超聲波技術精選(九篇)
前言：一篇好文章的誕生，需要你不斷地搜集資料、整理思路，本站小編為你收集了豐富的超聲波技術主題范文，僅供參考，歡迎閱讀并收藏。
第1篇：超聲波技術范文
關鍵詞：超聲波、磨削、振動、加工材料
1 超聲波磨削加工的專利概況
（1）按照申請和公開的年份進行統計分析
圖2-1可以看出，在國內1990以前，專利涉及超聲磨削加工的比較少，我國超聲波磨削加工起步比較晚，1990-2005年，經歷了初步發展期，理論初步形成，2005-至今，技術發展比較迅速，高校和企業的專利申請比較活躍，說明超聲波磨削加工技術逐漸成熟，在加工生產中應用廣泛。國外超聲波磨削加工起步比較早，在1975年有專利申請，申請量也是逐步增加，其中1975-1990年，申請量一直處于小幅的增長過程中，處于初步發展階段；在1990-2000年，經歷了快速發展階段，申請量增長量比較快，技術發展比較成熟；2000至今，處于緩慢增加，申請量維持較高水平。
圖1-1 超聲波磨削加工的國內外專利申請量趨勢
2 超聲波磨削加工技術發展
超聲波磨削加工裝置的發展主要體現在超聲波加工技術的應用和改進。加工材料主要包括工程陶瓷、石英、光學玻璃、單晶硅、寶石、硬質合金、復合材料等硬脆性材料，S著材料的廣泛應用，也促進了超聲波磨削加工的快速發展。隨著超聲波加工技術的發展，以及加工材料精度高，超聲波磨削技術逐漸與其他表面加工方式結合對工件進行加工，如電化學加工、電解研磨[1]。
3 結語
本文通過對超聲波磨削加工的專利申請的分析，概覽了該領域專利申請的總體情況，分別從年度走勢、申請人情況、發展趨勢等方面進行分析。通過分析可知，近年基于超聲波磨削加工領域的專利申請迅速增多，申請人在該領域專利布局逐漸加強，但國內申請人重要集中在高校；針對目前這種情況，企業應該加強對專利的認識，研究基于超聲波磨削加工領域中出現的新技術和新方向，引導各企業和科研機構積極研發核心技術并促進專利成果轉化。
第2篇：超聲波技術范文
【關鍵詞】超聲波；污泥減量；預處理
0 引言
超聲波是指頻率為20～106kHz的聲波。自從1880年Curie發現壓電效應，及1917年Langevin發現反壓電效應（即電致伸縮效應），半個多世紀以來，超聲技術及其應用獲得了極為廣泛而令人矚目的成就。超聲波用于工業較早。低強度的超聲波通常用于測量流量，而超聲波技術在環境工程中的研究和應用還處于早期發展階段，在國外，早在1993年超聲波技術就作為一種新的技術引入到水處理中[1]，到目前為止已有大量實驗室的基礎研究成果，并有部分進入實際應用。而國內，這方面開展的工作還非常有限。
將超聲波用于污泥減量是一個全新的領域。當一定強度的超聲波作用于某一液體時，一般是在很高的聲強下，特別是在低頻和中頻范圍內，產生交替的壓縮和擴張作用從而進一步產生空穴作用，在溶液中這個作用以微氣泡的形成、生長和破裂來體現，以此壓碎細胞壁，釋放出細胞內所含的成分和細胞質，以便進一步降解。超聲波細胞處理器能加快細胞溶解，用于污泥回流系統時，可強化細胞的可降解性，減少了污泥的產量；用于污泥脫水設備時，有利于污泥脫水和污泥減量。
隨著我國城鎮污水處理行業近年來的快速發展，到2013年我國城鎮污水廠已經有3000多座，按80%含水率計算，預計我國每年污泥的產生量會達到3000多萬噸，污泥處理是污水處理的一項重要部分，通常泥量約為水量的1%-2%，但污泥處理在整個污水處理廠投資中約占40%-50%。不僅投資大，傳統厭氧消化工藝還存在負荷低、安全性要求高、運行管理難度大、運行經驗缺乏等問題，這就使得部分運行管理水平較低的污水處理廠索性將消化池閑置，造成很大浪費。
所以污泥的處理任重道遠，改善污泥處理技術，減少污泥產量迫在眉睫。作為一項新的污泥處理技術，超聲波具有無污染、高效率、操作簡便等特點。常見的超聲波設備有兩種：探頭式反應器與槽式反應器（圖1、圖2）。探頭式反應器聲強高，反應容器可以做成各種形狀，但作用體積較小，適宜于實驗研究或小規模操作。槽式反應器則更適于大規模生產。
1 超聲波在污泥處理中的應用現狀
國外對超聲波污泥處理技術研究較多，如德國巴姆堡市污水廠，由于管網擴充和改造等原因，每天的污泥量相應增加，考慮到節約資金和提高效率等方面的問題，引進3臺超聲波污泥反應器對污泥進行預處理。一期兩臺運行3個月后，沼氣產量增加30%，污泥停留時間從25天降到18天，從而滿足了在不建造新的污泥罐的情況下保證消化深度的要求。其流程見圖3。
超聲波預處理破壞菌膠團強度結構后，大量被挾裹在菌膠團內的有機物被釋放到水中，從而易于為微生物所用。使用112W/mL的低頻處理可以將可溶性COD占總COD的比值（SCOD/TCOD）從36%提高到89%，可溶性N的比值從34%提高到42%[2]。由于厭氧發酵的關鍵步驟是水解，將不溶性的有機顆粒變為溶解性的有機物，水解十分緩慢，造成厭氧處理周期長。超聲波預處理可以相當程度地取代水解過程，而時間大大縮短。
除了對污泥結構的破壞外，超聲波還能改變微生物活性。一定強度的超聲波可以促進酶活，加快微生物生長，提高其對有機物的分解吸收能力。線性超聲波處理45min可以使啤酒酵母細胞生長對數期提前6h，而且細胞數提高近一倍，細胞干重也有較大提高，其可能原因是超聲波產生的微沖擊流改進了細胞內外的傳質作用，從而加快有機質進入細胞和代謝產物排出細胞的進程。超聲波加快膜傳遞的現象也被其他研究所證實。可溶性有機物的增加和細胞活性的增加共同作用，極大地加快了厭氧發酵速率，而且促進效應在超聲波停止后數小時內依然存在。30―120min的超聲波處理使厭氧發酵時間從22d降到8d，而且揮發性有機物的去除率從45.8%提高到50.3%，同時沼氣的產率提高了2.2倍[3]。也就是說短時間的超聲波預處理可以大大縮短發酵時間，提高沼氣產率，從而極大地降低投資和運行費用，并提高處理效率。
然而過高強度的超聲波可以破壞微生物細胞壁，使細胞內的有機物釋放出來，例如0.144W/mL下處理120min后污泥中64%的大腸桿菌被殺死[4]，由于超聲波效應在聲波停止后數小時內依然存在，微生物的滅活給后續的生物處理造成很大困難。
目前，國內將超聲波應用于污泥處理中的實例并不是很多，取得進展的主要有以下幾個方面。
河北科技大學祁夢蘭，鄭自保等利用H2O2聲化學氧化法處理靛藍染料廢水，并與Fenton氧化法進行比較，發現兩種方法可以達到大致相同的處理效果，但H2O2聲化學氧化法處理時間較短，僅10-20min，而Fenton氧化法反應時間則需120-140min；H2O2聲化學氧化法的H2O2投加量為5.5mg/L，而Fenton氧化法的H2O2投加量為13.8mg/L，為聲化學氧化法的2.5倍。這說明超聲波化學反應具有獨特的作用，相應的降低了運行費用。他們還對靛藍染料廢水進行了H2O2聲化學氧化-間歇式活性污泥法處理，處理后出水水質符合GB8978-88《污水綜合排放標準》中一級標準[5]。
南京工業大學殷絢等采用超聲波處理揚子石化污水處理廠提供的剩余污泥，觀察超聲處理時間以及聲強對污泥結合水的綜合影響，發現超聲處理污泥在較低聲強和較短時間范圍內能夠降低污泥的結合水含量，有利于提高污泥最終的脫水[6]。
天津大學環境科學與工程學院王芬等采用超聲波技術破解污泥絮體及污泥微生物細胞壁結構，使固體性有機物與胞內物質變為溶解性有機物（SCOD）。考察SCOD溶出率隨超聲作用時間、聲強及聲能密度的變化情況發現，SCOD溶出率隨超聲作用時間、聲強及聲能密度的增加而增加，在一定聲能密度下，SCOD溶出率隨時間延長呈線性增長趨勢，即污泥破解反應遵從一級反應動力學規律。VSS的變化規律同SCOD溶出率的變化規律相似。利用多元統計學中t分布檢驗方法分析諸因素對破解效果所產生的影響，得出各因素影響程度從大至小順序為：超聲作用時間>聲能密度>聲強[7]。
他們還對影響超聲波作用的各個因素進行研究，結果發現：聲能密度為0.096W/mL時，超聲破解污泥的主要作用力是水力剪切力，羥基氧化幾乎不起作用；聲能密度為0.384W/mL時，水力剪切力與自由基氧化在超聲破解污泥反應中所占的比例分別為80.85%與19.15%；聲能密度為0.72W/mL時，水力剪切力與自由基氧化在超聲破解污泥反應中所占的比例分別為74.14%與25.86%。并得出結論，在各影響因素中，pH值對超聲破解污泥的效果影響最大[8]。
通過以上實例，可以發現，超聲波在污泥處理中的應用技術在國內的研究已經開始10余年了，而且在這一方面我們還需要做大量的研究工作從而摸索出較為科學的方法使其能夠更好的為污泥處理服務。
2 結語
我國城市生活污水廠污泥問題，只有通過綜合方案解決，最終落腳點仍是通過新技術來降低總運行成本，同時保證出水水質。超聲波污泥預處理技術為污泥的減量化穩定化和資源化提供了技術基礎，并使他們成為一體。歐美的實踐經驗表明，該技術在節省建造成本上具有不可比擬的優勢，具有廣泛的應用前景。
結合我國國情，一方面，能源消耗大成為國民經濟發展的制約因素，另一方面，作為可再生能源載體的污泥卻被當作包袱令污水廠運營方大傷腦筋。新型超聲波污泥處理技術在降低能耗方面的突破為解決這一矛盾提供了一個好的方向，可以預期，該技術的推廣應用將促進實現污泥罐小型化、污泥減量化、穩定化、無害化和資源化的統一。
【參考文獻】
[1]V. Urban，J.C.Block，J.Manem，Bioflocculation in activated sludge：an analytic approach [J].Water，Res.，1993，27：829-838.
