超聲波頻譜分析技術及其應用

超聲無損檢測技術因具有被測對象範圍廣、檢測深度大、缺陷定位準確、檢測靈敏度高、速度快、對人體無害以及便於現場使用等特點，已成為現代產品質量檢測與控制的重要方法和手段。傳統的超聲檢測技術主要基於對超聲波傳播時間和回波幅度分析來獲得介質特性的有關信息，由於僅僅利用了波形所包含的大量信息中的一小部分，因此不但大大限制了超聲檢測技術的應用範圍，而且導致檢測結果可靠性不高，且存在一定的主觀性。本書對超聲檢測技術有了更為全面的理解，彌補了以往教學工作中有關超聲波信號處理方面的空白。

《超聲波頻譜分析技術及其應用》共分11章，第1—5章為超聲波頻譜分析技術的基本原理與方法，第6～11章為超聲波頻譜分析技術在材料研究中的應用情況。《超聲波頻譜分析技術及其應用》緊緊圍繞超聲檢測中使用的脈衝信號特點，介紹了頻譜分析技術中涉及到的數字信號處理原理及方法。為了加深讀者對超聲波頻譜分析技術的理解，並提高運用能力，《超聲波頻譜分析技術及其應用》給出了其在材料無損檢測與評價研究中的大量研究結果。同時，鑒於超聲波頻譜分析技術涉及到物理學、數學、材料科學、電子技術、力學及測試技術等多門學科，為了便於具有不同專業背景的讀者能更好地領會相關知識，《超聲波頻譜分析技術及其應用》採取突出概念和原理、弱化理論分析及公式推導的原則，力求做到概念清晰、原理明確、實用性強，以達到學以致用的目的。

