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第1章 超声检测的物理基础1

1.1机械振动与机械波1

1.1.1机械振动1

1.1.2机械波2

1.2超声波4

1.2.1超声波的波型4

1.2.2超声波的波形7

1.2.3连续波与脉冲波8

1.2.4超声波的传播速度9

1.2.5超声场的特征量12

1.2.6幅度的分贝表示14

1.3超声波的界面上的行为15

1.3.1垂直入射到平界面上的反射和透射15

1.3.2垂直入射到薄层平界面上的反射和透射19

1.3.3倾斜入射到平界面上的反射、折射和波型转换20

1.3.4端角反射26

1.3.5入射到曲界面上的反射和透射27

1.3.6超声波的波动性29

1.3.7超声波的传播衰减31

1.4声场33

1.4.1圆盘声源的声场33

1.4.2聚焦声源的声场38

1.4.3斜探头发射的横波声场40

1.5规则反射体回波声压41

1.5.1大平面反射体41

1.5.2圆形平面和方形平面的反射42

1.5.3圆柱形反射体42

1.5.4球形反射体43

第2章 超声检测设备44

2.1超声检测仪44

2.1.1超声检测仪的分类44

2.1.2 A型显示超声检测仪45

2.1.3 B型超声检测仪50

2.1.4 C型超声检测仪50

2.1.5数字超声检测仪50

2.1.6数字测厚仪52

2.2超声波探头52

2.2.1压电效应52

2.2.2压电材料53

2.2.3压电晶片的主要参数53

2.2.4探头基本结构和作用55

2.2.5探头的类型56

2.2.6延迟块59

2.2.7连接电缆59

2.3试块59

2.3.1试块的作用60

2.3.2试块的分类61

2.4耦合剂64

2.4.1耦合剂的作用64

2.4.2常用的耦合剂64

2.5超声检测仪和探头的性能65

2.5.1超声检测仪的性能65

2.5.2探头的性能66

2.5.3超声检测仪和探头的组合性能67

第3章 超声检测技术69

3.1检测技术分类与特点69

3.1.1脉冲反射法和透射法70

3.1.2直射声束法与斜射声束法72

3.1.3单探头法与双探头法74

3.1.4接触法和液浸法75

3.2基本参数的选择原则76

3.2.1对检测对象的了解77

3.2.2入射方向和入射面的选择77

3.2.3检测频率的选择77

3.2.4仪器的选择78

3.2.5探头的选择78

3.2.6参考试块的选择79

3.2.7耦合剂的选择80

3.2.8扫查的要求80

3.3直射纵波检测技术80

3.3.1直射纵波反射法的种类80

3.3.2时基线的调整82

3.3.3检测灵敏度的调整83

3.3.4扫查方法87

3.3.5缺陷位置的确定88

3.3.6缺陷尺寸的评定88

3.3.7侧壁对检测灵敏度及缺陷定位的影响92

3.3.8其他非缺陷回波的判定94

3.4斜射横波检测技术96

3.4.1检测的准备96

3.4.2时基线的调整98

3.4.3检测灵敏度的调整100

3.4.4扫查方法100

3.4.5缺陷位置的确定101

3.4.6缺陷尺寸的评定102

3.4.7缺陷定位时应该考虑的因素102

3.4.8侧壁界面对检测灵敏度的影响102

3.5水浸法检测技术103

3.5.1水浸检测系统103

3.5.2直射声束和聚焦声束的应用104

3.6表面波检测技术107

3.6.1表面波的产生108

3.6.2时基线及检测灵敏度的调整108

3.6.3缺陷的检测109

3.7兰姆波检测技术109

3.8影响缺陷回波高度的因素109

3.8.1缺陷形状的影响110

3.8.2缺陷取向的影响110

3.8.3缺陷性质的影响111

3.8.4缺陷表面粗糙度111

3.8.5缺陷回波指向性的影响111

3.9声速与厚度测量111

3.9.1声速的测量111

3.9.2厚度的测量114

3.10其他检测技术115

3.10.1空气耦合技术115

3.10.2爬波检测技术116

3.10.3衍射声时（TOFD）技术117

3.10.4相控阵扫描检测技术118

第4章 声振检测技术121

4.1敲击（TAP）法121

4.1.1检测原理121

4.1.2检测设备122

4.1.3检测方法及适用范围123

4.2机械阻抗（MIA）法124

4.2.1检测原理124

4.2.2检测设备125

4.2.3检测方法及适用范围129

4.2.4涡—声法129

4.3谐振法131

4.3.1检测原理131

4.3.2检测设备131

4.3.3检测方法及适用范围133

第5章 金属材料制件品的检测136

5.1铸件检测136