[2]Y.Chiu，C.Chang，J.Lin，S.Huang.Alkaline and ultrasonic pretreatment of sludge before anaerobic digestion[J].Wat.Sci.Tech.，199，36 （11） ：155-162.
[3]A.Teihm，K.Nickwl，M.Zellhorn，U.Neis.Ultrasonic waste activated sludge disintegration for improving anaerobic stabilization[J].Wat.Res.，2001，35（8）：2003-2009.
[4]C. Chu，B. Chang ， G. Liao ， D. Jean ， D. Lee. Observations on changes in ultrasonically treated waste-activated sludge[J]. Wat. Res.，2001，35（4）：1038-1046.
[5]祁夢蘭，鄭自保，等.聲化學氧化-間歇式活性污泥法處理污染廢水的研究[J]. 化工環保，1996，16：23-26.
[6]殷絢，等.超聲波聲強及處理時間對污泥結合水的影響[J].化工進展，2005，24（3）：307-311.
第3篇：超聲波技術范文
關鍵詞：加氫反應器 凸臺 超聲波檢測 探頭
中圖分類號：TH878 文獻標識碼：A 文章編號：1672-3791（2014）05（b）-0078-02
Ultrasonic Testing Technique for Bump of
Hydrogenation Reactor
Qi Ling min1 Han Taikun2
（1. Department of Science， Guangdong University of Petrochemical Technology； 2.Testing Center，The Challenge Petrochemical Machinery Corporation of Maoming，Maoming Guangdong，525000，China）
Abstract：This paper introduces the manufacturing process of bump， designs ultrasonic testing detective areas according to the bump’s structure and the flaws which appear easily，and then choose the appropriate probes according to specification of detective area. The design improves productivity and reduces probability of undetected flaw，the effectiveness of the proposed design is verified by testing in production practice.
Key Words：Hydrogenation Reactor；Bump；Ultrasonic Testing；Probe
為獲得高質量的石油加工產品或增加原油轉化為輕質成品油的比率，以及適應高含硫原油、劣質原油深加工的需要與改善環境條件等目的，在現代石油加工工業中出現了加氫工藝裝置[1]。與此同時，加氫裝置中的關鍵設備加氫反應器的設計及制造技術也有了很大的進步。
加氫反應器在制造過程中，鉻鉬鋼焊縫以及堆焊層將不可避免地出現一些表面和內部缺陷，同時，反應器長期工作在高溫（400～500 ℃）、高壓（8～20 MPa）以及臨氫狀態等苛刻條件下[2]，因此在制造的過程中，反應器的各個部分的質量要求都非常高。
加氫反應器內構件的支撐形式不是采用一般的支耳式焊接支撐圈，而是采用凸臺形式。在制造過程中用滲透檢測方法檢測凸臺的表面缺陷，用超聲波檢測方法檢測凸臺的內部缺陷。相關標準[3]和以往的教材[4]中并沒有給出凸臺或相同結構的超聲波檢測方式，在相關文獻[2，5]等中也沒有發現相應的檢測方式，因此，凸臺的檢測是一個難點，在檢測的過程中如果檢測方式設計不當，就有可能漏檢，給后續的使用帶來很大的安全隱患。結合凸臺的制造過程及生產實踐中無損檢測經驗的積累，本文設計了一種凸臺制造過程中的超聲波檢測方式，經過在茂名重力石化機械制造有限公司（為敘述方便，以下簡稱為重力公司）長期的應用，驗證了該設計的可行性。
1 凸臺的制造過程及容易出現的缺陷
凸臺是在筒體內側一層一層堆焊起來的，根據高度的不同，堆焊的層數發生相應的變化，堆焊的材質和母材的材質是相同的，例如某加氫精制反應器的母材材質為12Cr2MoR，則焊材的材質也是12Cr2MoR。堆焊成型的凸臺由于表面比較粗糙并不能直接檢測，而是要進行機加工，使其表面粗糙度復合檢測要求。經過機加工后的凸臺拐角處圓滑過渡，從而改善了該不連續部位的應力分布，詳見圖1。
與凸臺相關的缺陷按部位可分為四種：
（1）表面缺陷主要有裂紋、氣孔、夾渣等；（2）凸臺內的缺陷，一般為夾渣、氣孔和未熔合；（3）凸臺與母材的未結合；（4）凸臺下的再熱裂紋。
2 凸臺的超聲波檢測設計及應用
凸臺的檢測是超聲波檢測中的一個難點。超聲波檢測設計分為兩個部分：
第一，檢測面的選擇；
第二，探頭的選擇。
首先要確定檢測面，例如某加氫精制反應器，E1焊縫的規格為Φ4600×150/60/107 mm，其中內徑為4600mm，母材厚度為150 mm，凸臺高度為60 mm，寬度為107 mm，檢測面選擇如圖2所示。
該反應器中E4焊縫的規格為Φ4600×150/60/37 mm，寬度為37 mm，其他條件不變，凸臺表面結構發生了變化，斜探頭在其表面的掃查受到限制，聲束檢測不到凸臺拐角區域，為提高缺陷檢出率，檢測面就要發生變化，如（圖3）所示。
其次是探頭的選擇，斜探頭的選擇和焊縫的類似，主要考慮工件厚度和聲束的覆蓋范圍等條件，相關標準和教材中已經提出一般要求，直探頭的選擇不僅和凸臺的厚度有關，也和翼板的直徑有關，例如某加氫精制反應器母材內徑為4600 mm的E1焊縫用2.5P20探頭。某補充精制反應器中的E2焊縫規格為Φ2213×δ120/60/ 37 mm，內徑為2213 mm，曲率變大，2.5P20探頭表面和凸臺表面之間間距變大，耦合效果就會較差，漏檢的可能性非常大，因此要選擇直徑小一點的探頭，可以選擇2.5P14探頭。
3 結語
介紹了凸臺的制造過程及容易出現的缺陷，根據這些信息設計了超聲波檢測檢測面，進而結合檢測面規格選擇合適的探頭。該設計經過在重力公司的長期實踐，收到了很好的效果，主要表現在以下兩個方面：提高了工作效率，盲目的增多檢測面和探頭，會使得檢測勞動量增加，降低工作效率；降低了漏檢概率，過少的檢測面和單一或不正確的探頭又會產生漏檢，嚴重影響產品的質量。因此，合理的設計無論是在提高工作效率方面還是降低漏檢概率方面都是顯得十分必要。通過在生產實踐中的現場檢測驗證了本文提出的設計的有效性。
參考文獻
[1] 黎國磊.我國高壓加氫設備國產化的成績及面臨的挑戰[J].石油化工設備，1997，26（3）：6-9.
[2] 劉德宇，沈功田，李邦憲.壓力容器無損檢測―― 加氫反應器的無損檢測技術[J].NDT無損檢測，2005，27（2）：96-99.
[3] JB/T4730.3―2005承壓設備無損檢測第三部分：超聲檢測[Z].
