基于NI LabVIEW的超声波检测模拟系统设计研究(2)
无损检测是在不损坏工件或原材料工作状态的前提下，对被检验不见的表面和内部质量进行检查的一种检测手段，Nondestructive Testing（缩写NDT）。
当今国内有关的超声波检测标准为JB/T4730.3，GB/T11345-1989
超声波是频率大于 20 kHz 的一种机械波（相对于频率范围在 20 Hz ～ 20 kHz 的声波而言）。超声检测用的超声波，其频率范围一般在 0.25 MHz ～ 15 MHz 之间。用于金属材料超声检测的超声波，其频率范围通常在 0.5 MHz ～ 10 MHz 之间；而用于普通钢铁材料超声检测的超声波，其频率范围通常为 1 MHz ～ 5 MHz。
超声波具有众多与众不同的特性，如：声束指向性好（能量集中）；声压声强大（能量高），传播距离远；穿透能力强；在界面处会产生反射、透射（或折射）和波型转换，以及产生衍射等。
通常，超声检测采用了不同的技术：
——按波源不同可分为：连续波、脉冲波；
——按波型不同可分为：纵波、横波、表面波、板波、爬波；
——按接收方式不同可分为：回波（反射）、穿透；
——按耦合方式不同可分为：接触式、液浸式；
——按探头数不同可分为：单探头、双探头、多探头。
超声相控阵检测技术的应用始于20 世纪60 年代,目前已广泛应用于医学超声成像领域。由于该系统复杂且制作成本高,因而在工业无损检测方面的应用受到限制。近年来,超声相控阵技术以其灵活的声束偏转及聚焦性能越来越引起人们的重视。由于压电复合材料、纳秒级脉冲信号控制、数据处理分析、软件技术和计算机模拟等多种高新技术在超声相控阵成像领域中的综合应用,使得超声相控阵检测技术得以快速发展,逐渐应用于工业无损检测,如对气轮机叶片(根部) 和涡轮圆盘的检测、石油天然气管道焊缝检测、火车轮轴检测、核电站检测和航空材料的检测等领域。
脉冲回波（脉冲反射）技术是超声检测中最常用的一种技术，其所用的超声波是一种脉冲波，即波源振动持续时间很短（通常是微秒数量级）、仅在很短一段时间内有振幅（间歇发射）的一种机械波动。
通常，脉冲回波超声检测的过程是：由超声检测仪（亦称超声波探伤仪）产生脉冲电信号，输入到换能器（或探头）上，激励换能器的压电晶片发射脉冲超声波；超声波透射（或折射）进入被检材料或工件中，经过反射或衍射等传播变化，最终又被换能器的压电晶片所接收，再转换成电信号，输送回超声检测仪显示出来；最后，通过对显示屏进行观察，来分析和评价被检材料或工件的内部或表面质量。
1.2 理论依据
超声无损检测技术是利用物质中因由缺陷或组织结构上差异的存在而会使超声某些物理性质的物理量发生变化的现象，通过一定的检测手段米检测或测量这些缺陷。利用超声波在物体中的多种传播特性，例如反射与折射、衍射与散射、衰减以及在不同材料中的声速不同的特点，可以测量各种材料上件的尺寸、密度、内部缺陷、组织变化等。超声波检测是应用最为广泛的一种重要的无损检测技术。超声检测的基本过程如图1.2.1
图1.2.1超声检测基本过程
目前我们最常用的超声无损检测方法是超声脉冲回波法，基本原理是超声波传播到两种不同的介质(如空气和金属试件)界面时，由于两种介质的声学特性存在差异，会产生反射和透射现象。其声压反射率和透射率与两种介质的声阻抗有关。与刚体介质声阻抗相比，空气的声阻抗很小。因此超声通过固体和空气界面几乎是全反射。脉冲回波法(即A型扫描)就是通过测量超声信号往返于缺陷的反射回波的传播时间，来确定缺损和表面的距离，同时也可根据超声同波的幅度，来分析缺陷的大小。