第一篇：概述超聲波

概述

超聲進入醫學臨床的半個多世紀中，初始在治療研究中緩慢起步，隨后在診斷探索中迅猛發展。40年代以前，歐洲許多科學家埋首于實驗室，一些論著的主題多局限于實驗研究，直至1949年第一屆國際超聲醫學學術會議上，才有接觸實踐的臨床治療經驗交流。隨后陸續召開的幾次國際超聲醫學學術會議上，交流的論文達到一定的深度與廣度，初步奠定了超聲治療基礎，推動了超聲治療學的發展。國內在這一領域起步較晚，直至50年代初期，始有少數醫院開展超聲治療，公開報道的文獻初見于1957年。40年來，已積累了一定數量的自己的第一手資料和比較豐富的具有中國特色的臨床經驗。90年代以來，國內相繼召開了三次全國超聲治療學術會議，論文內容較為廣泛，學術水準逐屆提高。今秋即將召開第四屆超聲治療學術會議，預期將會進一步推動超聲治療在國內更廣泛深入地開展。

目前應用于臨床治療的除一般超聲療法外，已較為廣泛開展的尚有超聲藥物透入療法、超聲霧化吸入療法、超聲穴位療法（聲針療法），以及與其他理療協同應用的超聲-電療法等等。近年來，超聲治療在某些方面取得了突破性進展，其中除現已廣泛實踐中日益發揮重要作用，目前已成功地用于抑制癌瘤生長和外科、婦科的各種手術治療；眼科治療青光眼已形成一套成熟技術和取得一系列成功經驗，使聚焦超聲均可起到有效破壞作用，被認為是繼手術、化療、放療之后的第四種治癌方法。

超聲不僅能改善心肌收縮、消除心律率亂，且能減少缺氧征象，從而使恢復過程的障礙得以排解。國外近期文獻介紹心臟超聲進展、新用途有：①超聲瓣膜成形術；②超聲血管成形和血栓溶解術；③超聲起搏和除顫；④超聲控釋藥物以及心臟旁路和聲學過濾等。

上述若干重要新進展在有關章節中將逐項予以扼要敘述。

超 聲 療 法

大于20kHz、正常人不能感知的機械振動波為超聲。應用從低至數10kHz至高達數MHz的超聲，通過各種方式作用于人體以治療疾病的方法，統稱為超聲療法。

超聲波的基本特性

頻率在2kHz以上的聲波稱之為超聲波，由于頻率f升高，波長λ變短使得超聲波比普通聲波具有特殊性，即近似于光的某些特征。如束射性，由一種媒質進人另一種媒質發生折射、反射等。同時有很強的被吸收性與衰減性，帶有很強的能量。本節簡要介紹超聲波的幾個主要特征。

【超聲波的束射性】

人耳可感受的聲音是無指向性的球面波，即以聲源為中心呈球面向四周擴散周圍均能聽到聲音。由于超聲波頻率很高，所以方向性就相對要強，方向性即柬射性。當超聲波發生體壓電晶體的直徑尺寸遠大于超聲波波長時，則晶體所產生的超聲波就類似于光的特性，如圖1一1一1所示。

緊靠晶體輻射板的一段叫近場區，接近于圓柱狀；離晶本輻射較遠的部分，超聲波以一定的角度擴散，叫遠場區。若壓晶體圓片的直徑為D,超聲波在該介中的波長為λ，則近區的長度為：

D2－λ2D2

N= ————≈——（D》λ）

4λ4λ

由上式看出，壓電晶體片直徑愈大或頻率越高，即波長λ愈短，則近場區的長度愈長，此超聲波場的束射性就愈好。

聲學工作者用光衍射法，對醫用超聲波換能器的聲場顯示做了深入、生動的研究。

就是這個研究成果的一組照片，它對我們深入而又形象地理解超聲波的束射性，超聲波的聚焦性，都有很大的幫助。圖1-2是這種是這種光衍射法的實驗光路圖。圖中的He——Ne激光器的波長為6328A（埃），O為一組組合透鏡，它將光束鏡發出的擴散光束變為平行光束。最后在相屏上得到的是一個超聲波聲束的倒立的實相。圖1-3圖1-6的一組照片，就是從這個相屏上拍攝而成的。整個實驗均在暗室中進行。圖1-5所示的這張未聚焦的單片換能器的全景超聲波束照片，是我們超聲波治療機所發出的超聲波聲束的生動、形象的顯示，是值得我們深入研究和理解的。

理解了超聲波的束射性，對超聲波治療有重要的意義。由于超聲波具有很強的束射性，在超聲波治療時，要注意使用聲頭輻面垂直，對準治療部位。以由于超聲波聲頭輻射出的超聲波場中心處最強，愈向外側愈弱，所以，在超聲波治療操作時，一般都要以一定的速度，在治療部位做小圓周或其它形式的移動，以使治療部位得到的超聲波劑量基本均勻，從而保證治療效果的良好。

【超聲波的透射、反射、折射與聚集】

由于超聲波的頻率較高，所以超聲波在定向傳播時，在兩種不同媒質的分界面上，會出現類似于光線一樣的透射、反射和折射現象。

光線的透射、反射與折射現象是常見的。例如，我們在一個黑暗的環境里將一束光線投身到一個盛滿水的透明玻璃燒杯里，我們將十分清楚地看到光線在水面上產生的透射、反射與折射現象。我們采用圖1一2所示的光衍射法，也可以清楚地看到超聲波聲束的反射、透射與折射現象。見圖1一7。

光的聚集現象是常見的。如果我們手邊在一個放大鏡，在強烈的陽光下，太陽光經過放大鏡的聚集到一點，就會將這一點上的紙或者香煙等物點燃。許多人都親身做過這個實驗。

超聲波的聚集現象和光線的聚集現象是一樣的。利用超聲波聚集裝置可以將超聲波束會聚到一點，從而將超聲波的聲強提高幾倍甚至幾千倍，利用這樣巨大的聲強可以做許多很有意義的工作。例如:超聲波切割、超聲波鉆孔、超聲波打磨等。

【超聲波的吸收與衰減】

聲波在各種媒質中傳播時，由于媒質要吸收掉它的一部分能量，所以，隨著傳播路程的增加，聲波的強度會逐漸減弱。

在一個廣場上，一個民族弦樂正在為廣大群眾作街頭演出，許多人聞訊前去觀看和欣賞那動聽的音樂。當你從遠處走近這個樂隊時，首先聽到的是那音調低沉的鼓聲，隨著你慢慢走近樂隊，你就逐漸聽到了鎖吶聲、笛聲、二胡聲等;當你最后走到樂隊周圍時，你才聽到了那音調很高的清脆的鈴聲。

這個例子，很生動地說明了各種不同頻率的聲波，在空氣中傳播時被吸收的程度是不同的。頻率越高的聲波，空氣對它的吸收越強，所以它傳播的距離較短。例如上述樂隊中音調很高的鈴聲;因其頻率很高，空氣對它的吸收作用很強，所以傳不遠。反之，對頻率越低的聲波，空氣對它的吸收較少，因此，它傳播的距離較長。上述樂隊中音調低沉的大鼓聲音傳得很遠，正是由于它的頻率很低的緣故。