第4篇：超聲波技術范文
關鍵詞：超聲波 超聲波探傷 探傷儀的工作靈敏度 縱波 爬波 聲耦合劑 底波 缺陷波 RTV
中圖分類號：TM216 文獻標識碼：A 文章編號：1672-3791（2012）08（c）-0247-02
瓷制絕緣子是電網設備的重要組成部件，由于其長期運行在強電場、強機械應力、風雷雨雪天氣、環境污染嚴重等惡劣條件下，以及瓷絕緣子本身在生產制造過程中產生的內部缺陷，都使瓷質部件存在著很大的斷裂風險。近年來，國內已多次發生變電運行或檢修工作人員由于絕緣子斷裂導致傷亡的事故，嚴重影響了電網設備的安全運行，也給電力職工的人身安全造成了嚴重威脅。為了防患未然，盡力避免發生此類事故，國家電網公司已專門成立了高壓支柱絕緣子事故調查小組，對近年的多起事故進行調查分析并提出整改方案。華北電網有限公司制定了《高壓支柱絕緣子超聲波檢測導則》及超聲波探傷檢測人員培訓方案，逐步將超聲波探傷技術應用于實際的生產工作中。
超聲波探傷是目前應用最廣泛的無損探傷方法之一。超聲波是一種機械波，機械振動與波動是超聲波探傷的物理基礎。而超聲波探傷中，主要涉及到幾何聲學和物理聲學中關于聲波的反射、折射、波形轉換、波的疊加、干涉、繞射、惠更斯原理等知識。如果能熟練的掌握相關知識，對于在實際工作中分析和解決各種問題將是十分有益的。
1 基本概念解釋及檢測設備選擇要求
1.1 基本概念解釋
超聲波是一種機械波，機械振動與波動是超聲波探傷的物理基礎。超聲波探傷就是利用超聲波的指向性和傳播規律來檢查工件中存在的缺陷情況。此類探傷工作需要使用專用的檢測工具即探傷儀才能進行，而探傷儀在一定條件下探測缺陷大小的能力被稱為探傷儀的工作靈敏度，它是決定探傷儀能否準確的發現被檢測設備缺陷的重要因素。
利用超聲波對瓷制絕緣子探傷最常用到的兩種方法就是小角度縱波檢測和爬波檢測。所謂縱波，是指介質質點振動方向與波的傳播方向一致的波。爬波是指表面下縱波，是當第一介質之中的縱波入射角位于第一臨界角附近時在第二介質中產生的表面下縱波。常用的小角度縱波檢測和爬波檢測都是利用了縱波的傳播特性來進行工作。
為了把超聲波探傷儀的探頭發射的超聲波射入被測品，避免探頭和探傷接觸面之間造成空隙而需要施加一種介質即聲耦合劑（如水、機油、纖維素合成物等）。在檢測過程中，探傷儀所裝備的顯示屏上會實時的顯示出各種信號，其中包含有由于工件底面引起的反射波（底波）信號和由于缺陷引起的反射波（缺陷波）信號等。由于目前許多瓷制絕緣子表面都涂有一種用來提高設備憎水性和電絕緣性的涂料（RTV），其對超聲波檢測有一定的影響，有時會由于噴涂時產生的問題，會在探傷儀上顯示出一些干擾波信號。檢測人員必須能清楚地分辨各種波的信號，并根據信號判斷是否存在缺陷。
1.2 超聲波探傷設備基本要求
對于用來進行探傷工作的超聲波探傷儀，在《中華人民共和國機械行業標準——超聲波探測瓷件內部缺陷（JB/T 9674—1999）》中有明確的規定。
超聲波探傷儀應滿足以下要求。
（1）儀器工作頻率應包括1～5MHz。
（2）儀器標稱探測深度應不小于被試品的高度。
（3）具有總衰減量不小于50dB，衰減調節精度為±1dB以下的衰減器。
（4）當探傷發射功率較大，且電源電壓在標稱電壓±10%范圍內變化時，水平線性下不應有明顯的變化。
超聲波探傷儀所使用的探頭應滿足下列要求。
（1）采用單直探頭，根據需要在-5MHz范圍內選擇探頭頻率，推薦為1.25MHz或2.5MHz。探頭晶片直徑可根據需要選擇。
（2）探頭發射的超聲波主聲束在垂直方向偏向角應不大于2°。
對試品的規定如下。
瓷件兩端面的平行度和主體軸線直線度應符合GB 772的規定。探測面應平滑，其粗糙度應不大于10μm。
對耦合劑的規定如下。
應采用良好的聲耦合劑，如水、機油等，且必須保持耦合劑的清潔。
在實際的工作中，我所在公司使用的廣東汕頭超聲電子股份有限公司生產的CTS-9008型陶瓷絕緣子超聲探傷儀。該設備是針對電力行業中高壓支柱瓷絕緣子及瓷套檢測的專用數字式超聲波探傷儀，設備要求符合國家標準，抗電磁干擾能力強，而且攜帶比較方便，對測試結果的顯示也很清楚明白。目前已經大量裝備于唐山供電公司及其各分公司。
2 典型事故案例分析及絕緣子檢測相關規定
隨著電網的迅速發展，使用瓷支柱絕緣子數量逐年加大，高壓瓷支柱絕緣子斷裂引發的事故時有發生。據來自山東電網的不完全統計，自1999年來共發生220kV瓷支柱絕緣子折斷7起，3次全站停電，對電網的安全生產特別是人身安全構成極大威脅。
2.1 典型事故情況
（1）2002年4月12日，萊蕪電廠220kVⅡ母線、泉萊線、萊山線春季停電清掃、預試，當拉開#3923-3刀閘（GW4/220），刀閘頭相距80cm時，開關側B相支柱瓷絕緣子下節法蘭根部斷裂，上節掉落，相鄰的TA接線板在引線作用下斷開，未造成停電和人員傷害。斷裂的支柱絕緣子為1981年普通強度瓷產品，斷面有黃芯，分析為產品質量問題。
（2）2004年3月13日，臨沂溫水站將220kV#1母線負荷并列倒至#2母線運行，拉開201-1刀閘，當導電摺架下落至中間位置時，201-1刀閘B相支持支柱絕緣子斷裂，造成220kV#2母線A、B相相間短路，并將A相支柱瓷瓶拉斷，全站失壓進而使溫云線單電源供電的220kV云蒙站全站停電。斷裂支柱絕緣子為1995年普通強度瓷產品，折斷部位在下節支柱的上法蘭根部，上、下節抗彎強度6kN，而實有2.5kN。分析為上、下節裝配不對，下節應具備倒裝試驗要求。
（3）2012年5月8日17：13，陜西電網330kV延安變進行110kV母線倒閘操作過程中，110kV1116延馬1線II母側刀閘支柱瓷瓶斷裂，110kV母差保護動作，兩條110kV母線跳閘，致使馬家灣、吳起、志丹、東郊4座110kV變電站失壓，損失負荷8.1萬千瓦。
2.2 斷裂原因分析
2.2.1 生產管理和制造工藝存在缺陷
（1）用來制造瓷絕緣子的原材料的質量是影響絕緣子質量的基本因素。原材料必須具備化學、物理和礦源穩定性。化學成分的不穩定將影響瓷質的均勻程度。例如：電瓷原料中SiO2含量過高，燒成時殘余石英顆粒將相應增加，殘余石英顆粒與其周圍的玻璃間常存在微裂紋，這將縮短瓷質的疲勞壽命。部分生產廠家由于經濟實力或采購問題，選購原材料產地礦源不穩定，管理不嚴，各原料間界面不清，影響配料的準確性，導致所生產的瓷制絕緣子存在嚴重的質量問題。
（2）法蘭膠裝毛坯在滾花或刻槽工藝過程中存在內應力和微裂紋等隱患，絕緣子在運行一段時間后，微裂紋不斷擴大，容易發生低值破壞。我國在20世紀80年代末期建設的變電站中有許多發生斷裂的絕緣子其斷裂點就在滾花與主體交接處。
（3）瓷絕緣子在生產過程中的燒成溫度是影響其成品質量的又一重要因素。燒成溫度一般在1250～1300℃間，<1250℃就出現生燒，>1300℃為過燒。傳統的燃煤倒焰窯和一些普通煤氣窯溫度控制與測量有較大偏差，同窯產品中有合格或生燒過燒。如果出廠檢驗率較低，會導致部分不合格產品投入運行中。
（4）在處理瓷支柱折斷事故時，常遇到斷面有黃芯。黃芯的產生是因為在燒制中采用還原焰，當還原氣氛不足或還原時間不夠時，支柱表面還原充分，Fe2O3被還原成FeO，瓷質呈正常的灰白色，而中心部分沒還原，仍以Fe2O3形式存在，呈黃色。黃芯與正常瓷質膨脹系數相差很大，在運行中遇到急溫熱天氣或劇烈震動，極易導致絕緣子發生折斷。據資料統計，由于黃芯現象導致絕緣子斷裂的事故在山東電網中占80%以上。
（5）瓷件與水泥的熱膨脹系數不同，通常在瓷件膠裝表面涂抹一層瀝青緩沖層，以緩解熱脹冷縮時帶來的應力。如果瀝青層很薄，在熱脹冷縮過程中會產生較大的應力導致瓷件在膠裝處斷裂。
（6）通常在瓷件與法蘭間會涂有一層防水密封膠。在冬季，如果瓷件膠裝處密封膠破損嚴重，產生在空隙，就會由于滲入的水分產生冰凍，冰凍應力導致支柱折斷，在我國北方地區尤其嚴重。
（7）少數隔離開關生產廠家在配件入廠、裝配環節存在管理漏洞。為降低成本，對入廠的絕緣子配件不做相關檢測，導致不合格配件裝到刀閘開關上。此外，對于多節組合的支柱絕緣子，除最上節外，其余都要做正、倒裝試驗，以保證兩端法蘭承受一定的彎曲負荷。
2.2.2 電力部門運行、檢修管理不到位
（1）個別電力部門在選購和設計支柱瓷絕緣子時，誤認為該類產品結構簡單，不需要精密的儀器進行檢測，從而簡化驗收程序，降低驗收標準，設計施工過程中裕度偏低，在惡劣天氣或異常受力情況下易造成瓷件斷裂。
