相控阵超声波检测技术及应用
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四川成都
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作者万升云等著
出版社机械工业出版社
ISBN9787111672173
出版时间2021-12
装帧平装
开本16开
定价63元
货号29346133
上书时间2024-10-20
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商品详情
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前言
相控阵超声波检测技术是超声波检测方法的新兴技术，目前应用于医学和工业领域，在生命安全、设备和装备制造、检修、运行，以及在产品质量的保证，提高生产率，降低生产成本等方面正发挥着越来越大的作用。
相控阵超声波检测技术应用的正确性、规范性、有效性及可靠性，一方面取决于所采用的技术和装备水平，另一方面取决于检测人员的知识水平和判断能力。无损检测人员所承担的职责要求他们具备相应的无损检测理论知识和综合技术素质。因此，必须制订相应的规则和程序，对相控阵超声波检测相关人员进行培训与考核，鉴定他们是否具备这种资格。
为进一步提高轨道交通装备行业无损检测技术保障水平和能力，研究并建立与国际惯例接轨、适应新时期发展需要的轨道交通行业无损检测人员合格评定制度势在必行。鉴于国内外有关相控阵超声波检测方面的著作较少，并且没有适用于轨道交通行业无损检测人员资格鉴定与认证要求的教材。为此，中国中车焊接和无损检测培训中心组织行业专家编写了本书。
全书共分为概述、超声波检测物理基础、探头、声束合成、相控阵扫描显示和扫查方式、相控阵超声波检测仪器、相控阵超声波检测系统校准检查、检测灵敏度、检测和结果评定、相控阵超声波检测技术在轨道交通领域中的应用、相控阵超声波检测技术的其他应用和工艺规程等12章。
本书通俗易懂，简明扼要，图文并茂，是广大相控阵超声波检测人员培训、日常检测的工具书，也可作为设计、工艺、管理及检验人员了解相控阵超声波检测的参考资料。
本书结合技能操作人员的特点，力求实用，并尽量与欧盟及国际上通行的无损检测等级技术培训及认证要求相适应。
在本书的编写过程中，中车科技质量与信息化中心、中车戚墅堰机车车辆工艺研究所有限公司各级领导及中车无损检测技术委员会各位委员提供了宝贵的建议和支持，培训中心的各位同仁进行了缺陷图谱的研制、拍摄、收集及整理工作，并在文字校对等方面做了大量具体的工作，在此向他们表示真诚的谢意。
由于编者水平有限，难免存在诸多不足之处，恳请广大读者不吝指正。愿本书能够为轨道交通装备行业无损检测人员水平的提高、保证无损检测技术的正确应用和促进无损检测专业的发展起到积极的推动作用。
本书编写过程中得到了许多国内外同行专家的指导和支持，谨此致谢！
著者2021年5月16日
导语摘要
本书是一本相控阵超声波检测人员资格鉴定认证的培训教材，由中国中车焊接和无损检测培训中心组织行业专家按照ISO/TR 25107—2016《无损检测 无损检测人员培训大纲》、GB/T 9445—2015《无损检测 人员资格鉴定与认证》和EN473/ISO 9712—2015《无损检测 人员资格鉴定与认证》标准要求编写而成。
本书共分12章，主要内容包括：概述、超声波检测物理基础、探头、声束合成、相控阵扫描显示和扫查方式、相控阵超声波检测仪器、相控阵超声波检测系统校准检查、检测灵敏度、检测和结果评定、相控阵超声波检测技术在轨道交通领域中的应用、相控阵超声波检测技术的其他应用和工艺规程等。
本书既注重理论与实践应用的结合，又紧跟现代科学技术的发展，并及时介绍国内外相控阵超声波检测的新观点和新技术。本书除作为相控阵超声波检测人员资格鉴定认证培训教材外，也可供各企业生产一线人员、质量管理及检测人员、安全监督人员、工艺技术人员、研究机构及大专院校相关专业师生学习参考。
目录
前言
第1章 概述1
1.1相控阵超声波检测技术的发展1
1.2相控阵超声波检测的优点和局限性1
1.2.1优点1
1.2.2局限性2
第2章 超声波检测物理基础3
2.1波的反射3
2.2波的折射3
2.3波的衍射3
2.4偏振3
2.5干涉4
2.6相干波源4
2.7惠更斯原理4
2.8波阵面的形成5
第3章 探头7
3.1相控阵探头类型8
3.1.1线阵8
3.1.2矩阵9
3.1.3环阵10
3.1.4 Rho-theta阵列10
3.1.5其他阵列类型11
3.2探头和楔块的选择12
3.2.1频率和带宽12
3.2.2延迟和楔块角度12
3.2.3阵列尺寸13
3.2.4楔块14
3.2.5楔块上的探头14
第4章 声束合成15
4.1声束偏转和聚焦17
4.2相控阵探头术语18
4.2.1激发孔径19
4.2.2非主动孔径19
4.2.3有效激发孔径19
4.2.4横向分辨力、角分辨力和轴向分辨力20
4.2.5主瓣22
4.2.6旁瓣22
4.2.7栅瓣22
4.2.8声束变迹23
4.3延迟计算24
4.3.1声束聚焦计算24
4.3.2声束偏转计算25
4.4费马定理27
4.5聚焦法则27
4.6声场28
4.6.1近场区29
4.6.2聚焦形状29
4.6.3焦距30
4.6.4聚焦增益32
4.6.5归一化焦距33
