第一、超声波测厚
用超声波测量金属零件的厚度,具有测量精度高、操作简单、可连续自动检测等优点。超声波测厚常用脉冲回波法。此方法的工作原理如图所示。超声波探头与被测物体表面接触,主控制器用一定频率的脉冲信号激励压电式探头,使之产生重复的超声波脉冲。脉冲被传到被测工件另一方面时被反射回来,被同一探头接收。
第二、超声波测距
空气超声探头发射超声脉冲,到达被测物时,被反射回来,并被另一只空气超声探头所接收。测出从发射超声波脉冲到接收超声波脉冲所需的时间t,再乘以空气的声速(340m/s),就是超声脉冲在被测距离所经历的路程,除以2就得到距离。
第三、超声波测物位
存于各种容器内的液体表面高度及所在的位置称为液位;固体颗粒、粉料、块料的高度或表面所在位置称为料位。两者统称为物位。超声波测量物位是根据超声波在两种介质的分界面上的反射特性而工作的。根据发射和接收换能器的功能,超声波物位传感器可分为单换能器和双换能器两种。单换能器在发射和接收超声波时均使用一个换能器,而双换能器对超声波的发射和接收各由一个换能器担任。
超声波传感器可放置于水中,让超声波在液体中传播。由于超声波在液体中衰减比较小,所以即使产生的超声波脉冲幅度较小也可以传播。超声波传感器也可以安装在液面的上方,让超声波在空气中传播,这种方式便于安装和维修,但超声波在空气中的衰减比较厉害。如果从发射超声波脉冲开始,到接收换能器接收到反射波为止的这个时间间隔为已知,就可以求出分界面的位置,利用这种方法可以实现对物位的测量。
超声波物位传感器具有精度高、使用寿命长、安装方便、不受被测介质影响、可实现危险场所的非接触连续测量等优点。其缺点是:若液体中有气泡或液面发生波动,便会有较大的误差。在一般使用条件下,它的测量误差为士0.1% ,测量范围为10-2-104m。
第四、超声波测流量
超声波测量流体流量是利用超声波在流体中传输时,在静止流体和流动流体中的传播速度不同的特点,从而求得流体的流速和流量。图中v为被测流体的平均流速,c为超声波在静止流体中的传播速度,q为超声波传播方向与流体流动方向的夹角( 必须小于 90度),A、B 为两个超声波换能器,L为两者之间距离。超声波测流量,通常有三种方法:时差法、相位差法和频率差法。
超声波流量传感器具有不阻碍流体流动的特点,实现了非接触测量。它可测流体种类很多,不论是非导电的流体、高黏度的流体、浆状流体,只要能传输超声波的流体都可以进行测量。超声波流量计可用来对自来水、工业用水、农业用水等进行测量,还可用于下水道、农业灌溉、河流等流速的测量。
第五、超声波探伤
超声波无损探伤在工业制造中被应用,他包括穿透法探伤和反射法探伤。
穿透法探伤:是根据超声波穿透工件后能量的变化情况来判断工件内部质量。该方法采用两个超声波换能器,分别置于被测工件相对两个表面,其中一个发射超声波,另一个接收超声波。发射超声波可以是连续波,也可以是脉冲信号。当被测工件内无缺陷时,接收到的超声波能量大,显示仪表指示值大;当工件内有缺陷时,部分能量被反射,因此接收到的超声波能量小,显示仪表指示值小。根据这个变化,即可检测出工件内部有无缺陷。
反射法探伤:是根据超声波在工件中反射情况的不同来探测工件内部是否有缺陷。它又分为一次脉冲反射法和多次脉冲反射法两种。测试时,将超声波探头放于被测工件上,并在工件上来回移动进行检测。由高频脉冲发生器发出脉冲(发射脉冲T) 加在超声波探头上,激励其产生超声波。探头发出的超声波以一定速度向工件内部传播。其中,一部分超声波遇到缺陷时反射回来,产生缺陷脉冲F,另一部分超声波继续传至工件底面后也反射回来,产生底脉冲B。缺陷脉冲F和底脉冲B被探头接收后变为电脉冲,并与发射脉冲T一起经放大后,最终在显示器荧光屏上显示出来。
多次脉冲反射法是以多次底波为依据而进行探伤的方法。超声波探头发出的超声波由被测工件底部反射回超声波探头时,其中一部分超声波被探头接收,而剩下部分又折回工件底部,如此往复反射,直至声能全部衰减完为止。超声波探伤是目前应用十分广泛的无损探伤手段。它既可检测材料表面的缺陷,又可检测内部几米深的缺陷,这是x光探伤所达不到的深度。
第六、超声波清洗
当弱的声波信号作用于液体中时,会对液体产生一定的负压,即液体体积增加,液体中分子空隙加大,形成许多微小的气泡;而当强的声波信号作用于液体时,则会对液体产生一定的正压,即液体体积被压缩减小,液体中形成的微小气泡被压碎。经研究证明:超声波作用于液体中时,液体中每个气泡的破裂会产生能量极大的冲击波,相当于瞬间产生几百度的高温和高达上千个大气压的压力,这种现象被称之为“空化作用”,超声波清洗正是利用液体中气泡破裂所产生的冲击波来达到清洗和冲刷工件内外表面的作用。超声清洗多用于半导体、机械、玻璃、医疗仪器等行业。
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