（2）安裝調試不合理。在硬管母線安裝或站內隔離開關和其他設備連接時引線連接過緊，導致支柱絕緣子或隔離開關的瓷制部分長時間受機械應力作用，強度不斷下降造成斷裂。
（3）檢修維護不當。電網設備逐年增多，工作人員少，造成刀閘開關超期檢修，出現傳動機構銹蝕、卡澀、別勁等現象，如操作不正確，極易導致支柱斷裂。據統計GW6型隔離開關斷裂數量較多。
2.3 支柱瓷絕緣子檢測相關規定
為了加強高壓支柱瓷絕緣子的技術監督工作，進一步拓寬技術監督工作的范疇，延伸技術監督工作的內涵，保證設備安全、可靠、經濟運行，國家電網公司在2005年3月制定并了《72.5kV及以上電壓等級支柱瓷絕緣子技術監督規定》。該規定依據國家、行業的有關標準和規范結合近年來國家電網公司在生產中積累的經驗制訂，明確了高壓支柱瓷絕緣子設備選型、訂貨、監造、出廠驗收、現場安裝、現場驗收、運行、檢修和技改的全過程技術監督內容。對設備的缺陷檢測、評估、分析、告警和整改的過程監督工作提出了具體要求。并指出各網省電力公司可根據此規定，結合本地區實際情況制定相應的實施細則。
該規定在設備監造方面明確指出，252kV及以上高壓支柱瓷絕緣子的訂貨數量在50只及以上的，要進行入廠監造；126kV（72.5kV）的高壓支柱瓷絕緣子訂貨量較大的，各單位根據具體情況進行監造。
在安裝、投產驗收方面，規定中要求在高壓支柱瓷絕緣子運抵安裝現場時要進行外觀檢查和超聲波探傷，而且在安裝、調試結束后（投運前）必須再次對高壓支柱瓷絕緣子進行超聲波探傷。盡力保證在施工過程中造成的隱患被及時發現并妥善處理。
對于運行的變電站支柱瓷絕緣子的超聲波檢測周期，規定中要求有以下幾方面。
（1）新投運設備一年后須進行檢測。
（2）72.5kV及以上支柱瓷絕緣子自投運之日起，三年為一個檢測周期，三個周期后檢測周期縮短為一年，檢測率和發現問題處理率都必須為100%。
（3）對運行20年及以上的支柱瓷絕緣子。經各電網公司有關部門鑒定后，可以退出運行。
3 從事超聲波探傷人員的要求和實際工作應注意的問題
3.1 對超聲波探傷人員的要求
在《華北電網有限公司企業標準—— 高壓支柱瓷絕緣子超聲波檢測導則（討論稿）》及《中華人民共和國機械行業標準—— 超聲波探測瓷件內部缺陷（JB/T 9674—1999）》等文件中均指出：從事高壓支柱瓷絕緣子超聲波檢測及其他各類無損探傷工作的人員，必須具備國家有關主管部門頒發的無損檢測人員技術資格證。在電力行業，必須經過電力行業無損檢測考委會培訓考試合格后持證上崗。
這就表示，從事該項工作的人員必須認真負責的完成檢測工作，并要對檢測過的設備建立相應的設備資料數據庫。
3.2 在實際工作中應注意的問題
在實際的生產工作中，從事超聲波無損檢測的人員通常會遇到下列問題。
（1）探傷工作中使用的探傷儀通常為便攜式設備，應當定期對設備進行充電、校驗、檢修及其他日常維護工作，確保設備能隨時投入生產工作中。
（2）要注意對日常探傷工作中發現的問題和分析結果進行經驗上的積累，不斷地學習增長專業知識，這將能更好的幫助我們完成此類工作。
（3）從事探傷工作尤其要注意自身的安全防護。由于變電站內大多數支柱瓷絕緣子或隔離開關的安裝位置均在2～3m，甚至高達10m左右。為此，探傷人員應能熟練使用安全防護用具，經過必要的高空作業培訓，必要時應申請使用輔助機械設備協助完成高空探傷作業。
（4）對通過無損檢測的設備除進行必要的記錄外，還應及時將可能誘發危險的問題（如：連接引線過緊、防水密封膠脫落嚴重等）上報相關領導，發出預警，做到早發現、早處理，這才能確保設備的安全穩定運行。
4 結語
由于高壓瓷制絕緣子超聲波檢測技術在華北電網范圍的實際推廣應用還處于初期，組織相關人員學習培訓的機會不多，而且參加并通過相關培訓考核獲得相應檢測資格的工作人員還很少，對檢測工作中發現的各種問題的分析也比較淺薄，可供互相參考學習的經驗不多。而且本人也剛剛取得相關檢測資格并在從事檢測工作時間尚短，經驗不足，文中涉及內容如有錯誤或不足之處，請大家多提寶貴意見，非常感謝！
參考文獻
[1] 華北電網有限公司.華北電網有限公司企業標準—— 高壓支柱瓷絕緣子超聲波檢測導則（討論稿）.
[2] 國家電力公司發輸電運營部.電力工業技術監督標準匯編（絕緣監督）下冊.
[3] 全國鍋爐壓力容器無損檢測人員資格考核委員會組織.超聲波探傷（試用本）.
第5篇：超聲波技術范文
關鍵詞：超聲波技術；變電站；設備巡視；局部放電；在線檢測技術 文獻標識碼：A
中圖分類號：TM595 文章編號：1009-2374（2016）17-0122-03 DOI：10.13535/ki.11-4406/n.2016.17.059
變電站運維人員每月最主要的工作就是定期設備巡視，檢查設備的運行狀況，及時進行故障判別，保障設備安全、穩定運行，通常采用目測、手摸、耳聽的方法來進行設備運行情況判別，而目測是最直接最便捷的方法，但目測的方法有著很大的局限性，很難準確發現運行設備存在的發展性缺陷，尤其是那些在運行中極易發熱的設備缺陷，只有當設備發熱到一定程度時（此時運行設備已有不同程度的損壞）才能夠發現，使得設備缺陷未能在萌芽狀態被發現而延誤了處理；還有就是隨著系統容量的增大、電網負荷的增加和設備的逐步老化，致使運行設備異常發熱的缺陷不斷增多，如用示溫臘片進行設備的發熱缺陷檢測，有時卻無法發現業已存在的故障，會誤判為設備出線接頭發熱導致的，而延誤了那些開關本體內故障的及時處理。因此，利用超聲波檢測技術進行設備巡視，既能解決目測方法的局限性，又能大大提高運維人員判別設備缺陷的能力，特別是對迎峰度夏和重大節假日期間設備的安全、穩定運行起到舉足輕重的作用。下面就結合目前運維站利用超聲波帶電檢測技術在提高運維人員設備巡視效果的應用上做一些介紹。
1 超聲波檢測的原理
超聲波檢測法的原理是電力設備內部產生局部放電信號的時候，會產生沖擊的振動及聲音，通過在設備腔體外壁上安裝超聲波傳感器來測量局部放電信號，從而判斷內部是否存在局部放電信號。由于聲波的傳播不受金屬屏蔽的影響，所以檢測到的數值比較大。
局部放電暫態地電壓檢測法的原理是當高壓電氣設備發生局部放電時，放電電量先聚集在與放電點相鄰的接地金屬部分，形成電流脈沖并向各個方向傳播。當內部放電時，放電電量聚集在接地屏蔽的內表面，因此外部檢測在屏蔽層處連續狀態時是無法檢測到放電信號的。往往屏蔽層在絕緣部位、墊圈連接處、電纜絕緣終端等部位出現破損的情況下才會出現不連續的狀態，此時高頻信號便會傳輸到設備外層，放電產生的電磁波將會通過設備金屬箱體的接縫或氣體絕緣開關襯墊傳播出去，而產生暫態對地電壓，再通過設備的金屬箱體外表面傳到地下去。利用檢測傳到設備外殼上的脈沖信號來判斷設備內部是否存在局部放電，但由于開關柜整體屏蔽效果比較好，所以檢測到的信號比較微弱。
2 檢測分析方法
2.1 帶電檢測
2013年4月12日，阿勒泰供電公司運維人員在對110kV鹽堿變電站10kV開關柜進行帶電檢測例行試驗時，發現用Ultraprobe 9000超聲波局放檢測儀檢測出10kV選礦二線1017斷路器開關柜后上柜存在異常超聲波信號，測試結果如表1所示：
從以上測試數據可以看出，1017斷路器后上柜存在較大幅值的異常超聲波信號，其他開關柜的超聲檢測信號均在合格范圍內。隨即用Ultra TEV plus+進行檢測，檢測數據如表2所示。
從表2中可以看出，1017開關柜后上柜與金屬的相對差值為6dB，不是很大，在合格范圍內。
局部放電暫態地電壓檢測法是一種最新型的開關局部放電檢測方法，實際工作中該方法靈敏度高、操作方便，從而在開關柜的絕緣狀態檢測中得到廣泛應用。當開關柜內部元件對地絕緣出現局部放電時，將會有少許放電能量以電磁波的形式轉移到柜體的金屬鎧裝上，此時便會產生持續大約幾十納秒的暫態脈沖電壓，在柜體表面通過傳輸線進行傳播，當容性傳感器探頭檢測到柜體表面的暫態脈沖電壓時，便可發現和判定開關柜內部的局部放電缺陷。
超聲波檢測法是通過超聲波傳感器來檢測設備放電時產生的超聲波信號，超聲波頻帶在20kHz以上時，就會不受外部噪聲的干擾。實際上，用超聲波檢測時，探頭是置于設備外部的，此時放電信號在絕緣介質的作用下衰減嚴重，也失去了應有的靈敏度，如進行定量分析將會存在較大的困難，但應用于局部放電初測及比較嚴重的空氣中的放電效果較為明顯。而超聲波檢測方法的優勢在于能檢測到地電壓甚至超高頻等手段無法發現的缺陷，特別是對某一發展階段反應為振動信號的缺陷。