聲波在媒質中傳播時，被吸收而衰減的另一個特點是對于同一個聲波，當它在圍體、液體或氣體，以及各種不同物質中傳播時，它被吸收的程度也是不同的。對于一個頻率固定的聲波，在氣體中傳播時，它被吸收的最厲害;在液體中傳播時，它吸收的較少；而在固體中傳播時，則被吸收的最少。所以，聲波在空氣中傳播的最短，在水中則可傳播的遠一些，而在金屬中則能傳播得很遠。

以上關于聲波吸收的兩個特性，無論對可聽聲，或是對超聲波，都是適用的。對于超聲波來講，由于它的頻率很高，所發，它在空氣中傳播時，被吸特別厲害。據科學家們的實驗，頻率為100億Hz的超聲波，在它離開聲源的一剎那間，馬上會被空氣全部吸收掉。在超聲波治療的臨床應用中，對于超聲波的吸收特性，必須予以足夠的重視。這一點，在下面的有關章節中，將要詳細談到。

【超聲波的巨大能量】

超聲波之所以在工業、國防和醫療等方面發揮著獨特而又巨大的作用，還有一個原因是由于超聲波比一般可聽聲有著強大的功率。根據聲學工作者的實驗測定，一般的講話聲音的能量是很小的。假設我們想用普通說話的能量來燒開一壺水，那么，必須動員700多萬人，連續大聲喊叫12個小時才行。超聲波具有的能量，要比一般可聽聲大的多。根據有關聲學實驗測定，頻率為100萬赫茲的超聲波的能量，要比同幅度的頻率為1000赫茲的可聽聲能量大100萬倍。所以說，擁有巨大的能量，是超聲波的一個重要特點。超聲波的許多應用，也都是利用它的這一特點進行工作的。為什么超聲波擁有這么強大的功率呢？這是由于聲波到達某一物質中時，由于聲波的振動作用，使物質中的分子隨便之一起振動，兩者振動的頻率是一致的。物質分子振動的頻率，決定了該物質分子振動的速度，頻率越高，速度越大。我們知道，一個運動物體所具有的動能E與其質量M和運動速度有下列關系:

E=Mv2

即，運動物體的動能與其質量成正比，與其速度的平方也成正比。

由于超聲波的頻率很高，它使所進入的物質分子運動速度，也隨之變的很高。根據上式可知，這樣高的運動速度，使該物質分子具有很大的動能，這就是超聲波擁有巨大能量的緣故。

【超聲波的聲壓特性】

所謂“聲壓”指的是由于聲波的振動而使聲場中的物體受到附加壓力的強度，單位為公斤/

平方厘米，一般可聽聲的聲壓非常微小，其數值約為0.000001公斤/平方厘米~0.000002公斤/平方厘米。這公微小的聲壓，一般是不引起人們的注意的。但是，超聲波的聲壓，一般是很大的。例如，在水中通過一般強度的超聲波時，因超聲波而產生的附加壓力，可以達到好幾個大氣壓。超聲波之所以能夠產生這樣強的聲壓，可以達到好幾個大氣壓，其根本原

因仍然是由于超聲波的頻率很高，所以振動時，使高密度分子間的伸拉很快以致使其間形成瞬時的真空與壓縮高密度區，產生巨大的壓力差。當它的振幅達到一定程度時，超聲波擁有的能量十分巨大。

當超聲波束通過液體時，由于巨大的超聲波聲壓作用，可以在液體中出現“空化現象”。這種現象所產生的瞬時壓力，可以高達幾千個，甚至上萬個大氣壓!這么巨大的瞬時壓力，使超聲波的應用，在許多方面顯示出它獨特的巨大作用。現在已被普遍應用的超聲波清洗，超聲波乳化等，都是超聲波空化現象的具體運用。

超聲波的空化現象是怎樣產生的呢?讓我們通過觀察一個聲學實驗，來了解空化現象產生的奧妙。

如圖1一8所示，在一個盛滿水的玻璃容器中，放大一個超聲波發生器的聲頭。

在超聲波機末工作之前，該容器中的液體分子受到的只是大氣壓的壓力，液體的分子都很穩定，沒有什么變化。當超聲波機開始工作后，一般強大的超聲波束穿過了整個液體內部。我們知道，當聲波通往某種物質時，由于聲振動現象，這種壓縮和稀疏相互交替的作用，使該物質分子受到的壓力產生了變化。例如當超聲波振動使水分子壓縮時，水分子所受到壓力將是大氣壓加上水分子被壓縮時受到的壓力，這個變化的壓力就是前面我們所談到的“聲壓”。當這個巨大的聲壓使水分子團壓縮時，好象水分子團受到了來自四面八方的巨大壓力(參看圖1一8A)當超聲波振動使水分子稀疏時，水分子又受到了向四面八方散開的拉力(參看圖1一8B)。對于一般的液體，它能經受得住聲壓的巨大壓力作用，所以在受到壓縮力時，水分子團不會發生反常的現象。但是當水分子團受到稀疏作用而受到四面八方的拉力時，它們就支持不住了。在拉力集中的地分，水分子團就會斷裂開來，這種斷裂作用，最容易發生在存有雜質和氣泡的地方，因為這些地方水的強度特別低，根本經不住幾倍于大氣壓力的巨大的拉力作用而發生斷裂。這種斷裂的結果，使水中會產生許多氣泡狀的小空腔，這種空腔存在的時間很短，一瞬間，就會閉合起來。小空腔閉合的時侯，會產生巨大的瞬時壓力，一般的可高達幾千個，甚至上萬個大氣壓。這種巨大的瞬時壓力，可以使懸浮在水中的固體表面受到急劇的破壞，超聲波的絕妙的清洗作用、乳化作用以及超聲波治療中利用超聲波來擊碎 腦血栓和膽結石塊等，都是運用了超聲波的這種巨大的瞬時壓力。這種由于超聲波在液體中的聲壓，而使液體分子團破裂而產生無數氣體小空腔，由于這些小空腔閉合而產生的瞬時壓力的現象，稱之為超聲波的空化現象。超聲波的空化現象，也是超聲波的重要特性之一。

第二篇：超聲波作業指導書

橋梁支座超聲波探傷作業指導書

本指導書僅適用厚度≥30mm的碳鋼鑄件的超聲波探傷，及根據探傷結果對鑄件進行評級。所用的方法僅限于A型顯示脈沖反射法。本指導書依據標準為《鐵路橋梁球型支座》及GB/T 7233.1-2009 鑄鋼件 超聲波檢測第1部分：一般用途鑄鋼件。

1、設備材料

1.1儀器：超聲波探傷儀。1.2探頭：縱波直探頭。

1.3試塊：選擇與橋梁支座材質相同的鑄鋼件對比試塊。1.4剛直尺或盒尺。

2、探傷過程

2.1工件名稱編號、規格；熱處理狀態：正火；表面粗糙度基本符合探傷要求（機加工后表面Ra≤12.5μm）；耦合劑：機油與黃甘油混合劑、水或漿糊；探傷方法：縱波法；探測面：上支座板、下支座板凹半球球面及底面大平面；定量標準≤φ4當量平底孔，評級標準根據缺陷面積進行判定，具體內容見GB/T7233.1-2009鑄鋼件 超聲波檢測第1部分：一般用途鑄鋼件，鑄鋼的超聲波探傷質量等級不低于II級。2.2探傷準備

