超声相控阵检测技术及应用

本书详细介绍了超声检测理论基础，超声相控阵理论基础，超声相控阵探头与仪器，超声相控阵设备综合性能测试；同时，为加强工程实践应用，本书重点介绍了超声相控阵检测基本工艺，特别以横波扇形扫查检测焊接接头为例详细说明了制订具体检测工艺时需要考虑的因素及细节，分别介绍了超声相控阵横波扇形扫查、纵波线性垂直扫查、纵波扇形扫查三种检测应用中需要考虑的工艺细节。本书可供高等院校无损检测与仪器类相关专业学生及超声相控阵技术培训班学员使用，也可供从事无损检测的技术人员、与无损检测技术相关的科研人员及设计人员参考。

卢超，工学博士、二级教授，兼职博士生导师，国防特色学科带头人，江西省主要学术学科与技术带头人，江西省研究生导师，中国机械工程学会无损检测分会副主任委员，中国机械工业教育协会仪器科学与技术学科教学委员会委员。历任南昌航空大学无损检测技术教育部重点实验室常务副主任、测试与光电工程学院院长等职，现任赣南师范大学党委书记、校长。讲授声学检测技术、智能仪器、超声成像检测等课程。科研方向为无损检测技术、自动化检测与仪器，发表学术论文160余篇，获国家发明授权12项，参与起草国家和行业标准3项。曾获江西省教学成果（本科）一等奖、江西省教学成果（研究生）二等奖、江西省科学技术进步一等奖、中国产学研合作创新成果一等奖。钟德煌，无损检测专业硕士研究生，贝克休斯便携式超声检测技术总监，中国机械工程学会无损检测分会超声专业委员会委员，中国特种设备检验协会检测技术应用与评价工委会委员，全国无损检测标准化技术委员会超声技术专家，NB/T 47013.15相控阵超声检测技术标准编委会委员。曾参与1项超声相控阵靠前标准的修订，参与多项国内超声检测相关标准的修订。自2007年从南昌航空大学毕业参加工作以来，一直从事超声检测理论及应用方面的研究，特别对超声相控阵检测技术有深入研究，具有丰富的工程检测经验。