加之上述超聲波檢測又是在開關柜中上部母排的位置，通過局部放電暫態地電壓檢測法原理和超聲波檢測法原理，判斷可能存在母排螺絲松動而引起的局部放電缺陷。
2.2 復測
2013年5月13日，我們又對110kV鹽堿變電站1017斷路器開關柜進行了復測，復測結果見表3和表4。
從表中可以看出，超聲波異常信號仍然存在，從而更加確定存在局部放電現象。
2.3 隱患排查
2.3.1 根據兩次檢測結果判斷1017開關柜內部可能存在局部放電現象，立即將1017開關柜列入月度檢修計劃進行停電消缺。在公司統一部署、安排下，于2013年8月14日對110kV鹽堿變電站10kV母線停電，將1017開關柜后柜門打開進行仔細檢查，發現B相母排有輕微的晃動，并且B相母排與支持絕緣子連接處存在明顯放電痕跡（如圖1）。
因此初步判定放電原因為固定鋁排螺絲松動引起的懸浮放電（如圖2）。
隨后，檢修人員對B相母排氧化的部分進行打磨處理，對氧化的螺絲進行更換并緊固（如圖3），重新恢復送電。
2.3.2 處理后恢復送電，對1017開關柜進行了重新測試，測試結果如表5和表6。
從以上數據可以看出，在經過處理后，超聲波異常信號消失，TEV檢測信號也較之前降低了很多，說明之前通過超聲波檢測的分析和判斷是準確的。即B相母線排固定螺絲松動，造成螺絲對母排懸浮放電。
3 注意事項
第一，事實上，10kV開關柜內部不同的缺陷會形成不同的局部放電現象，對于內部放電和表面放電而言，目前主要采用的非介入方式。帶電檢測的方法主要有超聲波檢測和暫態地電壓（TEV）兩種檢測方式，在一些設備發生放電的情況下，我們可以同時偵測到超聲波信號和TEV信號，但針對另一些放電情況，因內部放電振動幅值非常小，通常只能檢測到兩種信號中的一種，因此實際操作中，應該以超聲波、暫態地電壓檢測方式相互補充，才能夠有效地檢測到全部的局部放電現象。
第二，測試過程中需要注意排除噪聲干擾，手機等電子設備要遠離儀器和被檢測設備。檢測之前，應加強背景檢測，背景測量位置應盡量選擇被測設備附近金屬構架。檢測過程中，一定要避免敲打被測設備，以防止外界振動信號對檢測結果造成影響。
第三，超聲波測試容易受到現場周圍環境的影響，特別是當設備本身產生不同程度的機械振動時，超聲檢測便會產生非常大的誤差，加之超聲傳感器的檢測有效范圍較小、靈敏度低，不大適用于大型的電氣設備。
第四，近年來超聲波檢測法的靈敏度有較大的提高，但其在電氣設備內部的傳播效應性較為復雜，特別容易在一些情況下出現超聲定位失敗現象，目前無法利用超聲波信號對局部放電進行模式識別和定量判斷，主要作為一種輔助測量方法加以應用。
4 結語
超聲波法非常適用于局部放電故障診斷，它能使局部放電檢測技術向多元化方向發展。超聲測試與局部放電相結合的測量方法能準確判斷并找出設備內部的局部放電故障點，具有操作方便、故障定位精準、讀取數據直觀等優點。實踐證明，采用多種相互補充的測試方法，能迅速、有效地檢測到設備局部放電缺陷，該有效實用的檢測技術對提高電網供電可靠率具有重要意義。
參考文獻
[1] 王培義，朱伯濤.開關柜局部放電超聲波在線檢測技術的應用[J].河北電力技術，2010，（6）.
第6篇：超聲波技術范文
【關鍵詞】便攜式 超聲波 注水流量計 在線校正 分析
在進行油田注水的開發過程中，注水量不僅僅能夠反映出地層的能力，同時也是能夠反映出注水設備的生產能力，也是注水水平的一個重要體現。所以注水量精度的計量便顯得較為重要。在實際進行注水的過程中，受到注水的水質以及其他方面的因素影響，是需要定期對其注水流量計進行有效校驗，使其更好去保障計量的準確性。為了能夠保證注水生產數據準確，必須要定期對其壓力變送器以及流量計做好鑒定校正工作。
1 超聲波流量計的原理分析
聲波主要是在流體之中進行傳播，順流的方向聲波傳播速度將會不斷提高，逆流方向的傳播速度也會減少，同一個傳播距離將會存在著不同的傳播時間，因此可以利用傳播速度之間的差以及被測流體之間的關系從而求取流速，便稱之為傳播時間方法。主要是在流體之中發射一定程度的頻率超聲波，然而傳播距離相同時，順流以及逆流之間是存在著一定的相位差，這個差值主要是和流體速度成正比例關系，如果管徑相同時，那么通過相位差則可以求出流量。
對于超聲波的流量計而言，是具有著不擾亂流體流場以及無腐蝕等方面特點，同時超聲波流量計主要是為非接觸式的流量測試儀表，在進行測試的過程中傳感器原件并不接觸流，采用夾裝式的超聲流量計便能夠實現不停流在管道的上安裝，僅僅只是在管道的外部進行安裝換能器便可以。
2 在線校正的技術分析
2.1 超聲波在線校驗主機的優選分析
通過相應的分析可以得出，現如今較為常用的超聲波流量計普遍是存在著一定程度的問題，首先便是為測試反應并不夠靈敏，其次則是為在復雜狀況下測試不出來，最后是測試的重復性并不是很好，應用的效果也是不理想。因此通過選擇德國弗萊克森超聲波流量計作為其主機，并且對其進行漢化的處理，這種儀器累計流量計以及瞬時流量計量所存在著的誤差比較小，同時其精度能夠百分之零點二五，此外為了能夠保證測試的方便，主要是將壁厚測試集成到超聲波的在線校驗主機上面。
2.2 配套的標準罐研究制作分析
針對于流量比較小的流量計來說，在進行校驗的過程中需要進行累計流量的修正，因此為了能夠有效的避免放空水比較多，研究制作出了八十升的標準計量罐，計量的精度主要是為百分之零點二五，為了能夠更好的適應現場管線的放流閥出口比較低的實際情況，主要的設計是采用了下入罐的方式，也是配渥畔嚶Φ幕渙髕鰲
2.3 測試方式的優選分析
主要是根據夾裝的方式存在著不同，則是可以分為三種不同的方法：第一是充分利用現有的管線裝夾和標準罐法去進行直接的標定。第二種則是通過利用現有的管線裝夾以及標準罐的方法進行標定。第三種則是加裝不銹鋼標準測流段去進行夾裝超聲流量計來相應的標定，因此可以根據實際的情況從而選擇相應的方法來進行檢測。
然而在實際進行測試的過程中，主要是根據超聲波的反射次數多少，從而將其測試的方法可以分為一次、二次以及三次和四次聲程的測試，然而在室內可以采取四種不同的聲程來做好對比的測試的工作，其結果相差并不是很大，因此考慮到了超聲波信號所存在著的強弱等方面的原因，從而可以選擇不同的測試來做好試驗的工作。
3 測試的分析
為了能夠更好的去驗證超聲波流量計的準確性，主要是可以采取在流量計校驗裝置上進行同步的對比測試，與此同時也可以選擇不同區域以及剛剛經過利用常規流量計的校驗裝置進行相應對比試驗。
3.1 流量計的校驗裝置上的對比試驗分析
主要是可以采取超聲波的在線校驗儀器從而和現場實際的流量校驗裝置來對其進行對比的測試，其流量計的校驗裝置主要是為沈陽興大通儀器儀表公司所生產出來的DTLL-2010A型號的標定裝置，針對于這種裝置而言，通常情況下主要是為四種不同的管徑通道，可以通過其調節流量的大小，采取二次聲程在4種不同流道上進行了對比測試試驗，然而不同的管徑測量的平均誤差主要是在百分之零點一到百分之一點一之間。
3.2 現場的注水閥組流量測試的分析
主要運用超聲波流量計以及標準水罐計量數據進行對比，某工程現場主要是對其83口井212井次，其存在著的平均誤差主要是在百分之三以內，因此在進行普測的基礎之上，進行了不同流量的范圍以及不同的測試時間和不同的測試位置等方面的情況進行相應的對比測試分析，通過進行分析之后可以得出，研究制作的超聲波在線校驗的裝置在每天五立方米以上的流量都是較為適合的，并且測試的過程中不會時間以及閥前和閥后等測試的位置影響，其存在著的測試誤差夠控制在百分之四之內，因此必須要對其給予高度的重視。
4 總結
通過上述內容進行分析研究之后可以得出，首先是超聲波流計對于油田注水的在線流量計現場進行校正是完全可行的，此外計算的裝置精度需要能夠滿足生產管理的需求。其次超聲波在線校驗技術能夠更好的在注水正常的情況下實現對于流量計的標定校驗，進而更好的去改變了流量計的拆卸校驗方式，同時也對其流量計的校驗程序進行了簡化，對其準確性進行提高。最后則是超聲波的在線校驗裝置的穩定性比較高，在對測試位置以及測試的時間進行消除的過程中將會對校驗的結果帶來影響，從而提高檢測精度。
參考文獻
[1]楊勇，朱益飛，潘道蘭.1010P便攜式超聲波流量計在油田注水中的應用[J].計量與測試技術，2005，12（24）：163-166.
