超聲無損檢測是一種多功能的技術(shù)，它能應(yīng)用于各種材料分析應(yīng)用。在厚度測量、探傷、以及聲學(xué)成像方面雖然超聲無損檢測可能更為人所知，高頻聲波也可用于分辨和評定固體和液體的基本的機(jī)械、結(jié)構(gòu)、或者復(fù)合性能。超聲材料分析基于一個基本的物理原理：任意一個波的運(yùn)都受到它傳播路徑上的媒質(zhì)的影響。因此，改變四個易于測量參數(shù)中的一個或者多個

原理：超聲波NDT采用20 KHz到100 MHz的頻率范圍，大多數(shù)工作在500 KHz到20 MHz之間進(jìn)行。不管振動是縱波還是橫波模式一般都被采用，同樣的在一些*應(yīng)用中采用表面（瑞利）波和板（蘭姆）波。由于短波長在它們穿透的介質(zhì)中更容易響應(yīng)變化，許多材料分析應(yīng)用受益于使用測試件支持的高頻率。生脈沖通常通過已經(jīng)聲耦合到被測材料上的壓電探頭產(chǎn)生和接收。在大多數(shù)案例中，單個探頭偶喝道被測件的一側(cè)，同時(shí)提供發(fā)射和接收（脈沖/回波模式），雖然在一些高衰減和散射材料的情況下，分開發(fā)射和接收探頭在部件的相對側(cè)被使用（穿透模式）。一個聲波產(chǎn)生通過激發(fā)探頭，用電壓脈沖或者持續(xù)波刺激的方式。聲波穿過被測材料，要么從另一側(cè)發(fā)射會生源點(diǎn)（脈沖/回波），要么被改點(diǎn)的另一個探頭吸收（通過傳輸）。接收到的信號隨后被放大和分析。多種商業(yè)儀器可用于這個目的，采用模擬和數(shù)字信號處理。

相對其他材料分析方法，超聲波測試的重大突破是它可以經(jīng)常的在線或者離線進(jìn)行。高頻聲波可以經(jīng)常順利的發(fā)射進(jìn)或者出移動的材料，不需要直接接觸，使用水浴或者水流作為耦合劑。測量也可以在密閉容器內(nèi)進(jìn)行，通過耦合聲波能量穿透壁。因?yàn)槁暡ù┩笢y試塊，材料性能被整體測量，而不是只在表面。通過使用選擇的閘門來分析多層結(jié)構(gòu)，多種材料結(jié)構(gòu)的一層有時(shí)候是有可能的。

典型的測量參數(shù)典型的為以下的一個或者更多：

1.聲速/脈沖傳播時(shí)間：聲速通常是*容易測量的超聲波參數(shù)。聲波在純介質(zhì)中的速度直接的涉及彈性模量和密度；不管彈性或者密度的變化都會影響脈沖通過一個給定厚度試塊的傳播時(shí)間。加之，不均勻性的變化程度也可能對聲速有影響。

2.衰減：聲波能量在不同的材料中以不同的速度被吸收或者衰減，以一種復(fù)雜的方式交互式的被密度，硬度，粘性和分子結(jié)構(gòu)所影響。在一個給定材料中衰減通常隨頻率的增加而增加。

3.散射：聲波從不同材料的分界面反射回來。顆粒結(jié)構(gòu)，纖維定向作用，多孔性，粒子濃度的改變，和其他微觀結(jié)構(gòu)的變化能影響散射信號幅度，方向和頻譜。散射影響可以間接地通過觀察底面回波或者穿透信號的幅度變化來監(jiān)視。

4.頻譜：**材料趨向于一定程度上作為一個低通道濾波器，相對低頻部分，更多的消弱或者散射寬帶聲波的高頻部分。因此，選擇的穿過被測材料的寬帶脈沖*頻率部分的變化分析可以跟蹤上面描述的衰減和散射的綜合影響。

