模式一般都被采用，同樣的在一些*應(yīng)用中采用表面（瑞利）波和板（蘭姆）波。由于短波長(zhǎng)在它們穿透的介質(zhì)中更容易響應(yīng)變化，許多材料分析應(yīng)用受益于使用測(cè)試件支持的高頻率。生脈沖通常通過(guò)已經(jīng)聲耦合到被測(cè)材料上的壓電探頭產(chǎn)生和接收。在大多數(shù)案例中，單個(gè)探頭偶喝道被測(cè)件的一側(cè)，同時(shí)提供發(fā)射和接收（脈沖/回波模式），雖然在一些高衰減和散射材料的情況下，分開(kāi)發(fā)射和接收探頭在部件的相對(duì)側(cè)被使用（穿透模式）。一個(gè)聲波產(chǎn)生通過(guò)激發(fā)探頭，用電壓脈沖或者持續(xù)波刺激的方式。聲波穿過(guò)被測(cè)材料，要么從另一側(cè)發(fā)射會(huì)生源點(diǎn)（脈沖/回波），要么被改點(diǎn)的另一個(gè)探頭吸收（通過(guò)傳輸）。接收到的信號(hào)隨后被放大和分析。多種商業(yè)儀器可用于這個(gè)目的，采用模擬和數(shù)字信號(hào)處理。

相對(duì)其他材料分析方法，超聲波測(cè)試的重大突破是它可以經(jīng)常的在線或者離線進(jìn)行。高頻聲波可以經(jīng)常順利的發(fā)射進(jìn)或者出移動(dòng)的材料，不需要直接接觸，使用水浴或者水流作為耦合劑。測(cè)量也可以在密閉容器內(nèi)進(jìn)行，通過(guò)耦合聲波能量穿透壁。因?yàn)槁暡ù┩笢y(cè)試塊，材料性能被整體測(cè)量，而不是只在表面。通過(guò)使用選擇的閘門(mén)來(lái)分析多層結(jié)構(gòu)，多種材料結(jié)構(gòu)的一層有時(shí)候是有可能的。

典型的測(cè)量參數(shù)典型的為以下的一個(gè)或者更多：

1.聲速/脈沖傳播時(shí)間：聲速通常是*容易測(cè)量的超聲波參數(shù)。聲波在純介質(zhì)中的速度直接的涉及彈性模量和密度；不管彈性或者密度的變化都會(huì)影響脈沖通過(guò)一個(gè)給定厚度試塊的傳播時(shí)間。加之，不均勻性的變化程度也可能對(duì)聲速有影響。

2.衰減：聲波能量在不同的材料中以不同的速度被吸收或者衰減，以一種復(fù)雜的方式交互式的被密度，硬度，粘性和分子結(jié)構(gòu)所影響。在一個(gè)給定材料中衰減通常隨頻率的增加而增加。

3.散射：聲波從不同材料的分界面反射回來(lái)。顆粒結(jié)構(gòu)，纖維定向作用，多孔性，粒子濃度的改變，和其他微觀結(jié)構(gòu)的變化能影響散射信號(hào)幅度，方向和頻譜。散射影響可以間接地通過(guò)觀察底面回波或者穿透信號(hào)的幅度變化來(lái)監(jiān)視。

4.頻譜：**材料趨向于一定程度上作為一個(gè)低通道濾波器，相對(duì)低頻部分，更多的消弱或者散射寬帶聲波的高頻部分。因此，選擇的穿過(guò)被測(cè)材料的寬帶脈沖*頻率部分的變化分析可以跟蹤上面描述的衰減和散射的綜合影響。

在一些超聲應(yīng)用中，超聲波數(shù)據(jù)，譬如速度可以直接用來(lái)計(jì)算性能，譬如彈性模量。在其他應(yīng)用中，超聲波測(cè)試是一種對(duì)比技術(shù)，為了對(duì)給定的應(yīng)用建立一個(gè)測(cè)試協(xié)議，就必須要用試驗(yàn)的方法評(píng)價(jià)參考標(biāo)準(zhǔn)塊，以再現(xiàn)定量的材料情形范圍。由于這樣的標(biāo)準(zhǔn)，記錄怎樣聲波傳播參數(shù)隨*的材料性能變化而變化成為可能，然后根據(jù)時(shí)基信息，鑒定或者預(yù)報(bào)測(cè)試樣塊中相似的改變成為可能。