[2]謝文獻，肖坤，李永強，李偉，韓守剛，劉濤.注水高壓離心泵大口徑流量計在線標定技術[J].石油天然氣學報，2008，12（24）：112-115.
[3]馬云峰，張學斌.提高便攜式超聲波流量計測量精度的試驗研究[J].工業設計，2015，12（24）：120-124.
[4]魏潔.超聲波流量計在流量計現場檢測中的的應用[A].江蘇省計量測試學會2006年論文集[C]，2006，12（24）：105-108.
第7篇：超聲波技術范文
關鍵詞：超聲波CT技術；橋梁工程；鉆孔灌注樁；檢測
0引言
隨著經濟的發展，橋梁工程項目日益增多，鉆孔灌注樁是橋梁工程中常見的基礎形式，對施工質量提出了較高的要求。對橋梁工程鉆孔灌注樁進行檢測，確保施工質量具有重要意義，應用科學的樁基檢測技術可有效提高檢測工作的質量，進而為樁基工程整體質量及安全提供更好地保障。超聲波CT技術是一種有效的無損檢測技術，對于橋梁工程鉆孔灌注樁的質量檢測能發揮重要作用，下面對其進行具體論述。
1樁基超聲波CT檢測技術概述
超聲波CT檢測技術為一種以X-rayCT理論作為基礎發展起來的檢測方法。該種方法通過利用基樁超聲波斜測法對樁體進行掃描，然后對掃描所得的數據進行綜合分析，得出三維CT成像圖。應用該種方法能夠對基樁的缺陷區域、缺陷程度進行準確的判斷，可有效彌補平行透射法在應用過程中存在的缺陷。
2樁基超聲波CT檢測系統的關鍵技術
2.1采集系統
傳統樁基檢測中所應用的采集系統主要應用到一發一收及人工定位兩種方法。該種方法在實際應用過程中無法滿足具有較大數據采集量的CT系統。CT智能采集系統對傳統采集系統存在的不足進行了改進，換能器實現了一發多收及測線定位實現了電子計數定位。通過將多個一發多收的壓電環進行串在一起并聯，可實現對多個數據進行接收，提高數據采集工作效率。電子定位通過換能器將電纜帶動滑輪引出，憑借電機對滑輪的轉動圈數進行記錄，然后通過換算求出換能器具體移動距離，進而實現數字定位。
2.2自判系統
在被測介質中，聲波傳播一定聲程需要的時間為聲時。系統自判所應用到的數學方法主要為極值、方差。該兩種方法在應用過程中的原理均較為簡單，計算也較為便捷，但是較易受多種因素影響，進而降低了其計算結果的準確性。超聲波CT檢測儀在應用過程中需要對大量的數據進行處理，其對處理精度有較高的要求。本次研究主要以滑動平均作為基礎的多波形綜合分析專家判讀系統。該種系統的原理表現如下：將采集到的波形數據進行分類，將其轉換為標準波形；然后將存在一定連續性的數據點進行平均化，當有突變出現時，便可判定為聲波到達此點采集到聲時。進行平均化主要起到濾波的效果，使其能夠更加適合應用于大規模運算，同時還可更好地滿足單片機運算特點，使處理工作效率和精度均得到大大地提升。
2.3CT成像系統
CT成像系統為樁基超聲波CT檢測系統中的最重要組成部分，其功能主要表現為將得到的走時數據進行正演、反演分別得到路徑和波速，使其轉變為二維速度分布。通常情況下，正演會應用到打靶法。該種方法運算快捷且路徑具有較高的準確性。反演通常會應用到模擬退火算法。模擬退火法在應用過程中要求應用一個能量函數對試算模型實施反復驗證，進而得出一個相對準確的結論。
3應用實例
本文采用RSM-SY8型基樁超聲波CT成像測試儀，對某橋梁工程的A12#鉆孔灌注樁進行了超聲波CT檢測。該樁為人工挖孔樁，樁徑1400mm，樁長17.30m。在混凝土灌注完成后，樁頂存在滲水現象。為對該樁的質量進行全面的檢測，對該樁進行了三維CT成像掃描，經過相關處理之后所得到的圖像見圖1通過對圖1進行觀察可知，圖像在視覺上具有較高的清晰度，可清晰觀察到在12.5～13.5m存在一個低速區域，形態及范圍清晰可見，進而判斷該區域出混凝土質量較差，存在嚴重缺陷。為了驗證CT檢測的結果的準確性，對該樁進行了鉆芯法驗證檢測，鉆芯法檢測結果見圖2。鉆芯檢測結果顯示，在樁身12.5～13.5m處存在純砂漿區域，未見粗骨料分布，混凝土質量相對較差，與CT檢測結果符合。由此可見，應用超聲成像技術可更好地反映樁體內部存在缺陷情況，并可對缺陷范圍大小、嚴重程度進行較為準確的判斷。
4結語
隨著超聲檢測技術及設備的不斷提高，超聲成像技術的應用范圍越來越廣泛，其在各個領域的應用過程中均發揮著重要作用。將樁基超聲波CT檢測系統應用于工程樁檢測質量檢測上，可更加清晰、直觀地對樁體內的情況進行反映，進而提高樁體缺陷范圍大小、具置等判斷的準確性和科學性，使得工程施工過程中存在的問題可得到及時發現，并得到有效解決，為工程整體質量和安全提供更好地保障。但超聲CT檢測技術在橋梁工程鉆孔灌注樁檢測中的應用還存在設備成本較高、技術難度大等問題，應用相對來比較少，因此還需不斷加強對樁基超聲波CT檢測技術的深入研究。
參考文獻：
[1]程光貴.電磁波CT技術在既有建筑樁基檢測工作中的應用研究[J].工程勘察，2014（6）：217-218．
[2]賈道夫.橋梁樁基檢測中關于CT技術的應用闡述[J].城市建設理論研究，2013（4）：191-192．
[3]黃永林，許漢剛，蔣新.用層析成像方法檢測隱蔽工程結構缺陷[J].地下空間與工程學報，2013（5）：38-39．
[4]陳鵬，張寧.超聲波透射法檢測樁技術研究應用[J].科技致富向導，2010（11）：183-184．
[5]黃大勇.大孔徑樁的超聲波檢測方法研究[J]．常州工程職業技術學院學報，2008（1）：72-74．
[6]王和文，張璐，康世海.超聲波CT技術在某大橋樁基檢測中的應用[J].物探化探計算技術，2008（4）：7-8，65-68．
[7]郭飛，郭雷，黃華.超聲波CT成像技術在樁基檢測中的應用[J].江西建材，2016（10）：97，100．
[8]顏勇，林德宏．超聲波CT技術在某大橋樁基檢測中的應用[J].建筑，2012（16）：99-100．
第8篇：超聲波技術范文
【關鍵詞】 無損檢測 超聲波 儀器 因素
1 鍋爐壓力容器超聲波探傷檢測
作為無損檢測技術的重要手段之一，超聲波檢測技術是發展最快，應用也最廣泛的領域。超聲波信號具有高頻特性，頻率在2-25khz之間。從理論上來說，在無限大、均勻介質中超聲波的傳播途徑是直線，反之，若是非均勻的介質（也包括從一種到另一種介質中），聲阻抗的改變會使超聲波在不同聲阻抗的界面上產生折射、投射和反射的光學物理現象。圖是超聲波檢測儀器的工作原理圖。對于超聲波儀器來說，這些變化會轉變為輸出信號，指示受監測的器具時都存在缺陷。超聲波檢測技術可以用來評價器具固體材料的微觀組織，以及通過檢測相關力學性能探究其微觀和宏觀不連續性。在超聲波檢測技術發展的早期，對于大部分檢測設備來說只含有A掃描形式。掃描形式的單一導致應用的范圍也很狹窄，僅用于模擬量信號的分析，這種信號輸出需要富有經驗的檢測和分析人員，來進行人工分析才能得出正確的結論。本文所探討的對象是鍋爐壓力容器，即鍋爐與壓力容器，由于生產技術的限制，在這些特種設備的制造過程中不可避免地會產生不同程度的缺陷。經斷裂力學研究資料證明，在特種設備的諸多缺陷中，危險系數最大是帶有尖銳邊緣的平面裂紋性質的缺陷。在工業