《超聲波頻譜分析技術及其應用》重點面向材料無損檢測方向的本科專業學生，同時也可作為有關專業的研究生教材和廣大無損檢測工作者的參考用書。

前言

第1章 連續聲波與脈衝聲波

1.1 超聲波定義

1.2 描述超聲波的基本物理量

1.3 連續波和脈衝波

1.4 寬脈衝和窄脈衝

1.5 超聲脈衝波的頻率

1.6 超聲脈衝波的聲場

1.6.1 寬脈衝和窄脈衝的聲場

1.6.2 實際聲場與理想聲場的比較

1.6.3 寬脈衝與窄脈衝在探傷中的特點

1.6.4 脈衝波的聲速

參考文獻

第2章 超聲回波信號分析

2.1 超聲波脈衝反射法

2.2 超聲回波信號

2.3 影響反射波的因素

2.3.1 儀器和探頭

2.3.2 耦合

2.3.3 被檢測材料

2.3.4 缺陷

參考文獻

第3章 頻譜分析的數學基礎

3.1 簡諧振動

3.2 信號及其分類

3.2.1 信號的概念

3.2.2 信號的分類

3.3 傅里葉變換與快速傅里葉變換

3.4 信號的數字化

3.4.1 採樣

3.4.2 量化

3.4.3 截斷

3.4.4 加窗

3.4.5 加零處理

3.5 頻譜分析常用定理

3.6 周期信號的頻譜分析

3.6.1 三角形式的傅里葉級數

3.6.2 周期矩形脈衝信號的頻譜

3.7 時域信號疊加及其頻譜

3.7.1 相同時域信號

3.7.2 不同幅度的時域信號

3.7.3 不同相位的時域信號

3.7.4 不同持續時間的時域信號

參考文獻

第4章 超聲波頻譜分析系統

4.1 超聲波頻譜分析系統組成

4.2 線性非時變系統與單位衝激信號

4.2.1 線性非時變系統

4.2.2 單位衝激信號

4.3 超聲波頻譜分析系統的定量表示

4.4 超聲檢測系統中各因素對信號頻譜的影響

4.4.1 發射電路

4.4.2 探頭

4.4.3 接收電路

4.4.4 電纜

4.4.5 其他問題

4.5 頻譜歸一化

參考文獻

第5章 頻譜分析方法

5.1 雜訊與信號處理

5.1.1 雜訊

5.1.2 平滑

5.1.3 濾波

5.2 幅度譜

5.3 相位譜

5.4 功率譜

5.5 倒頻譜

參考文獻

第6章 人工反射體超聲波頻譜分析

6.1 概述

6.2 實驗工作

6.2.1 黃銅桿端面超聲反射波頻譜

6.2.2 不同形狀及尺寸人工反射體的超聲波頻譜

6.3 缺陷頻譜特性的模型解釋

6.3.1 概述

6.3.2 解析法

6.3.3 近似計算

6.4.頻譜分析模型

6.4.1 衍射模型

6.4.2 干涉模型

6.4.3 傅里葉變換模型

6.5 缺陷頻譜分析模型的應用

6.5.1 缺陷尺寸的確定

6.5.2 缺陷尺寸測量精度

6.5.3 厚度檢測和近表面缺陷測量分辨力

參考文獻

第7章 超聲波頻譜分析在缺陷檢測中的應用

7.1 複合材料缺陷檢測

7.1.1 平底孔缺陷

7.1.2 孔隙率

7.1.3 疏鬆和分層

7.2 表面裂紋的表徵

7.3 氫損傷超聲檢測

7.4 腐蝕檢測

參考文獻

第8章 超聲波頻譜分析在材料組織結構表徵中的應用

8.1 薄層厚度測量

8.2 表面粗糙度及周期性結構表徵

8.2.1 表面粗糙度測量

8.2.2 周期性結構表徵

8.2.3 表面粗糙度對錶面波傳播的影響

8.3 多晶金屬平均晶粒尺寸表徵

8.4 鋼中帶狀組織評價

8.5 微觀組織差異表徵

8.6 陶瓷緻密度評估

8.7 鋼中沉澱析出物表徵

參考文獻

第9章 超聲波頻譜分析在材料性能評價中的應用

9.1 諧振聲譜法表徵圓柱形工件彈性性能

9.2 聚合物纖維絲彈性模量測量

9.3 測定鋼的表面殘餘應力

9.4 軋制工件表面應力及形變

9.5 斷裂韌度超聲評估

9.5.1 燒結碳化鎢

9.5.2 多晶材料斷裂韌度

0.6 頻散類聚合物聲學性能

9.7 接觸表面勁度評價

9.8 複合材料強度檢測

參考文獻

第10章 超聲波頻譜分析在粘接質量檢測中的應用

10.1 粘接強度測量

10.1.1 諧振法

10.1.2 反射法

10.2 粘接質量檢測

10.2.1 反射法

10.2.2 透射法

10.2.3 諧振法

參考文獻

第11章 超聲波頻譜分析的其他應用

11.1 鋼中磁性轉變

11.2 鉻鎳合金600的超聲波波速和相速度頻散曲線

11.3 顆粒增強型塑料的超聲波衰減

11.4 拉伸方向和塑性應變對軋制黃銅板超聲波測量參數的影響

參考文獻

……

超聲波頻譜分析技術及其應用

目錄

前言

第1章連續聲波與脈衝聲波1

1?1超聲波定義1

1?2描述超聲波的基本物理量2

1?3連續波和脈衝波3

1?4寬脈衝和窄脈衝5

1?5超聲脈衝波的頻率7

1?6超聲脈衝波的聲場7

1?6?1寬脈衝和窄脈衝的聲場8

1?6?2實際聲場與理想聲場的比較9

1?6?3寬脈衝與窄脈衝在探傷中的特點10

1?6?4脈衝波的聲速11

參考文獻11

第2章超聲回波信號分析13

2?1超聲波脈衝反射法 13

2?2超聲回波信號14

2?3影響反射波的因素15

2?3?1儀器和探頭15

2?3?2耦合18

2?3?3被檢測材料19

2?3?4缺陷 23

參考文獻25

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