本書詳細介紹了超聲檢測理論基礎(chǔ)，超聲相控陣?yán)碚摶A(chǔ)，超聲相控陣探頭與儀器，超聲相控陣設(shè)備綜合性能測試；同時，為加強工程實踐應(yīng)用，本書重點介紹了超聲相控陣檢測基本工藝，特別以橫波扇形掃查檢測焊接接頭為例詳細說明了制訂具體檢測工藝時需要考慮的因素及細節(jié)，分別介紹了超聲相控陣橫波扇形掃查、縱波線性垂直掃查、縱波扇形掃查三種檢測應(yīng)用中需要考慮的工藝細節(jié)。
本書可供高等院校無損檢測與儀器類相關(guān)專業(yè)學(xué)生及超聲相控陣技術(shù)培訓(xùn)班學(xué)員使用，也可供從事無損檢測的技術(shù)人員、與無損檢測技術(shù)相關(guān)的科研人員及設(shè)計人員參考。
成熟的便攜式超聲相控陣檢測儀在國際上于2006年左右推出，隨著便攜式超聲相控陣檢測儀的面世，超聲相控陣檢測技術(shù)真正開始應(yīng)用于工業(yè)檢測領(lǐng)域，超聲相控陣檢測儀的便攜化極大地提高了超聲相控陣檢測技術(shù)的應(yīng)用范圍。經(jīng)過十幾年的發(fā)展，超聲相控陣檢測技術(shù)在工業(yè)檢測領(lǐng)域越來越成熟，應(yīng)用范圍也越來越廣。國內(nèi)外陸續(xù)發(fā)布了一些超聲相控陣檢測技術(shù)應(yīng)用標(biāo)準(zhǔn)，超聲相控陣檢測技術(shù)是超聲檢測技術(shù)的發(fā)展趨勢，對于一些檢測應(yīng)用，超聲相控陣檢測技術(shù)將會逐漸替代常規(guī)超聲檢測技術(shù)及其他一些檢測技術(shù)。
超聲相控陣檢測技術(shù)是非常重要的無損檢測技術(shù)，然而目前國內(nèi)還鮮有系統(tǒng)全面介紹超聲相控陣檢測技術(shù)的書籍，特別是從工程檢測應(yīng)用角度系統(tǒng)介紹超聲相控陣檢測技術(shù)的教材。這造成很多檢測人員無法真正深入了解超聲相控陣檢測技術(shù)，無法充分發(fā)揮超聲相控陣檢測技術(shù)的優(yōu)勢及避免超聲相控陣檢測技術(shù)的局限性，嚴(yán)重制約了超聲相控陣檢測技術(shù)的發(fā)展，使超聲相控陣檢測技術(shù)無法真正發(fā)揮其應(yīng)有的價值�；谶@種現(xiàn)狀，筆者選擇從工程檢測應(yīng)用角度編著了此書。
本書沒有抽象難懂的理論，而是通過通俗易懂的語言及大量圖形圖像加以介紹。希望本書能夠幫助無損檢測人員系統(tǒng)地了解超聲相控陣檢測技術(shù)，并指導(dǎo)其開展超聲相控陣檢測工作。本書在內(nèi)容上詳細介紹了超聲檢測理論基礎(chǔ)，超聲相控陣?yán)碚摶A(chǔ)，從工程檢測應(yīng)用角度介紹了超聲相控陣設(shè)備及其性能對檢測應(yīng)用的影響，以及超聲相控陣設(shè)備綜合性能測試方法；本書還系統(tǒng)介紹了制訂超聲相控陣檢測工藝的基本流程及需要注意的細節(jié)，針對不同的檢測應(yīng)用以示例的形式介紹了相應(yīng)的檢測工藝流程及差異。
國內(nèi)外同行的研究文獻和作者所在南昌航空大學(xué)無損檢測技術(shù)教育部重點實驗室的工作為本書的編著提供了很好的素材。感謝陸銘慧教授、李秋鋒教授、陳振華博士、陳堯博士、石文澤博士等實驗室同事，感謝研究生鄧丹、勞巾潔、劉志浩、劉書宏、汪良華、溫姣玲、甘勇等為本書部分資料收集和驗證所做的工作。
本書的出版得到了南昌航空大學(xué)測控技術(shù)與儀器一流本科專業(yè)建設(shè)點項目的資助，部分內(nèi)容受國家自然科學(xué)基金項目（12064001、51705232）的資助，在此一并表示感謝。
由于筆者水平所限，書中難免有一些錯誤及不妥之處，殷切希望廣大讀者及同仁提出寶貴意見。
盧超鐘德煌