生產中焊接技術是經常用到的一種施工手段，毫不夸張地說，含有金屬材料的工件大都離不開焊接。焊接的質量亦可以通過無損的超聲波檢測技術進行評價，避免將焊道切割進行物理性的壓彎、拉伸等檢測。為超聲波檢測儀檢測焊接缺陷的原理。在我國現行的技術標準中，規定對于工件中重要的焊道要全部進行無損檢測，確保產品的質量安全。在超聲波檢測技術的應用實踐中發現對工件進行超聲波無損探傷時，可能會由于探測角度的問題，檢測儀對于工件存在的某些缺陷（如裂紋、未熔合等），區分度不是太準確。對于一些工業使用的器具，如本文所探討的鍋爐壓力容器，很有可能是由于一些小的缺陷而導致慘痛的災難事件，在帶來嚴重生產損失的同時也對人員的安全造成隱患[1]。正因為如此，我們有必要對A型掃描回波波形進行研究分析，區分非缺陷波等結構型回波，通過模式識別等方法來提高超聲波檢測技術對工件缺陷的準確識別。
2 影響缺陷定位定量的因素分析
2.1 影響缺陷定位的主要因素
2.1.1 儀器的影響
在超聲波檢測中，儀器要保持水平線性。在檢測鍋爐壓力容器，由于管道和鍋爐表面的自然曲度，可能會造成儀器水平線性不佳，從而導致缺陷定位誤差大。這種誤差是固定存在的，在不能避免時我們只能借助不同角度的多次檢測來減少誤差。儀器水平刻度精度也是影響缺陷定位的因素。調節超聲波檢測儀器示波屏上水平刻度值可以對儀器的基線比例進行調整。
2.1.2 探頭的影響
超聲波檢測儀器探頭發出的實際聲束軸線，若與探頭幾何中心軸線存在較大的偏離時，會導致檢測結果的不準確。有些廠家使用的超聲波檢測儀器維護不足，長時間使用后儀器的探頭性能下降，有時甚至會顯示探頭雙峰的現象。兩個主聲束均指示缺陷存在時，而不能準確定位是哪個主聲束檢測到的，從而也無法對缺陷進行準確定位[2]。探頭長期使用必將引起磨損，對于探頭部位來說最常見的就是斜楔。若斜楔的前面磨損較大，相對于完整探頭的檢測結果來說，探頭檢測到的折射角會增大，探頭K值增大，同樣若是后面磨損較大，情況正好相反。半擴散角越小，探頭的指向性越好，從而超聲波檢測儀器的缺陷定位誤差小定位準確度高。
2.2 影響缺陷定量的主要因素
2.2.1 儀器性能
超聲波檢測儀器在進行無損探傷時，儀器的性能是影響探測結果最重要的因素。如古語所言，工欲善其事必先利其器。生產企業在選擇檢測儀器時，一定要廣泛調研，購入質量合格、經久耐用的儀器。探頭是整個儀器中最容易磨損的部位，檢測儀器還要做好平常的維護，保證檢測結果確實可信。儀器的頻率、垂直線性、探頭形式、衰減器精度、折射角大小、晶片尺寸等都會直接影響檢測儀器的回波高度，從而對工件的缺陷定量檢測產生影響。
2.2.2 耦合與衰減的影響
對回波高參數來說，耦合劑的聲阻抗和耦合層厚度都是影響參數準確性的因素。除此以外，對于表面粗糙，或者是正常設計得凹凸不平的工件，在進行無損探傷時可能會造成耦合不良。要考慮到試塊或被探工件與檢測儀的表面耦合狀態可能存在差異，在進行靈敏度校準時，要采取有效的方案對耦合誤差進行補償，減小定量誤差。對于某些工件應該測定材質的
2.2.3 操作人員的影響
在進行超聲波無損檢測進行缺陷定量時，操作人員也是不可忽略的因素之一[3]。不同的操作者的操作習慣不同，力度也不一樣，斜鍥的磨損程度也不盡相同。在調節各種參數時，如儀器時基線比例，通過試塊來進行調準。操作人員若沒有將回波前沿對準水平刻度，亦或是讀數時視線未與刻度相平，都會造成缺陷定量結果不準。對于不同形狀的工件要及時調整缺陷定位的方法。就本文探討的鍋爐壓力容器大多不能以平板工件來簡單處理。
3 結語
現今，隨著科學技術的發展在工業生產中已有很多無損檢測方法，如磁粉、滲透、超聲波和射線探傷等。相對于諸多的無損檢測技術，對于鍋爐壓力容器超聲波還是有其不可比擬的優勢。在設備的缺陷監測中有三個關鍵性數據，分別為缺陷距表面距離、缺陷之間的距離、壁厚的徑向長度。本文從超聲波技術的原理入手，通過對超聲波無損探傷技術在鍋爐壓力容器檢測中的應用進行詳細分析，之后在分析的基礎上對影響超聲波檢測技術應用過程中，探討工件的缺陷定位和定量影響因素。本文的研究對工業生產中鍋爐壓力容器的質量檢測有著重要的指導作用，有利于超聲波探傷檢測技術更好應用于實踐中。
參考文獻：
[1]黃健.數字超聲波探傷儀在液化氣儲罐探傷中的應用[J].測控技術，2008，27（6）.
第9篇：超聲波技術范文
關鍵詞：SPWM;IGBT;8089單片機;軟鎖相；大功率超聲波電源
中圖分類號：TM714 文獻標識碼：A
文章編號：1004-373X(2008)09-102-03
Research of Ultrasonic Source Control Technology Base on Single Chip Computer 8089
PEI Jiuling，QU Baida
(College of Communication and Control Engineering,Jiangnan University,Wuxi,214122,China)
Abstract：To overcome some disadvantages of low precision,slow dynamic response,unconvenience parameter adjust existing in high-power ultrasonic power supply，it applies intelligent control composed of 8089 microcontroller is proposed.The article introduces the modulation principle of SPWM,the composition of high-power ultrasonic power system applying the single chip computer to realize the soft of phase lock loop,the mechanism of work and the software thought.It realizes the low loss,high power factor and the whole performance of the circuit is developed.