5.1.1制造方法及常见缺陷136

5.1.2检测特点136

5.1.3常用检测技术136

5.1.4参考标准及评价137

5.2锻件检测138

5.2.1制造方法及常见缺陷138

5.2.2检测特点138

5.2.3常用检测技术139

5.2.4常见类型锻件的检测139

5.2.5参考标准及评价140

5.3板材检测141

5.3.1制造方法及常见缺陷141

5.3.2厚板常用检测技术141

5.3.3薄板常用检测技术142

5.3.4参考标准及评价146

5.4管材检测146

5.4.1制造方法及常见缺陷146

5.4.2常用检测技术146

5.4.3参考标准及评价150

5.5棒材检测150

5.5.1制造方法及常见缺陷150

5.5.2常用检测技术150

5.5.3参考标准及评价152

5.6焊接接头的检测152

5.6.1焊接工艺及常见缺陷152

5.6.2板对接焊缝检测153

5.6.3 T形焊缝检测158

5.6.4参考标准及评价159

5.6.5干扰信号和固定回波的判别160

5.7金属材料及其热工艺对声传播的影响161

5.7.1变形金属材料的声传播特性161

5.7.2热加工工艺对声传播特性的影响162

第6章 飞机维修检测165

6.1超声检测特点165

6.2紧固件的检测166

6.2.1紧固件（原位状态）的检测166

6.2.2紧固件（拆下状态）的检测167

6.3结构件裂纹检测167

6.3.1紧固件孔周围裂纹检测167

6.3.2接头凸耳内壁裂纹检测173

6.3.3枢轴销裂纹检测176

6.4利用回波相位判断材料性质177

6.5厚度测量177

6.6参考标准及评价180

6.7应用实例180

6.7.1检测B737型飞机PCU液力总管内壁铬层180

6.7.2 B737型飞机178站位隔框腹板裂纹检测182

6.7.3 B737型飞机襟翼滑架芯轴检测184

6.7.4相控阵检测蒙皮搭接处裂纹186

第7章 发动机维修检测189

7.1方法和技术189

7.1.1纵波190

7.1.2横波190

7.1.3表面波190

7.1.4 C扫描190

7.2参考标准及评价190

7.3应用实例190

7.3.1 CF6-50发动机涡轮中介机匣后安装边圆周焊缝裂纹检查190

7.3.2 PWJT9D发动机风扇叶片前后缘焊修区裂纹检查192

7.3.3 RB211发动机风扇叶片超声波检查193

7.3.4 V2500发动机HPC第4级叶片根部裂纹检查197

第8章 复合材料与胶接结构的检测200

8.1复合材料与胶接结构200

8.1.1复合材料种类及特点200

8.1.2胶接结构及特点201

8.1.3使用中常见缺陷202

8.2超声检测特点203

8.3蜂窝结构的检测205

8.3.1透射法205

8.3.2脉冲回波法208

8.4层板结构的检测209

8.4.1脉冲回波法209

8.4.2透射法213

8.5超声检测应用实例215

8.5.1 B767型飞机升降舵面板检测215

8.5.2空气耦合技术检测B777型飞机主起落架舱门雷达板216

8.6声振检测应用实例218

8.6.1一般蜂窝胶接结构的检测218

8.6.2 B737型飞机发动机消音板内整流罩胶接检测219

8.6.3谐振法（高频）检测B777型飞机主起落架舱门隔热层和雷达板222

第9章 超声检测标准、规范和程序224

9.1超声检测标准224

9.1.1标准分类224

9.1.2相关标准简介225

9.1.3超声检测方法标准内容227

9.2超声检测规范228

9.2.1波音规范228

9.2.2其他规范229

9.3超声检测程序229

9.3.1飞机结构检测程序229

9.3.2发动机零件检测程序230

9.3.3附件检测程序230

9.4超声检测程序的编制230

9.4.1程序编制要求230

9.4.2程序编制实例231

第10章 实验239

第一部分 仪器系统性能的测定239

实验1水平线性的测定239

实验2垂直线性的测定240

实验3分贝调节器准确度的测定241

实验4动态范围的测定242

实验5纵波直射单探头近场长度的测定242

实验6分辨力的测定243

实验7灵敏度和信噪比的测定245

实验8探头性能测试246

第二部分 纵波检测248

实验9时间基线的校准及缺陷深度的测定248

实验10检测灵敏度的调整249

实验11传输损失值的测定250

第三部分 横波检则251

实验12斜探头入射点和折射角的测定251

实验13零点校正与时间基线按声程的校准252

第四部分 其他实验253

实验14机械阻抗法测试253

第五部分 实验用部分试块示意图257