超声扫描显微镜在工业无损检测中的应用

工业超声无损检测（Ultrasonic Testing, UT）是一种利用高频超声波（通常0.5~25 MHz）对材料或结构内部缺陷进行探测、定位和评估的无损检测技术。其核心原理基于超声波在材料中的传播特性，通过分析声波的反射、透射、散射等信号，判断材料内部是否存在缺陷或结构异常。

核心原理

1. 超声波的发生与接收

• 压电效应：利用压电晶体（如石英、锆钛酸铅）的逆压电效应，将高频电脉冲转化为机械振动（超声波）；接收时，则通过正压电效应将反射的声波转换为电信号。

• 探头（换能器）：发射和接收超声波的核心部件，通过调节探头频率和聚焦方式适应不同检测需求。

2. 超声波在材料中的传播

• 声速与声阻抗：超声波在材料中的传播速度（$v$）与材料的密度（$\rho$）和弹性模量（$E$）相关（$v=\sqrt{E/\rho }$）。当超声波遇到不同声阻抗（$Z=\rho v$）的界面时（如缺陷、材料分层等），会发生反射、折射或散射。

• 衰减特性：超声波在传播过程中因材料吸收、散射而逐渐减弱，衰减程度与材料性质和缺陷尺寸相关。

1. 信号分析与缺陷判断

• 反射信号时差法：通过计算超声波从发射到接收的时间差（Time of Flight, TOF），结合声速可确定缺陷的深度位置。

• 幅值分析法：反射信号幅值的大小反映缺陷的尺寸或界面特性（如气孔、裂纹的声阻抗差异）。

主要检测方法

1. 穿透法（Through Transmission）

• 使用一对探头（发射端和接收端），通过测量透射波的幅值变化判断材料内部缺陷。适用于复合材料、胶接结构等。

2. 脉冲反射法（Pulse-Echo）

• 单一探头兼具发射和接收功能，通过接收材料内部缺陷或底面的反射波（如“底波”）来判断缺陷位置和尺寸。广泛用于金属、铸件、焊缝检测。

3. 衍射时差法（TOFD, Time of Flight Diffraction）

• 利用缺陷边缘衍射波的到达时间差进行缺陷定量和定位，对裂纹类缺陷灵敏度高，常用于焊缝检测。

4. 相控阵超声检测（PAUT, Phased Array Ultrasonic Testing）

• 通过电子控制多阵元探头的激发时序，实现声束聚焦和扫描角度的动态调整，适用于复杂几何结构的检测。

技术优势

1. 高灵敏度：可检测微米级缺陷（如气孔、裂纹、夹杂等）。

2. 深度定位：精确测量缺陷的埋藏深度和尺寸。

3. 无需破坏样品：适用于成品或关键部件的在线检测。

4. 适应性强：可用于金属、塑料、陶瓷、复合材料等多种材料。

典型应用场景

• 焊接质量评估：检测焊缝中的未熔合、气孔、裂纹等。

• 复合材料检测：发现分层、脱粘、纤维断裂等缺陷。

• 铸件与锻件：识别缩孔、夹杂、疏松等内部缺陷。

• 航空航天与核电：关键部件（如涡轮叶片、管道）的定期安全检测。

Dito谛通超声扫描显微镜的独特价值

湖南谛通科技有限公司的Dito超声扫描显微镜，在传统工业超声检测基础上，进一步结合高频聚焦探头与高精度扫描成像技术，实现：

• 微米级分辨率：清晰呈现材料微观结构（如芯片封装界面、微小裂纹）。

• 三维成像能力：通过断层扫描（C-Scan、B-Scan）构建缺陷三维形貌。

• 智能分析软件：自动缺陷识别、尺寸测量及数据报告生成，提升检测效率。

通过超声波的物理特性与先进信号处理技术的结合，工业超声无损检测为现代制造业提供了高效、精准的质量保障手段，而Dito谛通超声扫描显微镜则在这一领域持续推动技术边界，助力用户洞察材料的“隐形世界”。