2.2.1校準探傷機試塊頻次：每天校準一次。

2.2.2清理工件探測面的油污，測量總體尺寸，選擇試塊，記錄工件編號。2.2.3根據鑄件缺陷的大致分布情況及性質選用探頭。2.2.4儀器的測距校正到縱波聲程100mm。注意：不能使用始波與第一次底面回波調整測距。

2.2.5儀器的“信號抑制”置“關”或“0”，探傷靈敏度校正如工件厚度小于3N（3N=127mm），用各聲程對比試塊校正靈敏度。校正后記錄衰減器讀數N，校正后不得使用“發射”、“增益”旋鈕，但可使用衰減器。校正時選用鑄鋼對比試塊，并填寫相應記錄。如工件厚度大于3N（3N=127mm），用大平底校正，計算靈敏度公式如下： △N=40lg（d1/d2）+40lg（a2/a1）=10lg（30/100）≈-21dB 其中d：平底孔直徑 a：聲程 △N=20lg[（πd2/(2λa)]=-22dB 其中λ=c/f c:縱波聲速 f:探頭頻率

下支座板盆環探測面時靈敏度和固定支座相同。2.3探傷操作 2.3.1粗探及缺陷形狀的判定

在下支座板凹半球球面及底面大平面作全面掃查，掃查探傷人員要選擇有規律的掃查路徑進行探傷相鄰兩次掃查應相互重疊覆蓋范圍應大于探頭晶片尺寸的15%，探頭的移動速度不得大于150mm/s。探頭在最高缺陷波附近沿直線左右掃查，當波峰下降速度很快時，此時即可判定此缺陷為點狀，當波峰下降緩慢時，即可認定此缺陷為條狀；當底波消失時，缺陷波很強，可以認為是大面積缺陷，如：夾層、裂紋；當缺陷波和底波都很低或者兩者都消失，可認為是大而傾斜缺陷或疏松；當缺陷波互相彼連，高低不同，底波明顯下降時，可認為是密集缺陷。2.3.2精探

逐個測量每個缺陷的位置，即與工件側面的距離（用鋼板尺測量）和缺陷的埋藏深度hx。缺陷的大小即波高Nx（衰減器讀數），點狀：在波高為基準波高H-80%時，記錄hx和Nx，計算其當量直徑dx。Dx=d（hx/h）10Nx-N/40 條狀缺陷用相對6dB法測長Lx。

注意：一個缺陷測量后，必須恢復到起始靈敏度。

2.4探傷完畢，整理好設備，根據探傷結果，填寫記錄并對鑄件進行判定，符合質量等級不低于II級的鑄件判為合格，否則為不合格，鑄件內部有裂紋報廢。

3、由操作者填寫相關記錄。

第三篇：超聲波檢測

超聲波無損檢測

NDT（Non-destructive testing），就是利用聲、光、磁和電等特性，在不損害或不影響被檢對象使用性能的前提下，檢測被檢對象中是否存在缺陷或不均勻性，給出缺陷的大小、位置、性質和數量等信息，進而判定被檢對象所處技術狀態（如合格與否、剩余壽命等）的所有技術手段的總稱

無損檢測是工業發展必不可少的有效工具，在一定程度上反應了一個國家的工業發展水平，其重要性已得到公認。我國在1978年11月成立了全國性的無損檢測學術組織——中國機械工程學會無損檢測分會。此外，冶金、電力、石油化工、船舶、宇航、核能等行業還成立了各自的無損檢測學會或協會；部分省、自治區、直轄市和地級市成立了省（市）級、地市級無損檢測學會或協會；東北、華東、西南等區域還各自成立了區域性的無損檢測學會或協會。我國目前開設無損檢測專業課程的高校有大連理工大學、西安工程大學、南昌航空工業學院等院校。在無損檢測的基礎理論研究和儀器設備開發方面，我國與世界先進國家之間仍有較大的差距，特別是在紅外、聲發射等高新技術檢測設備方面更是如此。

無損檢測的應用特點

a.無損檢測的最大特點就是能在不損壞試件材質、結構的前提下進行檢測，所以實施無損檢測后，產品的檢查率可以達到100%。但是，并不是所有需要測試的項目和指標都能進行無損檢測，無損檢測技術也有自身的局限性。某些試驗只能采用破壞性試驗，因此，在目前無損檢測還不能代替破壞性檢測。也就是說，對一個工件、材料、機器設備的評價，必須把無損檢測的結果與破壞性試驗的結果互相對比和配合，才能作出準確的評定。

b.正確選用實施無損檢測的時機：在無損檢測時，必須根據無損檢測的目的，正確選擇無損檢測實施的時機。

c.正確選用最適當的無損檢測方法：由于各種檢測方法都具有一定的特點，為提高檢測結果可靠性，應根據設備材質、制造方法、工作介質、使用條件和失效模式，預計可能產生的缺陷種類、形狀、部位和取向，選擇合適的無損檢測方法。

d.綜合應用各種無損檢測方法：任何一種無損檢測方法都不是萬能的，每種方法都有自己的優點和缺點。應盡可能多用幾種檢測方法，互相取長補短，以保障承壓設備安全運行。此外在無損檢測的應用中，還應充分認識到，檢測的目的不是片面追求過高要求的“高質量”，而是應在充分保證安全性和合適風險率的前提下，著重考慮其經濟性。只有這樣，無損檢測在承壓設備的應用才能達到預期目的

二、超聲波檢測（UT）

1、超聲波檢測的定義：通過超聲波與試件相互作用，就反射、透射和散射的波進行研究，對試件進行宏觀缺陷檢測、幾何特性測量、組織結構和力學性能變化的檢測和表征，并進而對其特定應用性進行評價的技術。

2、超聲波工作的原理：主要是基于超聲波在試件中的傳播特性。a.聲源產生超聲波，采用一定的方式使超聲波進入試件；b.超聲波在試件中傳播并與試件材料以及其中的缺陷相互作用，使其傳播方向或特征被改變；c.改變后的超聲波通過檢測設備被接收，并可對其進行處理和分析；d.根據接收的超聲波的特征，評估試件本身及其內部是否存在缺陷及缺陷的特性。

3、超聲波檢測的優點：a.適用于金屬、非金屬和復合材料等多種制件的無損檢測；b.穿透能力強，可對較大厚度范圍內的試件內部缺陷進行檢測。如對金屬材料，可檢測厚度為1～2mm的薄壁管材和板材，也可檢測幾米長的鋼鍛件；c.缺陷定位較準確；d.對面積型缺陷的檢出率較高；e.靈敏度高，可檢測試件內部尺寸很小的缺陷；f.檢測成本低、速度快，設備輕便，對人體及環境無害，現場使用較方便。

4、超聲波檢測的局限性a.對試件中的缺陷進行精確的定性、定量仍須作深入研究；b.對具有復雜形狀或不規則外形的試件進行超聲檢測有困難；c.缺陷的位置、取向和形狀對檢測結果有一定影響；d.材質、晶粒度等對檢測有較大影響；e.以常用的手工A型脈沖反射法檢測時結果顯示不直觀，且檢測結果無直接見證記錄。

5、超聲檢測的適用范圍a.從檢測對象的材料來說，可用于金屬、非金屬和復合材料；b.從檢測對象的制造工藝來說，可用于鍛件、鑄件、焊接件、膠結件等；c.從檢測對象的形狀來說，可用于板材、棒材、管材等；d.從檢測對象的尺寸來說，厚度可小至1mm，也可大至幾米；e.從缺陷部位來說，既可以是表面缺陷，也可以是內部缺陷。

