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脉冲回波超声检测

1940
  • Floyd Firestone
技术人员在实验室对金属管道进行脉冲回波超声波检测。

(图片仅供参考)

The pulse-echo method is the foundation of most 超声波 测试过程中,换能器向材料中发射一个短促的高频声脉冲。该脉冲传播直至遇到边界或缺陷,并将部分能量反射回材料表面形成回波。同一个换能器检测该回波,并利用飞行时间计算反射体的深度,从而实现缺陷检测和厚度测量。

脉冲回波技术的工作原理很简单,就是利用声波的时序信息。一种称为脉冲接收器的专用装置会产生高压电脉冲。该脉冲被发送到换能器,换能器中包含一个压电元件,该元件会响应脉冲振动,从而产生高频超声波。该超声波在被测材料中传播。当它遇到与不同介质的界面时,就会产生脉冲。 声阻抗, such as a crack, void, or the back wall of the material, a portion of the wave’s energy is reflected.

The reflected wave, or echo, travels back to the transducer. The piezoelectric element converts this returning 声学 energy back into an electrical signal. The receiver component of the pulser-receiver amplifies this weak signal. The system’s internal clock measures the precise time elapsed between the initial pulse transmission and the reception of the echo. This is known as the ‘time-of-flight’ (ToF).

已知被测材料中的声速 (c),即可使用公式 d = (c × ToF) / 2 计算反射面的距离 (d)。除以 2 是因为测量时间包含了声波往返反射面所需的时间。结果通常以 A 扫描图的形式显示在屏幕上,该图绘制了信号幅度随时间的变化,使经过培训的操作人员能够识别内部缺陷的位置、大小和方向。

UNESCO Nomenclature: 3322
- 材料科学

类型

测试方法

中断

革命

用法

广泛使用

前体

  • 用于水下探测的声纳开发
  • 雅克·居里和皮埃尔·居里发现压电效应
  • 对固体中声波传播的基本理解
  • 制造业和基础设施对内部缺陷检测的工业需求

应用程序

  • 关键结构的焊缝检测
  • 管道和储罐的厚度测量
  • 用于器官成像的医学超声检查
  • 航空航天复合材料分层检测
  • 石油和天然气行业的腐蚀测绘

专利:

  • US2280226

潜在创新理念

  • 基于无人机的大型储罐自主厚度测量
  • 用于实时监测骨折愈合情况的植入式生物传感器
  • 使用嵌入式传感器进行 3D 金属打印的现场质量控制
  • 供房主检测墙内白蚁的手持设备
  • 超声波 systems for monitoring food and beverage levels in sealed containers
  • 市政供水系统非侵入式管道堵塞检测
  • 可穿戴 technology to monitor muscle fatigue and strain in athletes
  • 安装在高速列车上的自动轨道检查系统
  • 用于检查水下结构的海底机器人爬行器
  • 自动采摘线上水果成熟度的声学分析
相关术语:脉冲回波、超声波检测、无损检测、缺陷检测、飞行时间、换能器、反射、检验、材料测试、弗洛伊德·费尔斯通。

历史背景

脉冲回波超声检测

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(如果日期未知或不相关,例如“流体力学”,则提供其显著出现的近似估计)

第十年 周年纪念日

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