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超声耦合剂知识概括

超声耦合剂知识概括

  无损超声检查中的超声探伤、超声测厚均需要用到超声波耦合剂,超声波耦合剂依据测量对象温度可以分为常温耦合剂和高温耦合剂,其中高温耦合剂作为特殊用途具有一定使用要求,价格相对比较高昂,而且不能使用其他介质替代。常温耦合剂而言就有较多的介质可以选择。关于耦合剂的作用,超声耦合是为了改善探头与工件之间声能的传递,提高超声波在探测面上的声强往复透射率。检测时在探头与工件之间施加的一层液体透声介质称为耦合剂。耦合剂的作用是排除探头与工件表面之间的空气间隙,使超声波能有效地进入工件。此外,耦合剂还有减少摩擦的作用,可减少探头的磨损。

常见的如下,耦合剂的声阻抗:

超声波检测常用的耦合剂及它们的声阻抗(Z)如表1所示:

耦合剂

机油

水玻璃

甘油

Z(×106kg/㎡)

1.28

1.5

2.17

2.43

从上表中可知,甘油声阻抗高,做耦合剂效果好,但其成本较高,而且对工件有腐蚀作用。水玻璃常用于粗糙工件检测,但清洗不方便,而且对工件也有腐蚀作用。水虽然来源广泛,常用于水浸检测,但容易使工件生锈。故在工业生产中一般常用机油作为耦合剂。


影响耦合的主要因素

影响耦合的主要因素有:耦合层厚度、耦合剂声阻抗、工件表面状态。

1)耦合层厚度的影响

耦合层厚度对耦合有较大影响,由图1可知,当耦合层厚度为λ/2的整数倍或很薄时,透声效果好,反射回波高。

2)耦合剂声阻抗的影响

耦合剂的声阻抗对耦合效果有较大影响,对于同一探测面,耦合剂声阻抗越大,耦合效果越好,反射回波越高。

例如:当表面粗糙度为100μm时,甘油的耦合回波比水的耦合回波高(67dB

3)工件表面状态对耦合的影响

①工件表面粗糙度的影响  

对于同一耦合剂,表面粗糙度越高,耦合效果越差,反射回波越低。随着粗糙度的增大,甘油和水的波高在降低。声阻抗低的耦合剂,随着粗糙度的增大,耦合效果降低越快。

②工件形状对耦合的影响  

工件形状不同,耦合效果也不一样,其中平面耦合效果好,凸曲面次之,凹曲面差。因为我们常用的探头表面为平面,与曲面接触为点接触或线接触,声强透射率低,特别是凹曲面,探头中心不接触,因此耦合效果更差。


超声耦合剂的要求,一般耦合剂应满足以下要求:

1)能润湿工件及探头表面,流动性、粘度和附着力适当,容易去除。

2)声阻抗尽量与被检材料接近,透声性能好。

3)对工件无腐蚀,对人体无害,不污染环境。

4)性能稳定,不容易变质并能长期保存。

5)来源方便,价格低廉。

更多超声相关知识请联系我们。

检查仪器导读:超声波测厚仪、铁素体含量检测仪


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