超聲波無損檢測在無損檢測焊接質量驗收中非常重要

來自：soundrey 2007年1月22日10:45

化工企業在廠房建設及設備安裝中大量使用鋼結構，鋼結構的焊接質量十分重要，無損檢測是保證鋼結構焊接質量的重要方法。

無損檢測的常規方法有直接用肉眼檢查的宏觀檢驗和用射線照相探傷、超聲波探傷、磁粉探傷、滲透探傷、渦流探傷等儀器檢測。肉眼宏觀檢測可以不使用任何儀器和設備，但肉眼不能穿透工件來檢查工件內部缺陷，而射線照相等方法則可以通過各種各樣的儀器或設備來進行檢測，既可以檢查肉眼不能檢查的工件內部缺陷，也可以大大提高檢測的準確性和可靠性。至于用什么方法來進行無損檢測，這需根據工件的情況和檢測的目的來確定。

那么什么又叫超聲波呢？聲波頻率超過人耳聽覺，頻率比20千赫茲高的聲波叫超聲波。用于探傷的超聲波，頻率為0.4-25兆赫茲，其中用得最多的是1-5兆赫茲。利用聲音來檢測物體的好壞，這種方法早已被人們所采用。例如，用手拍拍西瓜聽聽是否熟了；醫生敲敲病人的胸部，檢驗內臟是否正常；用手敲敲瓷碗，看看瓷碗是否壞了等等。但這些依靠人的聽覺來判斷聲響的檢測法，比聲響法要客觀和準確，而且也比較容易作出定量的表示。由于超聲波探傷具有探測距離大，探傷裝置體積小，重量輕，便于攜帶到現場探傷，檢測速度快，而且探傷中只消耗耦合劑和磨損探頭，總的檢測費用較低等特點，目前建筑業市場主要采用此種方法進行檢測。下面介紹一下超聲波探傷在實際工作中的應用。

接到探傷任務后，首先要了解圖紙對焊接質量的技術要求。目前鋼結構的驗收標準是依據GB50205-95《鋼結構工程施工及驗收規范》來執行的。標準規定：對于圖紙要求焊縫焊接質量等級為一級時評定等級為Ⅱ級時規范規定要求做100%超聲波探傷；對于圖紙要求焊縫焊接質量等級為二級時評定等級為Ⅲ級時規范規定要求做20%超聲波探傷；對于圖紙要求焊縫焊接質量等級為三級時不做超聲波內部缺陷檢查。

在此值得注意的是超聲波探傷用于全熔透焊縫，其探傷比例按每條焊縫長度的百分數計算，并且不小于200mm。對于局部探傷的焊縫如果發現有不允許的缺陷時，應在該缺陷兩端的延伸部位增加探傷長度，增加長度不應小于該焊縫長度的10%且不應小于200mm，當仍有不允許的缺陷時，應對該焊縫進行100%的探傷檢查，其次應該清楚探傷時機，碳素結構鋼應在焊縫冷卻到環境溫度后、低合金結構鋼在焊接完成24小時以后方可進行焊縫探傷檢驗。另外還應該知道待測工件母材厚度、接頭型式及坡口型式。截止到目前為止我在實際工作中接觸到的要求探傷的絕大多數焊縫都是中板對接焊縫的接頭型式，所以我下面主要就對焊縫探傷的操作做針對性的總結。一般地母材厚度在8-16 mm之間，坡口型式有I型、單V型、X型等幾種形式。在弄清楚以上這此東西后才可以進行探傷前的準備工作。

在每次探傷操作前都必須利用標準試塊（CSK-I A、CSK-ⅢA）校準儀器的綜合性能，校準面板曲線，以保證探傷結果的準確性。

1、探測面的修整：應清除焊接工作表面飛濺物、氧化皮、凹坑及銹蝕等，光潔度一般低于▽4。焊縫兩側探傷面的修整寬度一般為大于等于2KT+50mm，（K:探頭K值，T：工件厚度）。一般的根據焊件母材選擇K值為2.5探頭。例如：待測工件母材厚度為10mm,那么就應在焊縫兩側各修磨100mm。

2、耦合劑的選擇應考慮到粘度、流動性、附著力、對工件表面無腐蝕、易清洗，而且經濟，綜合以上因素選擇漿糊作為耦合劑。

3、由于母材厚度較薄因此探測方向采用單面雙側進行。

4、由于板厚小于20mm所以采用水平定位法來調節儀器的掃描速度。

5、在探傷操作過程中采用粗探傷和精探傷。為了大概了解缺陷的有無和分布狀態、定量、定位就是精探傷。使用鋸齒形掃查、左右掃查、前后掃查、轉角掃查、環繞掃查等幾種掃查方式以便于發現各種不同的缺陷并且判斷缺陷性質。

6、對探測結果進行記錄，如發現內部缺陷對其進行評定分析。焊接對頭內部缺陷分級應符合現行國家標準GB11345-89《鋼焊縫手工超聲波探傷方法和探傷結果分級》的規定，來評判該焊否合格。如果發現有超標缺陷，向車間下達整改通知書，令其整改后進行復驗直至合格。

一般的焊縫中常見的缺陷有：氣孔、夾渣、未焊透、未熔合和裂紋等。到目前為止還沒有一個成熟的方法對缺陷的性質進行準確的評判，只是根據熒光屏上得到的缺陷波的形狀和反射波高度的變化結合缺陷的位置和焊接工藝對缺陷進行綜合估判。對于內部缺陷的性質的估判以及缺陷的產生的原因和防止措施大體總結了以下幾點：

1、氣孔：單個氣孔回波高度低，波形為單縫，較穩定。從各個方向探測，反射波大體相同，但稍一動探頭就消失，密集氣孔會出現一簇反射波，波高隨氣孔大小而不同，當探頭作定點轉動時，會出現此起彼落的現象。產生這類缺陷的原因主要是焊材未按規定溫度烘干，焊條藥皮變質脫落、焊芯銹蝕，焊絲清理不干凈，手工焊時電流過大，電弧過長；埋弧焊時電壓過高或網絡電壓波動太大；氣體保護焊時保護氣體純度低等。如果焊縫中存在著氣孔，既破壞了焊縫金屬的致密性，又使得焊縫有效截面積減少，降低了機械性能，特別是存鏈狀氣孔時，對彎曲和沖擊韌性會有比較明顯降低。防止這類缺陷產生的措施有：不使用藥皮開裂、剝落、變質及焊芯銹蝕的焊條，生銹的焊絲必須除銹后才能使用。所用焊接材料應按規定溫度烘干，坡口及其兩側清理干凈，并要選用合適的焊接電流、電弧電壓和焊接速度等。

2、夾渣：點狀夾渣回波信號與點狀氣孔相似，條狀夾渣回波信號多呈鋸齒狀波幅不高，波形多呈樹枝狀，主峰邊上有小峰，探頭平移波幅有變動，從各個方向探測時反射波幅不相同。這類缺陷產生的原因有：焊接電流過小，速度過快，熔渣來不及浮起，被焊邊緣和各層焊縫清理不干凈，其本金屬和焊接材料化學成分不當，含硫、磷較多等。防止措施有：正確選用焊接電流，焊接件的坡口角度不要太小，焊前必須把坡口清理干凈，多層焊時必須層層清除焊渣；并合理選擇運條角度焊接速度等。

