双十科技超声检测技术的应用领域
缺陷检测
    材料的缺陷总体来分有表层缺陷和内部缺陷，无论是表层缺陷还是内部缺陷
都会给材料、结构带来严重的力学性能下降，因此缺陷的无损评价一直是无损检
测领域重点研究的问题之一，超声检测技术是目前应用最为广泛、最为成熟的缺
陷无损检测方法。目前的缺陷检测技术越来越好，但在缺陷评定与评价方面存在
相当的不足，例如缺陷的等级评定只重视大小、长度，不重视高度和深度!40卜零
件检测执行中忽视经济效益，重工艺，轻评价[[41]。无损检测与评价是一个多领
域、多层次的综合技术，每种技术都有特定的应用范围和优缺点，随着再制造工
程的不断发展，包含涂层及基体的再制造零件缺陷评价也逐渐成为超声无损评价
领域中的研究热点。研究表明，相比于轧制或锻造材料而言，这类零件超声波信
号信噪比低，影响缺陷评价结果的因素较多，在现有的条件下，很难同时兼顾效
率、安全、成本、质量等多方位要求，研究人员要做的就是不断丰富无损检测的
理论与技术，将最新的技术应用于生产实际.
    针对材料内部缺陷的无损评价，目前实验研究主要采用的是体波(纵波和横
波)。采用最常用的脉冲反射法(体波)检测时，由于检测仪阻塞时间和始脉冲
宽度的影响，存在着检测盲区[42]盲区是指从探测面到能够发现缺陷的最小距
离，表征系统的近距离分辨能力)。对于表层缺陷的检查，目前实验研究主要采
用的是表面波(瑞利波)。由于表面波的能量集中于表面下2个波长之内，检查表
层缺陷灵敏度极高。但是，要想同时检测出材料表层和内部缺陷，就需要更换检
测探头(将表面波探头更换为纵波或横波探头)，非常不方便.
    针对上述问题，国内外很多学者提出了各自的解决方案，北京航天材料及工
艺研究所的吴时红、陈颖[43]等人针对特种涂层内部缺陷的检测设计了涂层专用超
声显微检测系统，该套系统的表面/亚表面成像原理[43]如图，-3所示，入射纵波以
气(瑞利波入射角)入射到样品表面激发出瑞利波.内部成像原理【43]如图，-4所
示，入射纵波在样品内部沿着与入射纵波对称的路径返回透镜。采用该系统对特
种涂层的内部质量进行检测后的结果表明，该系统能检测出涂层内部的裂纹、气
孔和涂层与基体脱粘等缺陷。采用超声瑞利波声透镜，可有效检测出涂层表面及
亚表面的缺陷.清华大学的姜宇、张华堂!44〕等人利用可调节聚焦深度的超声显微
成像技术，将聚焦声束投射到物质表面或穿透到内部，从而实现对材料表层、亚
表层和内部缺陷的检测.
图1-4内部成像原理
    再制造零件内部小缺陷(如小裂纹)的发现对提高零部件的服役寿命非常重
要，对于处于萌芽状态的表层小缺陷，及时采用表面工程技术进行修复可显著提
高零部件的服役寿命.近年来，国内外已经有采用非线性检测方法检测微裂纹、
微小缺陷及胶接层质量的报道!45-47]，利用超声波的非线性效应能够实现材料早期
损伤的无损表征。非线性超声检测的原理为:超声波在传播过程中与材料微观结
构(包含纤维增强层合板中的纤维基体，各种内在的或外部环境作用产生的缺陷
和损伤区)相互作用，并经过界面的多次反射与波形转换后被换能器接收，对接
收到的波形信号进行分析，提取一个能反映材料力学性能的参量，称为应力波因
子。美国RITEC RAM-5000 SNAP非线性高能超声测试系统是世界上第一套专门
用于材料无损评估的非线性效应研究的超声测试系统，性能非常优越。