4.6.6声束尺寸33
4.6.7焦区34
4.6.8声束扩散和半扩散角37
4.7相控阵声束特性37
4.7.1矩形探头计算38
4.7.2角分辨力计算40
4.8声束偏转极限43
4.9灵敏度和信噪比（S/N）45
第5章 相控阵扫描显示和扫查方式46
5.1聚焦法则设置46
5.1.1扇扫描46
5.1.2电子（线性）扫描47
5.1.3固定声束扫描47
5.1.4性能对比48
5.2扫查方式48
5.2.1栅格扫查48
5.2.2斜向扫查49
5.2.3螺旋扫查49
5.2.4螺线扫查50
5.3编码扫查方式50
5.3.1往复扫查51
5.3.2单向扫查51
5.3.3沿线扫查（单轴扫查方式）51
5.4声束控制组合技术52
第6章 相控阵超声波检测仪器53
6.1概述53
6.2超声波采集模式54
6.3发射器类型55
6.4图像形成55
6.5变迹58
6.6模拟与数字声束成形对比59
6.7相控阵超声波检测仪器进展59
6.8设备硬件基础60
6.8.1脉冲发生器和接收器60
6.8.2数据采集和自动化系统68
6.8.3运行（自动化和半自动化系统）71
6.8.4扫查和数据采集75
6.8.5扫查装置85
6.8.6扫描显示和扫描装备86
6.8.7存储和数字化89
第7章 相控阵超声波检测系统校准检查93
7.1仪器线性校准93
7.1.1时基线性（水平线性）94
7.1.2显示高度线性96
7.1.3幅值控制线性98
7.2阵元有效性的评定100
7.2.1手工检查100
7.2.2预设程序101
7.3声束角度和偏移点的确定102
7.4声束特性104
7.5相控阵声束偏转极限的确定106
7.6用于系统验证的校准块109
第8章 检测灵敏度110
8.1用于费马计算的参数110
8.1.1声速的确定112
8.1.2楔块延迟时间的确定113
8.1.3衰减的补偿114
8.2检测灵敏度反射体116
8.2.1内部反射体117
8.2.2表面反射体118
8.3对不定向缺欠的敏感性119
8.4手动校准和自动校准120
8.4.1参考灵敏度DAC曲线的绘制120
8.4.2参考灵敏度TCG曲线的绘制121
第9章 检测和结果评定123
9.1检测技术123
9.1.1接触技术和液浸技术123
9.1.2手工检测和自动检测123
9.1.3聚焦形式125
9.1.4扫描范围126
9.2数据采集和分析127
9.2.1参数设置127
9.2.2文件结构131
9.2.3软件选项132
9.2.4数据分析135
9.3材料加工形式和缺欠类型137
9.3.1材料加工形式137
9.3.2缺欠类型138
9.4结果评定138
9.4.1几何结构信号139
9.4.2缺欠显示140
9.4.3缺欠定性142
9.4.4缺欠定量146
第10章 相控阵超声波检测技术在轨道交通领域中的应用149
10.1车轴相控阵超声波检测149
10.1.1车轴149
10.1.2检测方法150
10.1.3数据分析152
10.2齿轮相控阵超声波检测153
10.3螺栓不解体相控阵导波在役检测158
10.3.1螺栓158
10.3.2检测部位和缺欠158
10.3.3检测方法158
10.3.4数据分析159
10.4钢轨相控阵超声波检测161
10.4.1钢轨161
10.4.2检测部位和缺欠161
10.4.3检测方法162
10.4.4数据分析165
第11章 相控阵超声波检测技术的其他应用171
11.1奥氏体不锈钢焊缝相控阵超声波检测171
11.2复合材料相控阵超声波检测175
11.3相控阵二维成像管道腐蚀检测179
第12章 工艺规程181
12.1范围181
12.2规范性引用文件181
12.3术语及定义182
12.4安全182
12.5人员资质182
12.6焊缝标识和零位182
12.7扫查面准备183
12.8检测区域183
12.9检测设备183
12.10设备校验184
12.11设备检查186
12.12检测技术186
12.13结果评定（验收准则）186
12.14检测结果记录187
12.15违规行为187
附录188
附录A出射点公式188
附录B25～44mm板厚对接焊缝检测技术190
参考文献193
内容摘要
本书是一本相控阵超声波检测人员资格鉴定认证的培训教材，由中国中车焊接和无损检测培训中心组织行业专家按照ISO/TR 25107—2016《无损检测 无损检测人员培训大纲》、GB/T 9445—2015《无损检测 人员资格鉴定与认证》和EN473/ISO 9712—2015《无损检测 人员资格鉴定与认证》标准要求编写而成。
本书共分12章，主要内容包括：概述、超声波检测物理基础、探头、声束合成、相控阵扫描显示和扫查方式、相控阵超声波检测仪器、相控阵超声波检测系统校准检查、检测灵敏度、检测和结果评定、相控阵超声波检测技术在轨道交通领域中的应用、相控阵超声波检测技术的其他应用和工艺规程等。
本书既注重理论与实践应用的结合，又紧跟现代科学技术的发展，并及时介绍国内外相控阵超声波检测的新观点和新技术。本书除作为相控阵超声波检测人员资格鉴定认证培训教材外，也可供各企业生产一线人员、质量管理及检测人员、安全监督人员、工艺技术人员、研究机构及大专院校相关专业师生学习参考。
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