盧超，工學(xué)博士、二級教授，兼職博士生導(dǎo)師，國防特色學(xué)科帶頭人，江西省主要學(xué)術(shù)學(xué)科與技術(shù)帶頭人，江西省研究生導(dǎo)師，中國機械工程學(xué)會無損檢測分會副主任委員，中國機械工業(yè)教育協(xié)會儀器科學(xué)與技術(shù)學(xué)科教學(xué)委員會委員。歷任南昌航空大學(xué)無損檢測技術(shù)教育部重點實驗室常務(wù)副主任、測試與光電工程學(xué)院院長等職，現(xiàn)任贛南師范大學(xué)黨委書記、校長。講授聲學(xué)檢測技術(shù)、智能儀器、超聲成像檢測等課程。科研方向為無損檢測技術(shù)、自動化檢測與儀器，發(fā)表學(xué)術(shù)論文160余篇，獲國家發(fā)明專利授權(quán)12項，參與起草國家和行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)3項。曾獲江西省教學(xué)成果（本科）一等獎、江西省教學(xué)成果（研究生）二等獎、江西省科學(xué)技術(shù)進步一等獎、中國產(chǎn)學(xué)研合作創(chuàng)新成果一等獎。
鐘德煌，無損檢測專業(yè)碩士研究生，貝克休斯便攜式超聲檢測技術(shù)總監(jiān)，中國機械工程學(xué)會無損檢測分會超聲專業(yè)委員會委員，中國特種設(shè)備檢驗協(xié)會檢測技術(shù)應(yīng)用與評價工委會委員，全國無損檢測標(biāo)準(zhǔn)化技術(shù)委員會超聲技術(shù)專家，NB/T 47013.15相控陣超聲檢測技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)編委會委員。曾參與1項超聲相控陣國際標(biāo)準(zhǔn)的修訂，參與多項國內(nèi)超聲檢測相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)的修訂。自2007年從南昌航空大學(xué)畢業(yè)參加工作以來，一直從事超聲檢測理論及應(yīng)用方面的研究，特別對超聲相控陣檢測技術(shù)有深入研究，具有豐富的工程檢測經(jīng)驗。
序
前言
第1章 超聲檢測理論基礎(chǔ)1
1.1 超聲波及其頻率特性1
1.1.1 超聲波的產(chǎn)生1
1.1.2 超聲波頻率及帶寬1
1.2 超聲波的傳播3
1.2.1 超聲波的傳播類型3
1.2.2 超聲波的疊加5
1.2.3 超聲波的波型6
1.2.4 超聲波的傳播速度與波長7
1.2.5 超聲波的物理特性8
1.3 超聲波在界面的反射和透射10
1.3.1 超聲波垂直入射的反射和透射10
1.3.2 超聲波斜入射的反射特性12
1.3.3 超聲波斜入射的聲壓分布15
1.3.4 超聲波邊緣衍射特性21
1.3.5 特殊界面超聲波反射特性23
1.4 超聲波聲場26
1.4.1 圓形晶片超聲波聲場26
1.4.2 方形晶片超聲波聲場31
1.4.3 有延遲塊聲場33
1.4.4 聚焦聲場35
1.4.5 平面反射聲壓36
1.4.6 曲面反射聲壓38
1.5 超聲波當(dāng)量定量39
1.5.1 計算法定量39
1.5.2 距離波幅曲線定量42
1.5.3 距離增益當(dāng)量曲線定量43
1.5.4 超聲波衰減45
1.5.5 超聲波衰減系數(shù)測量48
第2章 超聲相控陣?yán)碚摶A(chǔ)51
2.1 超聲相控陣技術(shù)基本原理51
2.2 超聲相控陣超聲信號53
2.2.1 超聲相控陣探頭聲場53
2.2.2 超聲相控陣信號合成54
2.2.3 超聲相控陣信號顯示54
2.3 超聲相控陣信號顯示模式56
2.3.1 相控陣扇形掃查56
2.3.2 線性電子掃查57
2.3.3 C掃描顯示62
2.4 超聲相控陣靈敏度修正65
2.4.1 扇形掃查靈敏度修正65
2.4.2 線性掃查靈敏度修正68
2.5 超聲相控陣技術(shù)關(guān)鍵性能69
第3章 超聲相控陣探頭75
3.1 超聲探頭基本結(jié)構(gòu)75
3.2 超聲探頭主要技術(shù)參數(shù)77
3.3 超聲探頭類型84
3.4 超聲相控陣探頭相關(guān)參數(shù)86
3.4.1 超聲相控陣探頭類型86
3.4.2 超聲相控陣探頭常見工作模式87
3.5 超聲相控陣探頭特有技術(shù)參數(shù)88
3.6 超聲相控陣探頭特有性能90
第4章 超聲相控陣儀器92
4.1 超聲檢測儀技術(shù)性能92
4.2 超聲相控陣儀器主要性能96
4.2.1 超聲相控陣儀器功能模塊96
