超声波测试原理及应用
北京邮电大学
物理实验中心
一、实验原理
1,超声波的特性
? 声波是一种弹性波，超声波是频率在
2?104Hz?1012Hz的声波
? 超声波具有方向性好、穿透力强、易于产生和接
收、探头体积小等特点
2、超声波的应用
? 无损 检测, 海洋中的探测、材料的无损检测、医
学诊断、地质勘探
? 改变材料性质, 超声手术、超声清洗, 超声焊接
? 制造表面波电子器件, 振荡器、延迟器、滤波器
等
3.超声波波型
超声波在弹性介质中传播
可以有多种振动模式, 包括 横
波, 纵波, 表面波 等 。
超声波传输通过不同
材料界面时可能会改变其
振动模式 。
4,如何产生超声波
超声波换能器：声 能和其他形式能量相互转换；
常用的超声换能器,压电换能器, 磁致伸缩换能器, 静电换能
器和电磁换能器等,
压电换能器的原理图,
直探头 斜探头
5.超声波发射接收：
发射
接受
试块
探
头
一次回波 二次回波
1,探头声束扩散角的测量
??
?
212
12
c o s
2
a r c t a n2
2
a r c t a n2
B
B
H
xx
H
xx
?
?
?
?
6.本实验的任务
? 影响超声波传播的因素：介质的密度, 弹性系数, 温度等 。
? 超声波实验中的主要测量物理量：横波纵波声速, 发散角等
（ 1） 测量超声波的发散角
（ 2） 测量超声波的声速：横波和纵波声速
（ 3） 超声探伤
二、实验仪器介绍
JDUT-2型超声波实验仪
注意：在铝试块上点滴 4-5滴耦合剂（油滴）
A
B
实验内容
1,探头声束扩散角的测量
2,利用直探头探测缺陷深度
（ 1） 绝对探测法 ； （ 2） 相对探测法
3．斜探头探测缺陷深度和水平距离
2,利用直探头探测缺陷深度
直接探测法：
记录 t1,t2, tc
t0=2t1-t2
间接探测法：
记录 t2 - t1=,t1-tc=
? ?
mm
ttc
H
sm
tt
L
C
c
C 502
/6320
2
0
12
?
?
?
?
?
?
mmHHH
H
H
tt
tt
C
c
501
11
12
???
?
?
?
3．斜探头探测缺陷深度和水平距离
（ 1）测量延迟时间 t0,声速 c和入射点 L’
?1t ? 2 t ?1L
120 2 ttt ?? 12
' LRL ?? ? ? sm
tt
RRC /3 1 3 02
12
12 ?
?
??
'
3)测量 CF3孔的深度 Hc和水平距离
cx
?? CC Xt,3
? ?02 ttCX c ?? '
s in
50c o s
LxLx
XL
mmXH
cCc
C
C
???
?
??
?
?
2)测量折射角 ?
? ? ? ?
AB
ABAB
HH
LLLL
H
S
?
????? 00ar ct anar ct an?
? H
实验要求：
（ 1） 必须点滴耦合剂后，才能移动探
头；
（ 2）将发射端接探头，不能直接连接
到示波器
（ 3）实验中要求测量的横波、纵波声
速，以及缺陷深度的误差,%5?
北京邮电大学
物理实验中心
一、实验原理
1,超声波的特性
? 声波是一种弹性波，超声波是频率在
2?104Hz?1012Hz的声波
? 超声波具有方向性好、穿透力强、易于产生和接
收、探头体积小等特点
2、超声波的应用
? 无损 检测, 海洋中的探测、材料的无损检测、医
学诊断、地质勘探
? 改变材料性质, 超声手术、超声清洗, 超声焊接
? 制造表面波电子器件, 振荡器、延迟器、滤波器
等
3.超声波波型
超声波在弹性介质中传播
可以有多种振动模式, 包括 横
波, 纵波, 表面波 等 。
超声波传输通过不同
材料界面时可能会改变其
振动模式 。
4,如何产生超声波
超声波换能器：声 能和其他形式能量相互转换；
常用的超声换能器,压电换能器, 磁致伸缩换能器, 静电换能
器和电磁换能器等,
压电换能器的原理图,
直探头 斜探头
5.超声波发射接收：
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接受
试块
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一次回波 二次回波
1,探头声束扩散角的测量
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6.本实验的任务
? 影响超声波传播的因素：介质的密度, 弹性系数, 温度等 。
? 超声波实验中的主要测量物理量：横波纵波声速, 发散角等
（ 1） 测量超声波的发散角
（ 2） 测量超声波的声速：横波和纵波声速
（ 3） 超声探伤
二、实验仪器介绍
JDUT-2型超声波实验仪
注意：在铝试块上点滴 4-5滴耦合剂（油滴）
A
B
实验内容
1,探头声束扩散角的测量
2,利用直探头探测缺陷深度
（ 1） 绝对探测法 ； （ 2） 相对探测法
3．斜探头探测缺陷深度和水平距离
2,利用直探头探测缺陷深度
直接探测法：
记录 t1,t2, tc
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间接探测法：
记录 t2 - t1=,t1-tc=
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（ 1）测量延迟时间 t0,声速 c和入射点 L’
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实验要求：
（ 1） 必须点滴耦合剂后，才能移动探
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（ 2）将发射端接探头，不能直接连接
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（ 3）实验中要求测量的横波、纵波声
速，以及缺陷深度的误差,%5?