3、未焊透：反射率高，波幅也較高，探頭平移時，波形較穩定，在焊縫兩側探傷時均能得到大致相同的反射波幅。這類缺陷不僅降低了焊接接頭的機械性能，而且在未焊透處的缺口和端部形成應力集中點，承載后往往會引起裂紋，是一種危險性缺陷。其產生原因一般是：坡口純邊間隙太小，焊接電流太小或運條速度過快，坡口角度小，運條角度不對以及電弧偏吹等。防止措施有：合理選用坡口型式、裝配間隙和采用正確的焊接工藝等。

4、未熔合：探頭平移時，波形較穩定，兩側探測時，反射波幅不同，有時只能從一側探到。其產生的原因：坡口不干凈，焊速太快，電流過小或過大，焊條角度不對，電弧偏吹等。防止措施：正確選用坡口和電流，坡口清理干凈，正確操作防止焊偏等。

5、裂紋：回波高度較大，波幅寬，會出現多峰，探頭平移時反射波連續出現波幅有變動，探頭轉時，波峰有上下錯動現象。裂紋是一種危險性最大的缺陷，它除降低焊接接頭的強度外，還因裂紋的末端呈尖銷的缺口，焊件承載后，引起應力集中，成為結構斷裂的起源。裂紋分為熱裂紋、冷裂紋和再熱裂紋三種。熱裂紋產生的原因是：焊接時熔池的冷卻速度很快，造成偏析；焊縫受熱不均勻產生拉應力。防止措施：限制母材和焊接材料中易偏析元素和有害雜質的含量，主要限制硫含量，提高錳含量；提高焊條或焊劑的堿度，以降低雜質含量，改善偏析程度；改進焊接結構形式，采用合理的焊接順序，提高焊縫收縮時的自由度。

冷裂紋產生的原因：被焊材料淬透性較大在冷卻過程中受到人的焊接拉力作用時易裂開；焊接時冷卻速度很快氫來不及逸出而殘留在焊縫中，氫原子結合成氫分子，以氣體狀態進到金屬的細微孔隙中，并造成很大的壓力，使局部金屬產生很大的壓力而形成冷裂紋；焊接應力拉應力并與氫的析集中和淬火脆化同時發生時易形成冷裂紋。防止措施：焊前預熱，焊后緩慢冷卻，使熱影響區的奧氏體分解能在足夠的溫度區間內進行，避免淬硬組織的產生，同時有減少焊接應力的作用；焊接后及時進行低溫退火，去氫處理，消除焊接時產生的應力，并使氫及時擴散到外界去；選用低氫型焊條和堿性焊劑或奧氏體不銹鋼焊條焊絲等，焊材按規定烘干，并嚴格清理坡口；加強焊接時的保護和被焊處表面的清理，避免氫的侵入；選用合理的焊接規范，采用合理的裝焊順序，以改善焊件的應力狀態。

以上所總結的幾個方面還不夠全面，有待于在實際工作中不斷地總結和完善，為化工企業生產把好質量關。

第四篇：超聲波檢測教案

1、何謂超聲波？它有哪些重要特性？

答：頻率高于20000Hz的機械波稱為超聲波。重要特性：①超聲波可定向發射，在介質中沿直線傳播且具有良好的指向性。②超聲波的能量高。③超聲波在界面上能產生反射，折射和波型轉換。④超聲波穿透能力強。

2、產生超聲波的必要條件是什么？

答：①要有作超聲振動的波源（如探頭中的晶片）。②要有能傳播超聲振動的彈性介質

什么是波長?什么是頻率? 答:相鄰兩波峰(或波谷)的距離稱為波長,每秒鐘發生的波峰數稱為頻率 15.超聲波檢測利用超聲波的哪些特性？ P4 答：①超聲波有良好的指向性。②超聲波在異質介面上將產生反射、折射、波型轉換。③超聲波在固體中容易傳播

超聲波的傳播速度 P7-8 超聲波垂直入射到界面時的反射和透射 P 15 超聲波傾斜入射到界面時的反射和透射 P 21

1．何謂超聲波聲場？超聲波聲場的特征量有哪些？

答：充滿超聲波的空間或超聲振動所波及的部分介質，稱為超聲波聲場。描述超聲波聲場的物理量即特征量有聲壓、聲強和聲阻抗。聲壓：超聲波聲場中某一點在某一瞬時所具有的壓強P與沒有超聲波存在時同一點的靜壓強P之差，稱為該點的聲壓。聲強：單位時間內通過與超聲波傳播方向垂直的單位面積的聲能，稱為聲強。常用I表示。聲阻抗：介質中某一點的聲壓P與該質點振動速度V之比，稱為聲阻抗，常用Z表示，聲阻抗在數值上等于介質的密度與介質中聲速C的乘積。

12．什么是波型轉換？波型轉換的發生與哪些因素有關？

答：①超聲波入射到異質界面時，除產生入射波同類型的反射和折射波外，還會產生與入射波不同類型的反射或折射波，這種現象稱為波型轉換。②波型轉換只發生在傾斜入射的場合，且與界面兩側介質的狀態（液、固、氣態）有關。

超聲波的衰減

13．什么是超聲波的衰減？引起超聲衰減的主要原因有哪些？

答：超聲波在介質中傳播時，隨著傳播距離的增加，超聲波的能量逐漸減弱的現象稱為超聲波的衰減。衰減的主要原因：

①擴散衰減：由于聲束的擴散，隨著傳播距離的增加，波束截面愈來愈大，從而使單位面積上的能量逐漸減少。這種衰減叫擴散衰減。擴散衰減主要取決于波陣面的幾何形狀，與傳播介質的性質無關。

②散射衰減：超聲波在傳播過程中，遇到由不同聲阻抗介質組成的界面時，發生散射（反射、折射或波型轉換），使聲波原傳播方向上的能量減少。這種衰減稱為散射衰減。材料中晶粒粗大（和波長相比）是引起散射衰減的主要因素。

③吸收衰減：超聲波在介質中傳播時，由于介質質點間的內磨擦（粘滯性）和熱傳導等因素，使聲能轉換成其他能量（熱量）。這種衰減稱為吸收衰減，又稱粘滯衰減。散射衰減，吸收衰減與介質的性質有關，因此統稱為材質衰減。

21.超聲波檢測利用超聲波的哪些特性？

答：①超聲波有良好的指向性，在超聲波檢測中，聲源的尺寸一般都大于波長數倍以上，聲束能集中在特定方向上，因此可按幾何光學的原理判定缺陷位置。②超聲波在異質介面上將產生反射、折射、波型轉換、利用這些特性，可以獲得從缺陷等異質界面反射回來的反射波及不同波型，從而達到探傷的目的。③超聲波檢測中，由于頻率較高，固體中質點的振動是難以察覺的。因為聲強與頻率的平方成正比，所以超聲波的能量比聲波的能量大得多。④超聲波在固體中容易傳播。在固體中超聲波的散射程度取決于晶粒度與波長之比，當晶粒小于波長時，幾乎沒有散射。在固體中，超聲波傳輸損失小，探測深度大。33．什么叫探傷靈敏度？常用的調節探傷靈敏度的方法有幾種？

