超聲波檢測技術的應用

金祥維

摘 要：超聲波的產生原理是通過多種形式的振動摩擦產生的。眾所周知，其振幅極低，我們需要對其放大。另外，超聲波是短波，也就導致了其束射性和方向性比較強。近幾年來，超聲波檢測技術獲得了飛速的發展，也就導致相關技術在多個行業有了應用，本文以工業測量行業、鐵路行業、工程施工行業這三個行業為例，對該技術在其中的應用進行了研究。

關鍵詞：超聲波檢測技術；應用

1.前言

在工業無損檢測技術中，超聲波檢測技術應用非常廣泛，它是一種非常實用的技術，尤其是無損檢測領域非常活躍。在工業超聲波檢測中，應用的工作頻率是0.5-10MH。其中，較高頻率通常是對細晶材料和高靈敏度材料的檢測，較低的頻率通常用于粗晶材料檢測。除此之外，超聲波檢測技術不但能夠單獨使用于各種無損檢測場合，而且能夠與其他技術結合起來使用。鑒于此，該技術對于工業生產的促進作用是較大的。

2.超聲波檢測技術的應用

2.1超聲波測量技術的應用

對于工業生產而言，超聲波檢測技術能夠充分發揮其作用，特別在探傷領域，使用該技術對材料中缺陷的具體情況進行明確，比如缺陷的位置和大小都是需要明確的情況。除外，超聲波對于測量也是非常有幫助的。超聲波在聲速測量、厚度測量、液位測量等方面有應用，筆者主要以這三個方面進行研究。

2.1.1聲速測量

我們知道，超聲波在介質中傳播特性的物理量可以通過聲速來表示。另外，因為超聲波傳播規律的特性，根據測量精度要求的不同，在實際應用的過程中，我們會使用多種方法來靈活測量聲速，這是我們需要注意的。

2.1.2厚度測量

對于厚度測量，我們可使用的超聲波測量儀器較多。通常情況下，我們根據其工作原理的差異進行區分。比如有超聲波測厚儀、電流法測厚儀和磁性測厚儀等。其中，超聲波測厚儀的主要特點是測量速度比較快，而且其精度也較高，體積比較小，攜帶方便。超聲波測厚儀的分類，如果是根據工作原理的不同，可以分為兩類，一類是脈沖反射式，另一類是共振式。從實際應用情況來，目前我國使用較多的是脈沖反射式。當我們使用該儀器的時候，務必需要明確其上下限值，如果超出了限值，儀器就無法顯示，或者是誤差太大，也就失去了測量的意義。

2.1.3液位測量

對于液位測量，我們可以使用多種測量方法。但是，經過大量的研究實踐發現，超聲波液位測量技術的優點比較多。比如，可以實現定點液位測量，也可以實現連續液位測量，還可以為遙測提供必要的信號支持。超聲波測液技術比激光測距技術簡單，性價比也更高。該方法比射線法的安全度要高一些，不需要采用防護措施。超聲波測量液位技術，通常有兩種，一種是液介式，另一種是氣介式。

2.2超聲波檢測在鐵路行業的應用

在鐵路行業中，無損檢測通常應用于對在役產品的維護和檢修作用較大。另外，其對于新生產的產品也能夠進行質量檢查。對于在役產品，我們使用超聲波檢測技術的主要目的是對其疲勞缺陷情況進行檢測，如果重要的設備器件發生了這種缺陷，就必須停止工作，不能繼續使用。在鐵路檢修的過程中，超聲波檢測不但可以用于鍛件或者鑄件的疲勞裂紋探傷，而且在動車組的車輪表面缺陷檢查中發揮重要作用。針對車軸的超聲波探傷，主要檢測其使用過程中產生疲勞缺陷的具體情況。

2.2.1在役輪軸超聲波探傷

在役車軸的超聲波探傷的過程中，我們需要對其疲勞缺陷進行檢測。根據現在的鐵路車軸，通常有兩類，包括實行車軸和空心車軸。其中前者應用于普通客貨車比較多，后者用于動車比較多。針對這兩種車軸的探傷，需要使用不同的探傷方法。前者是通過直探頭對空心軸內部進行探測，從而對其缺陷的有無和位置大小情況進行明確。后者需要注意選擇適當的角度的斜探頭，所以這兩者的檢測是不一樣的。

2.2.2實心車軸探傷

當輪座處于不退輪狀態時，如果要對其進行超聲波探傷，就可以實現。需要注意的是，為了確保超聲波能夠到達輪座位置，需要使用斜探頭。因為只有使用這種探頭，通過以某角度入射到被檢測的車軸，才能發射超聲波，從而實現實心車軸探傷。

2.3超聲波檢測技術在工程中的應用

在工程施工實踐中，鉆孔灌注樁是我們使用非常頻繁的基礎施工。該施工的操作比較簡單，而且機械設備投入資金相對較少，能夠在多種基礎設施建設中發揮重要作用。另外，需要注意的是，鉆孔灌注樁比較隱蔽。當然，對于其質量的優劣，我們必須進行嚴格的控制。對成樁的質量檢測也非常重要。我們通常所使用的檢測方法是小應變檢測法，該方法通常適合樁長小于40m的情形。如果樁身比較長，這適合我們需要使用聲波檢測法，這樣就可以使樁身質量更好地體現出來。超聲波檢測法是比較有效的，可以使樁身混凝土質量能夠準確體現出來。

在工程實踐中，我們有時還會使用超聲脈沖檢測混凝土缺陷。其原理是使用脈沖波在一定的技術條件下，對混凝土的缺陷進行檢測。超聲脈沖波如果在混凝土中的傳播速度快，那么混凝土就比較密實，如果傳播輸的較慢，那么混凝土不密實。如果存在空洞或裂縫，那么混凝土的整體性容易被破壞，超聲脈沖波只能繞過空洞或裂縫傳播到接收換能器。鑒于此，傳播的路徑增加，聲速會降低。

3.小結

超聲波檢測技術的發展，首先得益于電子技術、計算機科學、材料科學等基礎學科的發展，才不斷產生出新的超聲波檢測方法。超聲波在多個行業領域有應用，本文主要以三個行業即工業測量、鐵路行業、工程行業中超聲波技術的應用進行了研究。

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