在一些超聲應(yīng)用中，超聲波數(shù)據(jù)，譬如速度可以直接用來計(jì)算性能，譬如彈性模量。在其他應(yīng)用中，超聲波測試是一種對比技術(shù)，為了對給定的應(yīng)用建立一個測試協(xié)議，就必須要用試驗(yàn)的方法評價(jià)參考標(biāo)準(zhǔn)塊，以再現(xiàn)定量的材料情形范圍。由于這樣的標(biāo)準(zhǔn)，記錄怎樣聲波傳播參數(shù)隨*的材料性能變化而變化成為可能，然后根據(jù)時(shí)基信息，鑒定或者預(yù)報(bào)測試樣塊中相似的改變成為可能。

設(shè)備：很多超聲波儀器都可以用于材料分析應(yīng)用。聲速可以通過簡單的手持式超聲波測厚儀來測量，同時(shí)聲速，衰減和散射影響都可以用現(xiàn)代化的數(shù)字式探傷儀來觀察。脈沖發(fā)生/接收器配以適當(dāng)?shù)妮o助設(shè)備和有軟件支持的超聲波成像系統(tǒng)可以用來**這些性能，同時(shí)也可以進(jìn)行頻譜分析測試。需要關(guān)于*應(yīng)用儀器和探頭的推薦信息，請聯(lián)系我們。

應(yīng)用：下面是一些*材料分析應(yīng)用的概述，超聲波技術(shù)被使用及證明。廣泛的討論，同樣的這個科目的一個參考書目，可以在ASNT1和Lynnworth2中找到。**書都推薦作為進(jìn)一步的詳細(xì)信息來源，關(guān)于測試程序和*儀器需求。

彈性模量：純的，非分散材料的楊氏模量和剪切模量可以通過縱波聲速和橫波聲速（結(jié)合材料密度）來計(jì)算。使用波導(dǎo)經(jīng)常允許在高溫下測量。

鑄鐵的結(jié)核狀態(tài)：鑄鐵的石墨濃度和它的外形和形態(tài)可以通過速度測量來定量。

環(huán)氧和混凝土的**率：當(dāng)它們硬化時(shí)這些材料的聲速會改變；因此聲速測量可以關(guān)聯(lián)**程度?；炷翜y試通常需要接近**側(cè)用于穿透耦合。

液體濃度：在給定的溫度下不同聲速的兩種液體混合比例可以關(guān)聯(lián)到溶液的聲速。

泥漿密度：泥漿的液體/固體混合比例，像在給定溫度下鉆探泥漿和紙漿可以關(guān)聯(lián)到聲速和/或衰減。

陶瓷密度：綠色或者燒制陶瓷的密度均勻可以依靠聲速測量來檢驗(yàn)。

食品：很多的測試已經(jīng)被報(bào)告，包括雞蛋和馬鈴薯的年限，水果的成熟度，牛肉的脂肪含量，牛奶固體物的百分?jǐn)?shù)。通常這些測試都是非破壞和非污染的。

塑料聚合：在塑料和其他聚合物中，分子結(jié)構(gòu)變化，比如聚合鏈的長度或者方向，經(jīng)常導(dǎo)致相應(yīng)的在聲速和/或衰減上的變化。

粒子或氣孔大小和分配：在固體或液體媒質(zhì)中的粒子或氣孔的大小或分布將影響散射聲波的幅度和頻率。


金屬中的晶粒大小：在鋼中、鑄鐵、鋁以及其他金屬晶粒大小或方向性的改變將導(dǎo)致散射超聲的幅度、方向、和/或頻率范圍的改變。

固體不同軸向的各向異性：固體中聲速、散射、和/或衰減的變化可用于鑒定和評定各向異性。


在鋼中容器淬水的深度：高頻橫波反向散射技術(shù)可用于測量容器淬水的深度。

溫度測量：通過監(jiān)控在一種參考煤質(zhì)中聲速的變化，超聲溫度測量法已經(jīng)用于測量**溫度（超出3，000攝氏度）