答：探傷靈敏度是指在確定的探測范圍的最大聲程處發現規定大小缺陷的能力。有時也稱為起始靈敏度或評定靈敏度。通常以標準反射體的當量尺寸表示。實際探傷中，常常將靈敏度適當提高，后者則稱為掃查靈敏度或探測靈敏度。調節探傷靈敏度常用的方法有試塊調節法和工件底波調節法。試塊調節法包括以試塊上人工標準反射體調節和水試塊底波調節兩種方式。工件底波調節法包括計算法，AVG曲線法，底面回波高度法等多種方式。

34．焊縫斜角探傷中，定位參數包括哪些主要內容？

答：缺陷位置的記錄應包括下列各項：①缺陷位置的縱坐標：沿焊縫方向缺陷位置到焊縫探傷原點或檢驗分段標記點的距離。記錄時應規定出正方向。②缺陷深度：缺陷到探測面的垂直距離。③缺陷水平距離：缺陷在探測面上的投影點到探頭入射點的距離，也稱作探頭缺陷距離。有時以簡化水平距離代之，即缺陷在探測面上投影點到探頭前沿的距離，亦稱缺陷前沿距離。④探頭焊縫距離：探頭入射點到焊縫中心線的距離。⑤缺陷位置的橫坐標：缺陷在探測面上投影點到焊縫中心線的距離，記錄時應規定的正方向。其數值可以從③、④兩參數之差求得。實際探傷中，由于焊縫結構形式不同，缺陷定位時，可依據標準或檢驗規程的要求，記錄以上全部或部分參數。

35．何謂缺陷定量？簡述缺陷定量方法有幾種？

答：超聲波探傷中，確定工件中缺陷的大小和數量，稱為缺陷定量。缺陷的大小包括缺陷的面積和長度。缺陷的定量方法很多，常用的有當量法，底波高度法和測長法。36．什么是當量尺寸？缺陷的當量定量法有幾種？

答：將工件中自然缺陷的回波與同聲程的某種標準反射體的回波進行比較，兩者的回波等高時，標準反射體的尺寸就是該自然缺陷的當量尺寸。當量僅表示對聲波的反射能力相當，并非尺寸相等。當量法包括：①試塊比較法：將缺陷回波與試塊上人工缺陷回波作比較對缺陷定量的方法。②計算法：利用規則反射體的理論回波聲壓公式進行計算來確定缺陷當量尺寸的宣方法。③AVG曲線法：利用通用AVG曲線或實用AVG曲線確定缺陷當量尺寸的方法。

37．什么是缺陷的指示長度？測定缺陷指示長度的方法分為哪兩大類？

答：按規定的靈敏度基準。根據探頭移動距離測定的缺陷長度稱為缺陷的指示長度。測定缺陷指示長度的方法分為相對靈敏度法和絕對靈敏度法兩大類。①相對靈敏度法：是以缺陷最高回波為相對基準。沿缺陷長度方向移動探頭，以缺陷波輻降低一定的dB值的探頭位置作為缺陷邊界來測定缺陷長度的方法。②絕對靈敏度法：是沿缺陷長度方向移動探頭，以缺陷波幅降到規定的測長靈敏度的探頭位置作為缺陷邊界來測定長度的方法。

38．什么是缺陷定量的底波高度法？常用的方法有幾種？

答：底波高度法是利用缺陷波與底波之比來衡量缺陷相對大小的方法，也稱作底波百分比法。底波高度法常用兩種方法表示缺陷相對大小：F/B法和F/BG法：①F/B法：是在一定靈敏度條件下，以缺陷波高F與缺陷處底波高B之比來衡量缺陷的相對大小的方法。②F/BG法：是在一定靈敏度條件下，以缺陷波高F與無缺陷處底波高BG之比來衡量缺陷相對大小的方法。底波高度法只能比較缺陷的相對大小，不能給出缺陷的當量尺寸。

99.名詞解釋：靈敏度

答：超聲探傷系統所具有的探測最小缺陷的能力 100.名詞解釋：吸收

答：由于部分超聲能量轉變為熱能而引起的衰減 101.名詞解釋：遠場

答：近場以遠的聲場，在遠場中，聲波以一定的指向角傳播，而且聲壓隨距離的增大而單調地衰減 102.名詞解釋：重復頻率

答：單位時間（秒）內產生的發射脈沖的次數 103.名詞解釋：頻率常數

答：晶片共振頻率與其厚度的乘積 104.名詞解釋：聲場的指向性

答：波源發出的超聲波集中在一定區域內，并且以束狀向前傳播的現象 105.名詞解釋：半波高度法

答：把最大反射波高降低一半（-6dB）用以測量缺陷指示長度的方法 106.名詞解釋：臨界角

答：超聲束的某個入射角，超過此角時某種特定的折射波型就不再產生 107.名詞解釋：阻尼

答：用電的或機械的方法來減少探頭的振動持續時間

108.名詞解釋：距離幅度校準（距離幅度補償、深度補償）

答：用電子學方法改變放大量，使位于不同深度的相同反射體能夠產生同樣回波幅度的方法 109.名詞解釋：遲到回波

答：來自同一來源的回波，因所經的路徑不同或在中途發生波型變換以致延遲到達的回波 110.名詞解釋：界面波

答：由聲阻抗不同的兩種介質的交界面產生的回波

111.什么叫超聲場？反映超聲場特征的主要參數是什么？

答：充滿超聲波能量的空間叫做超聲場，反映超聲場特征的重要物理量有聲強、聲壓、聲阻抗、聲束擴散角、近場和遠場區

112.超聲探傷儀最重要的性能指標是什么？

答：超聲探傷儀最重要的性能指標有：①分辨力；②動態范圍；③水平線性；④垂直線性；⑤靈敏度；⑥信噪比

113.超聲波探傷試塊的作用是什么？

答：試塊的作用是：①檢驗儀器和探頭的組合性能；②確定靈敏度；③標定探測距離；④確定缺陷位置，評價缺陷大小

114.用CSK-1A試塊可測定儀器和探頭的哪些組合性能指標？

答：可測定的組合性能指標包括：①水平線性；②垂直線性；③靈敏度；④分辨力；⑤盲區；⑥聲程；⑦入射點；⑧折射角

115.焊縫探傷時，用某K值探頭的二次波發現一缺陷，當用水平距離1:1調節儀器的掃描時，怎樣確定缺陷的埋藏深度？

答：采用下式確定缺陷的埋藏深度：h=2T-(水平距離/K)，式中：h-缺陷的埋藏深度；T-工件厚度；K-斜探頭折射角的正切值

6.波長λ、聲速C、頻率f之間的關系是

λ=c/f

16.在平板對接焊縫的超聲波檢測中，為什么要用斜探頭在焊縫兩側的母材表面上進行？

答：在焊縫母材兩側表面進行探測便于檢出焊縫中各個方向的缺陷；便于使用一次、二次聲程掃查整個焊縫截面，不會漏檢；有些缺陷在一側面發現后，可在另一側面進行驗證；一般母材表面光潔度比焊縫高，易于探頭移動掃查，也可省去焊縫打磨的工作量

