Page 122 - 公路工程检测技术及施工管理

公路工程检测技术及施工管理
Inspection Technology and Construction Management of Highway Engineering

面上，由于逆压电效应的结果，压电晶体片会在厚度方向上产生持续的伸缩变
形，形成了机械振动。若压电晶体片与工件表面有良好的耦合时，机械振动就以
超声波形式传播进入被检工件，这就是超声波的产生。反之，当压电晶体片受到

超声波作用而发生伸缩变形时，正压电效应的结果会使压电晶体片两表面产生具
有不同极性的电荷，形成超声频率的高频电压，以回波电信号的形式经探伤仪显
示，这就是超声波的接收。
（2）超声波射入异质界面时发生反射、折射、透射以及波形转换

当超声波从一种介质垂直入射到第二种介质上时，能量的部分被反射而形
成与入射方向相反的反射波，其余能量则透过界面产生与入射波方向相同的透射
波。超声波反射能量W反与入射能量W入之比称之为超声波能量的反射系数K，
即K=W反/W入。若超声波由一种介质倾斜入射到另一种介质时，在异质界面上

将会产生波的反射和折射，并产生波形转换。不同波形的入射角、反射角、折射
角的关系遵循几何光学的原理。超声波在异质界面上的反射是很严重的，超声波
探伤中能探测到的缺陷尺寸为λ/2。
（3）超声波具有可穿透物质和在物质中衰减的特性

超声波的能量很大，穿透能力较强。超声波在大多数介质中，尤其在钢等金
属材料中传播时，传输损失少，传播距离最大可以达到数米远。
超声波在一种介质里传播时，它的能量会伴随传播距离增加而渐渐减弱。在
金属材料的超声波探伤中，引起超声波衰减的原因主要是散射，其声压按负指数

规律衰减，其规律如下：
P X =P 0 e-αx
式中：P X ——离压电晶体片表面为X处的声压（Pa）；
P 0 ——超声波原始声压（Pa）；

e——自然对数的底；
α——金属材料的衰减系数（dB/m）；
x——超声波在金属材料中传播的距离（m）。
（4）检测过程

借助支架，延伸到规定探伤的部位；一般将探伤位置定为：受拉构件中最易
发生裂纹的地方；用工具将待探位置清理干净，然后涂抹化学浆液；使用超声波
探伤仪器，将探头放于待探位置进行扫描探伤；用明显的记号标记裂纹位置（例

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