4.2.2 延時聚焦法則數(shù)97
4.2.3 超聲相控陣儀器掃查模式99
4.2.4 延時控制器101
4.2.5 超聲相控陣發(fā)射與接收模塊101
4.3 超聲相控陣關(guān)鍵技術(shù)參數(shù)102
第5章 超聲相控陣設(shè)備綜合性能測試108
5.1 超聲相控陣設(shè)備靈敏度綜合性能測試108
5.1.1 各通道靈敏度一致性測試108
5.1.2 靈敏度余量測試109
5.1.3 相控陣ACG/TCG補償誤差測試110
5.1.4 相控陣垂直線性測試112
5.1.5 TCG/ACG補償增益溢出測試113
5.2 超聲相控陣信號顯示綜合性能測試114
5.2.1 定位誤差測量114
5.2.2 顯示分辨力測試114
5.3 超聲相控陣聚焦法則基本測試117
5.3.1 超聲相控陣角度偏轉(zhuǎn)能力及精度測試117
5.3.2 超聲相控陣聚焦能力測試118
5.4 超聲波聲場測試120
5.5 超聲相控陣綜合性能測試時機122
第6章 超聲相控陣檢測基本工藝124
6.1 制訂檢測工藝基本流程124
6.2 根據(jù)被檢測工件信息確定檢測方式124
6.3 超聲相控陣探頭選擇126
6.3.1 探頭類型的選擇126
6.3.2 探頭掃查方式的選擇127
6.3.3 相控陣探頭參數(shù)的選擇129
6.4 超聲相控陣儀器選擇130
6.5 設(shè)計加工標(biāo)準(zhǔn)試塊及對比試塊135
6.6 超聲相控陣儀器設(shè)置137
6.6.1 探頭設(shè)置137
6.6.2 被檢測工件設(shè)置138
6.6.3 超聲相控陣掃查模式設(shè)置139
6.6.4 發(fā)射與接收設(shè)置141
6.7 定位校準(zhǔn)142
6.8 TCG/ACG 深度校準(zhǔn)和角度校準(zhǔn)145
6.9 掃查檢測工藝147
6.10 缺陷圖像分析及測量152
6.10.1 扇形掃查圖像分析152
6.10.2 線性電子掃查圖像分析155
6.10.3 C掃描圖像分析161
6.11 缺陷評判163
6.12 檢測報告166
第7章 橫波扇形掃查檢測焊接接頭基本工藝168
7.1 焊接概述168
7.2 焊縫中常見的內(nèi)部缺陷169
7.3 焊接接頭形式173
7.3.1 對接接頭173
7.3.2 T形接頭174
7.3.3 角接接頭175
7.4 焊接接頭質(zhì)量檢測及評判方法176
7.5 橫波扇形掃查探頭選擇及儀器設(shè)置178
7.5.1 焊接接頭超聲相控陣檢測探頭選擇178
7.5.2 焊接接頭超聲相控陣檢測儀器基本設(shè)置179
7.6 焊接接頭各缺陷檢測方法182
7.6.1 裂紋檢測方法182
7.6.2 未熔合檢測方法186
7.6.3 未焊透檢測方法188
7.6.4 內(nèi)部體積狀缺陷檢測方法189
7.7 焊縫檢測超聲相控陣基本校準(zhǔn)190
7.8 焊縫檢測掃查方式191
7.9 其他工藝項目194
7.10 評判驗收195
7.10.1 基于缺陷長度及自身高度評判195
7.10.2 基于缺陷長度與幅值評判驗收標(biāo)準(zhǔn)199
7.11 檢測報告201
7.12 橫波扇形掃查其他檢測應(yīng)用202
第8章 縱波線性垂直掃查檢測基本工藝203
8.1 縱波線性垂直掃查檢測缺陷類型203
8.2 縱波線性垂直掃查探頭選擇205
8.3 縱波線性垂直掃查對相控陣儀器的要求206
8.4 縱波線性垂直掃查儀器基本設(shè)置207
8.5 縱波線性垂直掃查基本校準(zhǔn)208
8.6 掃查檢測模式209
8.7 線性垂直掃查關(guān)鍵性能211
8.8 檢測結(jié)果分析214
8.9 檢測報告215
第9章 縱波扇形掃查檢測基本工藝216
9.1 縱波扇形掃查檢測應(yīng)用216
9.2 縱波扇形掃查探頭選擇218
9.3 縱波扇形掃查相控陣儀器要求219
9.4 縱波扇形掃查相控陣儀器基本設(shè)置219
9.5 縱波扇形掃查基本校準(zhǔn)220
9.6 縱波
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