設(shè)備：很多超聲波儀器都可以用于材料分析應(yīng)用。聲速可以通過(guò)簡(jiǎn)單的手持式超聲波測(cè)厚儀來(lái)測(cè)量，同時(shí)聲速，衰減和散射影響都可以用現(xiàn)代化的數(shù)字式探傷儀來(lái)觀察。脈沖發(fā)生/接收器配以適當(dāng)?shù)妮o助設(shè)備和有軟件支持的超聲波成像系統(tǒng)可以用來(lái)**這些性能，同時(shí)也可以進(jìn)行頻譜分析測(cè)試。需要關(guān)于*應(yīng)用儀器和探頭的推薦信息，請(qǐng)聯(lián)系我們。

應(yīng)用：下面是一些*材料分析應(yīng)用的概述，超聲波技術(shù)被使用及證明。廣泛的討論，同樣的這個(gè)科目的一個(gè)參考書(shū)目，可以在ASNT1和Lynnworth2中找到。**書(shū)都推薦作為進(jìn)一步的詳細(xì)信息來(lái)源，關(guān)于測(cè)試程序和*儀器需求。

彈性模量：純的，非分散材料的楊氏模量和剪切模量可以通過(guò)縱波聲速和橫波聲速（結(jié)合材料密度）來(lái)計(jì)算。使用波導(dǎo)經(jīng)常允許在高溫下測(cè)量。

鑄鐵的結(jié)核狀態(tài)：鑄鐵的石墨濃度和它的外形和形態(tài)可以通過(guò)速度測(cè)量來(lái)定量。

環(huán)氧和混凝土的**率：當(dāng)它們硬化時(shí)這些材料的聲速會(huì)改變；因此聲速測(cè)量可以關(guān)聯(lián)**程度?；炷翜y(cè)試通常需要接近**側(cè)用于穿透耦合。

液體濃度：在給定的溫度下不同聲速的兩種液體混合比例可以關(guān)聯(lián)到溶液的聲速。

泥漿密度：泥漿的液體/固體混合比例，像在給定溫度下鉆探泥漿和紙漿可以關(guān)聯(lián)到聲速和/或衰減。

陶瓷密度：綠色或者燒制陶瓷的密度均勻可以依靠聲速測(cè)量來(lái)檢驗(yàn)。

食品：很多的測(cè)試已經(jīng)被報(bào)告，包括雞蛋和馬鈴薯的年限，水果的成熟度，牛肉的脂肪含量，牛奶固體物的百分?jǐn)?shù)。通常這些測(cè)試都是非破壞和非污染的。

塑料聚合：在塑料和其他聚合物中，分子結(jié)構(gòu)變化，比如聚合鏈的長(zhǎng)度或者方向，經(jīng)常導(dǎo)致相應(yīng)的在聲速和/或衰減上的變化。

粒子或氣孔大小和分配：在固體或液體媒質(zhì)中的粒子或氣孔的大小或分布將影響散射聲波的幅度和頻率。


金屬中的晶粒大?。涸阡撝?、鑄鐵、鋁以及其他金屬晶粒大小或方向性的改變將導(dǎo)致散射超聲的幅度、方向、和/或頻率范圍的改變。

固體不同軸向的各向異性：固體中聲速、散射、和/或衰減的變化可用于鑒定和評(píng)定各向異性。


在鋼中容器淬水的深度：高頻橫波反向散射技術(shù)可用于測(cè)量容器淬水的深度。

溫度測(cè)量：通過(guò)監(jiān)控在一種參考煤質(zhì)中聲速的變化，超聲溫度測(cè)量法已經(jīng)用于測(cè)量**溫度（超出3，000攝氏度）