序前言章 超声检测理论基础11.1 超声波及其频率特性11.1.1 超声波的产生11.1.2 超声波频率及带宽11.2 超声波的传播31.2.1 超声波的传播类型31.2.2 超声波的叠加51.2.3 超声波的波型61.2.4 超声波的传播速度与波长71.2.5 超声波的物理特性81.3 超声波在界面的反射和透射101.3.1 超声波垂直入射的反射和透射101.3.2 超声波斜入射的反射特性121.3.3 超声波斜入射的声压分布151.3.4 超声波边缘衍射特性211.3.5 特殊界面超声波反射特性231.4 超声波声场261.4.1 圆形晶片超声波声场261.4.2 方形晶片超声波声场311.4.3 有延迟块声场331.4.4 聚焦声场351.4.5 平面反射声压361.4.6 曲面反射声压381.5 超声波当量定量391.5.1 计算法定量391.5.2 距离波幅曲线定量421.5.3 距离增益当量曲线定量431.5.4 超声波衰减451.5.5 超声波衰减系数测量48第2章 超声相控阵理论基础512.1 超声相控阵技术基本原理512.2 超声相控阵超声信号532.2.1 超声相控阵探头声场532.2.2 超声相控阵信号合成542.2.3 超声相控阵信号显示542.3 超声相控阵信号显示模式562.3.1 相控阵扇形扫查562.3.2 线性电子扫查572.3.3 C扫描显示622.4 超声相控阵灵敏度修正652.4.1 扇形扫查灵敏度修正652.4.2 线性扫查灵敏度修正682.5 超声相控阵技术关键性能69第3章 超声相控阵探头753.1 超声探头基本结构753.2 超声探头主要技术参数773.3 超声探头类型843.4 超声相控阵探头相关参数863.4.1 超声相控阵探头类型863.4.2 超声相控阵探头常见工作模式873.5 超声相控阵探头特有技术参数883.6 超声相控阵探头特有性能90第4章 超声相控阵仪器924.1 超声检测仪技术性能924.2 超声相控阵仪器主要性能964.2.1 超声相控阵仪器功能模块964.2.2 延时聚焦法则数974.2.3 超声相控阵仪器扫查模式994.2.4 延时控制器1014.2.5 超声相控阵发射与接收模块1014.3 超声相控阵关键技术参数102第5章 超声相控阵设备综合性能测试1085.1 超声相控阵设备灵敏度综合性能测试1085.1.1 各通道灵敏度一致性测试1085.1.2 灵敏度余量测试1095.1.3 相控阵ACG/TCG补偿误差测试1105.1.4 相控阵垂直线性测试1125.1.5 TCG/ACG补偿增益溢出测试1135.2 超声相控阵信号显示综合性能测试1145.2.1 定位误差测量1145.2.2 显示分辨力测试1145.3 超声相控阵聚焦法则基本测试1175.3.1 超声相控阵角度偏转能力及精度测试1175.3.2 超声相控阵聚焦能力测试1185.4 超声波声场测试1205.5 超声相控阵综合性能测试时机122第6章 超声相控阵检测基本工艺1246.1 制订检测工艺基本流程1246.2 根据被检测工件信息确定检测方式1246.3 超声相控阵探头选择1266.3.1 探头类型的选择1266.3.2 探头扫查方式的选择1276.3.3 相控阵探头参数的选择1296.4 超声相控阵仪器选择1306.5 设计加工标准试块及对比试块1356.6 超声相控阵仪器设置1376.6.1 探头设置1376.6.2 被检测工件设置1386.6.3 超声相控阵扫查模式设置1396.6.4 发射与接收设置1416.7 定位校准1426.8 TCG/ACG 深度校准和角度校准1456.9 扫查检测工艺1476.10 缺陷图像分析及测量1526.10.1 扇形扫查图像分析1526.10.2 线性电子扫查图像分析1556.10.3 C扫描图像分析1616.11 缺陷评判1636.12 检测报告166第7章 横波扇形扫查检测焊接接头基本工艺1687.1 焊接概述1687.2 焊缝中常见的内部缺陷1697.3 焊接接头形式1737.3.1 对接接头1737.3.2 T形接头1747.3.3 角接接头1757.4 焊接接头质量检测及评判方法1767.5 横波扇形扫查探头选择及仪器设置1787.5.1 焊接接头超声相控阵检测探头选择1787.5.2 焊接接头超声相控阵检测仪器基本设置1797.6 焊接接头各缺陷检测方法1827.6.1 裂纹检测方法1827.6.2 未熔合检测方法1867.6.3 未焊透检测方法1887.6.4 内部体积状缺陷检测方法1897.7 焊缝检测超声相控阵基本校准1907.8 焊缝检测扫查方式1917.9 其他工艺项目1947.10 评判验收1957.10.1 基于缺陷长度及自身高度评判1957.10.2 基于缺陷长度与幅值评判验收标准1997.11 检测报告2017.12 横波扇形扫查其他检测应用202第8章 纵波线性垂直扫查检测基本工艺2038.1 纵波线性垂直扫查检测缺陷类型2038.2 纵波线性垂直扫查探头选择2058.3 纵波线性垂直扫查对相控阵仪器的要求2068.4 纵波线性垂直扫查仪器基本设置2078.5 纵波线性垂直扫查基本校准2088.6 扫查检测模式2098.7 线性垂直扫查关键性能2118.8 检测结果分析2148.9 检测报告215第9章 纵波扇形扫查检测基本工艺2169.1 纵波扇形扫查检测应用2169.2 纵波扇形扫查探头选择2189.3 纵波扇形扫查相控阵仪器要求2199.4 纵波扇形扫查相控阵仪器基本设置2199.5 纵波扇形扫查基本校准2209.6 纵波