Keywords：SPWM;IGBT;8089 single chip computer;soft of phase lock loop;ultrasonic power supply
隨著計算機軟硬件技術、電力電子技術及信號處理技術的飛速發展，超聲波獲得了非常廣泛的應用。近年來，由于微機的廣泛應用，構成計算機控制的智能控制系統或裝置越來越多。這里基于PWM技術，應用單片機組成智能控制系統，對目前的大功率、高頻率、高性能的智能化超聲波電源技術進行了研究。
1 系統的硬件電路組成
系統原理框圖如圖1所示,他包含功率變換主電路和控制電路兩大部分。主電路采用交-直-交結構，包括整流、直流濾波器、逆變器、變壓器及負載等組成部分。其中，交-直部分為橋式整流，經過電解電容器慮波得到平穩電流。逆變器選用IGBT作為開關元件，電路在傳統橋式[1]結構的基礎上加入一個簡潔的輔助網絡，形成移相控制全橋逆變器，該電路可以在任意負載和輸入電壓范圍內實現零電壓開關(ZVS)，減少損耗，提高了電源利用效率。
逆變器的控制電路在整個系統中至關重要，這里采用MCS-96系列8089單片機作為智能控制部分的核心，采用正弦脈寬調制方式(SPWM)對逆變器進行控制，用以實現功率匹配和頻率跟蹤的數字化技術。
1.1 單片機控制系統
本控制系統由MCS-96系列8089單片機、74LS138地址譯碼、EPROM2764和RAM6264等構成最小微機系統，完成超聲波頻率給定、載頻頻率設定，模擬輸出單極性正弦波恒幅脈寬調制信號(SPWM)，還可實現功率、頻率顯示以及過壓、過流、過溫保護控制。
圖1 超聲波電源系統框圖
超聲波電源系統中負載換能器工作在諧振狀態，為了保證負載端電流和電壓同頻同相[2],要加上同步鎖相環。因此，本文逆變環節采用雙環結構的PWM控制方式，控制框圖如圖2所示。
同步電壓信號由相位及峰值檢測電路送至單片機鎖相處理，單片機通過D/A數模轉換口輸出與同步電壓同相位的標準正弦波，外部電壓環通過將直流母線電壓給定信號U*d與實際的直流母線電壓UdЫ行比較后得到的誤差信號送入PI調節器，PI調節器的輸出則為要控制的輸出電流幅值指令信號Im，д飫锏繆夠返PI調節器在單片機內部用軟件來實現。電流幅值指令信號Imв氡曜頰弦波相乘后得到了幅值可調的正弦電流給定信號i*a，與實際的輸出電流反饋信號iaЫ行比較，電流誤差信號經比例調節器(為減小穩態誤差，這里采用大比例控制，由外部硬件電路實現)放大后送入比較器，再與三角載波信號比較形成SPWM信號，該SPWM信號經過驅動電路去驅動主電路開關器件，便可使實際的輸出電流跟蹤給定信號，從而達到與同步電壓保持同相位變化，提高了輸出的功率因數，同時由于輸出電流的幅值決定了輸出功率的大小，那么幅值可調也決定了輸出功率的可調，并且也達到了控制支流母線電壓的目的。
圖2 控制框圖
1.2 SPWM原理和波形
脈寬調制逆變器簡稱PWM，簡單地說，是通過控制逆變器內部開關器件的通、斷順序和時間分配規律，調控逆變器輸出電壓中基波電壓的大小和頻率，增大輸出電壓中最低階次諧波的階次，并減小其諧波的數值，來達到調控其輸出電壓，同時又改善輸出電壓波形的目的。
本文采用單極性正弦波恒幅脈寬調制信號(SPWM)，調制原理見圖3。圖3中，Uc是載波信號，Ur調制信號，利用采樣控制理論中沖量等效原理，在他們相交點可得到一組等幅矩形脈沖，脈寬和正弦曲線下的面積成正比，脈寬基本上呈正弦分布。從圖中也可以看出在單極性調制時，Uc是與Ur始終保持同極性的關系，Ъ湊弦波處于正半周時，載頻信號也在正值范圍內變化，產生正的調制脈沖序列，與此相同，在負半周產生負的調制脈沖序列。根據在正弦波半周內載頻信號的頻率，可以確定產生調制脈沖的數目，這樣也就同時決定了控制各個功率管的通斷次數。 SPWM產生的調制波是一系列等幅、等距而不寬的脈沖序列。
圖3 單極性SPWM原理及波形
1.3 軟鎖相
鎖相環[3]是一個相位反饋控制系統。鎖相環由三部分組成，即鑒相器(PD)、環路濾波器(LPF)和壓控振蕩器(VCO),其基本構成如圖4所示。其主要工作原理：輸入電壓與輸出Ui與輸出Uo通過鑒相器PD進行相位比較，得到相位誤差信號Ue，Ue再經過低通濾波器LPF產生控制電壓 Ud ，Ud 加到壓控振蕩器VCO上使之產生頻率偏移，從而跟蹤輸入信號的頻率，當輸入信號頻率與輸出信號頻率相同時，鎖相環鎖定，從而實現頻率跟蹤。И
圖4 PLL結構圖
本文利用單片機8089實現軟鎖相。鎖相部分的軟件設計主要分兩個部分，一是輸入電壓U的相位檢測；二是電流指令正弦波的輸出。
相位的檢測利用8089單片機的外部中斷實現，其P0.7引腳的正跳變信號觸發中斷，連續兩次正跳變的時間間隔即為負載基波電壓的周期Ts。
正弦電流指令的產生由8089單片機與D/A轉換器共同完成,他是由N級階梯波近正弦。8089單片機有2個定時器和4個軟件定時器，且均可產生中斷，軟件定時器的中斷時間間隔可設定，利用他來產生正弦的數字信號。首先根據D/A轉換器的參數生成基準正弦Su的正弦表，綜合考慮8089單片機的運算速度以及控制程序的運行等，選取合適的正弦表點數(亦即階梯波的階梯數)N，則每個階梯所占的時間為Ts/N。在軟件定時器中斷服務程序中，首先設定下一次的軟定時中斷時間Ts/N，再利用查表法實現i*=α•SuВ這里Е聯為正弦的比例系數，由電壓環的誤差電壓決定其大小。
以上分析了相位的檢測和正弦電流指令的產生，接下來是實現正弦指令與輸入電壓的同步。在利用查表法產生正弦時，正弦表指針P對正弦表循環計數(0~N)。當發生外中斷，即負載基波電壓過零時，正弦電流指令也應該正向過零點，所以在外部中斷服務程序里，應該修改指針P，使P位于正弦表的正向過零點。然而由于存在軟硬件的延時，往往不能將P指向正弦表的正向過零點，而應指向p*(這里p*與正弦表的正向過零點有一個偏差Δp)，才能使D/A輸出的電流指令i*與輸入電壓U的相位差為0。p*的選取需要在實驗中確定，于是在外中斷服務程序里將P指向p*[4,5]。
2 系統軟件設計
2.1 主程序
主程序包含初始化子程序、顯示子程序和采樣子程序以及中斷程序地址的設定，參數的設定等，開放軟中斷以及軟定時中斷等。初始化子程序中，對各寄存器設定初值，對單片機本身的I/O口、定時器設定工作方式。顯示子程序可對電壓與電流信號進行定時采樣，A/D轉換后，經I/O口輸出，進行動態顯示。本系統還可對超聲波電源頻率、功率進行設定、顯示。
2.2 中斷服務子程序
中斷服務子程序分為外部中斷服務程序和軟件定時器中斷服務程序
2.2.1 外部中斷服務程序
外部中斷服務程序中主要完成以下任務：在每次發生外部中斷時，把指針P重新指向p*，同時將正弦表點數即階梯數賦給初值(這里程序中一共在一個周期中設置了125個正弦表點數，每次外中斷發生時，依次輸出125個點即完成正弦電流指令的輸出)，并設置外中斷發生標志和采樣標志。
2.2.2 軟件定時器中斷服務程序
軟件定時器根據母線電壓PI子程序計算的正弦比例來實現正弦波的輸出，或者也可以通過軟件設置為固定的比例輸出，即固定的功率輸出。由于采用周期控制，一個周期20 ms，正弦表點數取為125，所以大約160 μs發生一次中斷。其程序流程圖如圖5所示。
圖5 軟定時中斷服務程序流程圖
2.3 母線電壓PI調節子程序
母線電壓采樣信號送入CPU后，由軟件來實現電壓環PI調節的數字化，本文采用增量型PI算法，其表達式為:
И
u(k)=u(k－1)+Kp(e(k)－e(k－1))+KITe(k)
=u(k－1)+(KP+KIT)e(k)－KPe(k－1)
И
令A=KP+KIT,B=KP,他們是與比例系數、積分
系數、采樣周期相關的系數。則上式可簡化為u(k)=u(k－1)+Ae(k)－Be(k－1)，那么數字PI控制算法的程序流程圖如圖6所示[5]。
圖6 數字PI控制算法程序流程圖
3 結 語
基于SPWM技術的大功率超聲波電源由于采用單片機智能控制系統，從而使電源頻率可實現人工設定，輸出電壓亦可通過調節可控整流角Е聯Ф改變；鎖相環實現輸出電流與電壓保持同頻同相，從而能將電能以近似于1的功率因數，提高了電能利用率；同時采用高頻調制后可獲得高質量的輸出電流波形，抑制了高次諧波，使換能器損耗減小，從而可為大功率超聲波換能器在各個領域應用提供性能優良的超聲波電源。
參 考 文 獻
［1］Roland E.Best.鎖相環設計、仿真與應用［M］.北京:清華大學出版社，2003.
［2］林征宇，吳建德，何湘寧.基于DSP帶同步鎖相的逆變器控制\[J\].電力電子技術，2001，35(2):24-25,28.
［3］胡壽松.自動控制原理\[M\].北京：國防工業出版社，1998.
［4］Song E H,Kwon B H.A Direct Digital Control for the Phase-controlled Rectifier.IEEE,TIE,1991,38(5):337-343.
［5］汪建，孫開放，章述漢.MCS-96系列單片機原理及應用技術［M］.武漢：華中理工大學出版社，2000.
［6］徐以榮，冷增祥.電力電子技術基礎［M］.南京:東南大學出版社，2004.
作者簡介 裴玖玲 女，1980年出生，碩士研究生。主要研究方向為電力電子技術，當前課題主要是大功率高頻超聲波電源的研究。