23．超聲波探傷中常用的方法有幾種？

答：常用兩種方法表示缺陷相對大小：F/B法和F/BG法。（F表示缺陷波高、B表示缺陷處底波高、BG表示無缺陷處底波高）。

24．超聲波焊縫檢驗中，“一次波法”與“直射法”是否為同一概念？

答：是同一概念。“一次波法”是指在斜角探傷中，超聲束不經工件底面反射而直接對準缺陷的探測方法，亦稱為直射法。11．探頭保護膜的作用是什么？

答：保護膜加于探頭壓電晶片的前面，作用是保護壓電晶片和電極，防止其磨損和碰壞。

12.對探頭保護膜有哪些要求（至少3條）？

答：耐磨性好，強度高，材質衰減小，透聲性好，厚度合適。13．簡述聚焦探頭的聚焦方法？

答：聚焦方法：凹曲面晶片直接聚焦 采用聲透鏡片聚焦。14．簡述聚焦探頭聚焦形式？ 答：聚焦形式：點聚焦和線聚焦。16.什么叫AVG曲線？

答：根據反射體的反射面積大小，離聲源的距離，反射信號的幅度三者之間的關系繪制的曲線，叫做AVG曲線

第五篇：超聲波測距總結

超聲波測距

超聲波傳感器用于超聲控制元件，它分為發射器和接收器。發射器將電磁振蕩轉換為超聲波向空氣發射，接收器將接受的超聲波進行聲電轉換變為電脈沖信號。實質上是一種可逆的換能器，即將電振蕩的能量轉換為機械振蕩，形成超聲波；或者有超聲波能量轉換為電振蕩。常用的傳感器有T40-XX和R40-XX系列，UCM-40T和UCM-40R系列等；其中T代表發射傳感器，R代表接收傳感器，40為中心頻率40KHZ。

超聲波的傳播速度

縱波、橫波及表面波的傳播速度取決于介質的彈性常數以及介質的密度。

1.液體中的縱波聲速：

C1=

k/?

2.氣體中的縱波聲速：

C2=

P·?/?

式中：K——體積彈性模量

?——熱熔比

P——靜態壓力

?——密度

注：氣體中聲速主要受溫度影響，液體中聲速主要受密度影響，固體中聲速主要受彈性模量影響；一般超聲波在固體中傳播速度最快，液體次之，氣體中傳播速度最慢。超聲波測距原理

通過超聲波發射器向某一方向發射超聲波,在發射時刻的同時開始計時,超聲波在空氣中傳播時碰到障礙物就立即返回來,超聲波接收器收到反射波就立即停止計時。超聲波在空氣中的傳播速度為v ,而根據計時器記錄的測出發射和接收回波的時間差△t ,就可以計算出發射點距障礙物的距離S ,即: S = v·△t /2

這就是所謂的時間差測距法 或：

由于超聲波也是一種聲波, 其聲速C與溫度有關,表1列出了幾種不同溫度下的聲速。在使用時,如果溫度變化不大, 則可認為聲速是基本不變的。常溫下超聲波的傳播速度是334 米/秒,但其傳播速度V 易受空氣中溫度、濕度、壓強等因素的影響,其中受溫度的影響較大，如溫度每升高1 ℃, 聲速增加約0.6 米/ 秒。如果測距精度要求很高, 則應通過溫度補償的方法加以校正（本系統正是采用了溫度補償的方法）。已知現場環境溫度T 時, 超聲波傳播速度V 的計算公式為：

V = 331.45 + 0.607T

聲速確定后, 只要測得超聲波往返的時間,即可求得距離。這就是超聲波測距儀的機理。

超聲波發生器可以分為兩類：

1、使用電氣方式產生超聲波；

2、用機械方式產生超聲波。電氣方式包括壓電型，磁致伸縮型和電動型等；機械方式有加爾統笛、液哨和氣流旋笛等。它們所產生的超聲波的頻率、功率和聲波特性各有不同，因而用途也各有不同。目前較為常用的是壓電式超聲波發生器，其又可分為兩類：（1）順壓電效應：某些電介物質，在沿一定方向上受到外力作用而變形時，內部會產生極化現象，同時在其表面上會產生電荷；當外力去掉后，又從新回到不帶電的狀態，這種將機械能轉換為電能的現象稱順壓電效應（超聲波接收器的工作原理）。（2）逆壓電效應：在電介質的極化方向上施加電場，會產生機械變形，當去掉外加電場時，電介質的變形隨之消失，這種將電能轉化為機械能的現象稱逆壓電效應（超聲波發射器的工作原理）。

系統框圖

超聲波發射電路 方案一

利用555定時器構成多謝振蕩器產生40KHz的超聲波。如下圖為555定時器構成的多謝振蕩器，復位端4由單片機的P0.4口控制，當單片機給低電平時，電路停振；當單片機給高電平時電路起振。接通電源后，電容C2來不及充電，6腳電壓Uc=0，則U1=1,555芯片內部的三極管VT處于截止狀態。這時Vcc經過R3和R2向C2充電，當充至Uc=2/3Vcc時，輸出翻轉U1=0，VT導通；這時電容C2經R2和VT放電，當降至Uc=1/3Vcc時，輸出翻轉U1=1.C2放電終止、又從新開始充電，周而復始，形成振蕩。其振蕩周期t1和放電時間t2有關，振蕩周期為:

T=t1+t2?0.7(R3+2R2)C2

f=1/T=1/(t1+t2)?1.43/(R3+2R2)C2=40KHz 有上面公式可知，555多諧振蕩器的振蕩頻率由R2，R3，C2來確定。所以在電路設計時，先確定C2,R2的取值，即C2=3300pf,R2=2.7K?。再將R2和C2的值代入上式中可得：

R3=1.43/C2·f-2R2 為了方面在實驗中使用555芯片的3腳輸出40KHz的方波，在這里將其用10K的電位器代替。

為了增大U1的輸出功率，將555芯片的8腳接+12v的電壓，同時將其復位端4腳接高電平，使用示波器觀察555芯片3腳的輸出波形，通過調節電位器R3的阻值，使其輸出波形的頻率為40KHz。

方案二

該超聲波發射電路，由F1至F3三門振蕩器在F3的輸出為40KHz方波，工作頻率主要由C1、R1和RP決定，用RP可調電阻來調節頻率。F3的輸出激勵換能器T40-16的一端和反相器F4輸出激勵換能器T40-16（反饋耦合元件）的另一端，因此，加入F4使激勵電壓提高了一倍。電容C2、C3平衡F3和F4的輸出使波形穩定。電路中的反相器用CC4069六反相器中的四個反相器剩余兩個不用（輸入端應接地）。電源用9V疊層電池；測量F3輸出頻率應為40KHz,否則應調節RP，發射波信號大于8m。

方案三

該超聲波發射電路由VT1、VT2組成正反饋振蕩器。電路的振蕩頻率決定于反饋元件的T40-16，其諧振頻率為40KHz；頻率穩定性好，不需做任何調整，并由T40-16作為換能器發出40KHz的超聲波信號；電感L1與電容C2調諧在40KHz起作諧振作用。本電路電壓較寬（3v至12v），且頻率不變。電感采用固定式，電感量5.1mH，整工作電流約25mA，發射超聲波信號大于8m。

方案四

該發射電路主要有四與非門電路CC4011完成諧振及驅動電路功能，通過超聲波換能器T40-16輻射出超聲波去控制接收器。其中門YF1和門YF2組成可控振蕩器，當S按下時，振蕩器起振，調整RP改變振蕩器頻率為40KHz；振蕩信號分別控制由YF3、YF4組成的差相驅動器工作，當YF3輸出高電平時，YF4輸出低電平，當YF3輸出低電時，YF4輸出高電平。此電平控制T40-16換能器發出40KHz超聲波。電路中YF1至YF4采用高速CMOS電路74HCOO四與門電路，該電路特點是輸出驅動電流大（大于15mA），效率高等；電路工作電壓9V，工作電流大于35mA，發射超聲信號大于10m。

方案五

本電路采用LM386對輸出信號進行功率放大，LM386多用于音頻放大，而在本電路中用于超聲波發射。如圖所示，LM386第1腳和第8腳之間串接的E1和R1，使電路獲得較大的增益；TO為單片機輸入口的脈沖信號，經功率放大后由5腳輸出，驅動探頭發射超聲波。

超聲波接收器模塊 方案一

超聲波接收傳感器通過壓電轉換的原理，將由障礙物返回的回波信號轉換為電信號，由于該信號幅度較小（幾到幾十毫伏），因此須有低噪聲放大、40kHz帶通濾波電路將回波信號放大到一定幅度，使得干擾成分較小，其電路如下所示。在此電路中，為了防止在超聲波接收器上始終加有一直流信號讓其工作導致傳感器的壽命縮短，從而加上一隔直電容C4,從而C4和R5構成濾波電路。

在電路中，放大部分采用的是高速型運放TL084。綜合考慮了反相放大器、同相放大器和測量放大器的優缺點后，最終選擇了同相放大電路。因為同相放大器的理想輸入阻抗為無窮大，理想輸出阻抗為零，其帶負載能力較強等因素。在此電路中，根據同相放大器的閉環增益公式：Af=1+Rf/Rr 由于接收到的信號幅度為幾到幾十毫伏，所以需要將其放大400多倍使得其接收到的40KHz信號不會被干擾信號給掩蓋。為了防止引起運算放大器的自激振蕩，在第一級的放大電路中，R7取值為470 K?,R8取值為10K?，其增益放大： Af1=1+R7/R8=48 在第二級放大電路中，R11的取值為100K?，R12的取值為10K?，其放大增益： Af2=1+R11/R12=11 兩級增益為：Af=Af1·Af2=528 同相放大器的平衡電阻R6和R10的取值均為10K?。平衡電阻公式為：

Rp=Rf/(Rf+Rr)C5和R9構成了一階濾波電路。

方案二

該電路主要有集成電路CX20106A和超聲波換能器TCT40-10SI構成。利用CX20106A做接收電路載波頻率為38KHz；通過適當的改變C7的大小，可以改變接收電路的靈敏度和抗干擾能力。

工作原理：當超聲波接收探頭接收到超聲波信號時，壓迫壓電晶體做振動，將機械能轉化成電信號，由紅外線檢波接收集成芯片CX20106A接收到電信號后，對所接信號進行識別，若頻率在38KHz至40KHz左右，則輸出為低電平，否則輸出為高電平。

方案三

雙穩式超聲波接收電路

電路中，由VT5、VT6及相關輔助元件構成雙穩態電路，當VT4每導通一次（發射機工作一次），觸發信號C7、C8向雙穩電路送進一個觸發脈沖，VT5、VT6狀態翻轉一次，當VT6從截止狀態轉變成導通狀態時，VT5截止，VT7導通，繼電器K吸合???調試時，在a點與+6V（電源）之間用導快速短路一下后松開，繼電器應吸合(或釋放)，再短路一下松開，繼電器應釋放（或吸合），如果繼電器無反應，請檢查雙穩電路元件焊接質量和元件 參數。

方案四

單穩式超聲波接收電路

本電路超聲波換能器R40-16諧振頻率為40kHZ，經R40-16選頻后，將40kHZ的有用信號（發射機信號）送入VT1至VT3組成的高通放大器放大，經C5、VD1檢出直流分量，控制VT4和VT5組成的電子開關帶動繼電器K工作。由于該電路僅作單路信號放大，當發射機每發射一次超聲波信號時接收機的繼電器吸合一次（吸合時間同發射機發射信號時間相同），無記憶保持功能。可用作無線遙控攝像機快門控制、兒童玩具控制、窗簾控制等。電路中VT1β≥200，VT2≥150，其他元件自定。本電路不需要調試即可工作。如果靈敏度和抗干擾不夠，可檢查三極管的β值與電容C4的容量是否偏差太大。經檢測，配合相應的發射機，遙控距離可達8m以上，在室內因墻壁反射，故沒有方向性。電路工作電壓3V，靜態電流小于10mA。

方案五

在本接收電路中，結型場效應VT1構成高速入阻抗放大器，能夠很快地與超聲波接收器件B相匹配，可獲得較高接收靈敏度及選頻特性。VT1采用自給偏壓方式，改變R3的阻值即可改變VT1的工作點，超聲波接收器件B將接收到的超聲波轉換為相應的電信號，經VT1和VT2兩極放大后，再經VD1和VD2進行半波整流為直流信號，由C3積分后作用于VT3的基極，使VT3由截止變為導通，其集電極輸出負脈沖，觸發器JK觸發D，使其翻轉。JK觸發器Q端的電平直接驅動繼電器K，使K吸合或釋放；由繼電器K的觸點控制電路的開關。

盲區形成的原因及處理

1、探頭的余震及方向角。發射頭工作完后還會繼續震一會，這是物理效應，也就是余震。余震波會通過殼體和周圍的空氣，直接到達接收頭、干擾了檢測；通常的測距設計里，發射頭和接收頭的距離很近，在這么短的距離里超聲波的檢測角度是很大的，可達180度。

2、殼體的余震。就像敲鐘一樣，能量仍來自發射頭。發射結束后，殼體的余震會直接傳導到接收頭，這個時間很短，但已形成了干擾。（注：不同的環境、溫度對殼體的硬度和外形會有所變化，導致余震時間會略有改變）

3、電路串擾。超聲波發射時的瞬間電流很大，瞬間這么大的電流會對電源有一定影響，并干擾接收電路。通常這三種情況情況在每次超聲波發射時都會出現，即超聲波在發射的時候,是一個高壓脈沖,并且脈沖結束后,換能器會有一個比較長時間的余震,這些信號根據不同的換能器時間會有不同,從幾百個uS到幾個mS都有可能,因此在這個時間段內,聲波的回波信號是沒有辦法跟發射信號區分的.因此,被測物體在這個范圍內,回波和發射波區分不開,也就無法測距,從而形成了盲區.。

在硬件方面通常將超聲波轉換器之間的距離適當增大來減少盲區的范圍；如果發射探頭和接收探頭分開，收發不互相影響，必須要求發射電路和接收電路的地線隔離很好，發射信號不會通過地線串擾過去，否則也是不能減小盲區的。

在軟件中的處理方法就是，當發射頭發出脈沖后，記時器同時開始記時。我們在記時器開始記時一段時間后再開啟檢測回波信號，以避免余波信號的干擾。等待的時間可以為1ms左右。更精確的等待時間可以減小最小測量盲區。（注：超聲波探頭方向角越小、發射頭和接收頭位置越遠，盲區就越小，測量距離也就越小）