隨著科學(xué)技術(shù)的飛速發(fā)展，加上車輪鍛件的使用范圍不斷擴(kuò)大，人們對車輪輪箍的質(zhì)量及其檢測技術(shù)提出了更高的要求。目前對車輪輪箍檢測分析的手段雖然有低倍檢驗(yàn)、金相檢驗(yàn)、電子掃描檢驗(yàn)等，但均存在著一定的隨機(jī)性以及對試樣磨面是否存在缺陷的不確定性等因素，因此這些分析手段對車輪鍛件缺陷大多存在著漏檢的可能性。于是，人們又提出采用超聲波對車輪鍛件進(jìn)行檢測分析。采用超聲波檢測不僅可以減少隨機(jī)檢驗(yàn)帶來的風(fēng)險(xiǎn)及減輕人們檢測的勞動(dòng)強(qiáng)度，而且檢驗(yàn)準(zhǔn)確，可靠。
一個(gè)物理量的值在觀測時(shí)間內(nèi)不停地在極大值和極小 值之間變化，這種變化狀態(tài)稱為振動(dòng)。如果振動(dòng)量是一個(gè)力學(xué)量，如位移、角位移等，所做的振動(dòng)則稱之為機(jī)械振動(dòng)。物體沿著直線或曲線在 某一平衡位置附近做往復(fù)周期性的運(yùn)動(dòng) 稱為機(jī)械振動(dòng)。往下拉一下安裝在彈簧一端的小質(zhì)點(diǎn)，松開后而產(chǎn)生的運(yùn)動(dòng)就是機(jī)械振動(dòng)，簡稱振動(dòng)。
物體做簡諧振動(dòng)時(shí)，只有彈性力或重力做功，其他力不做功，這符合機(jī)械能守恒的條件。因此簡諧振動(dòng)的能量遵守機(jī)械能守恒定律，即在平衡位置時(shí)動(dòng)能最大，勢能為零；在位移最大時(shí)勢能最大，動(dòng)能為零其總能量保持不變。振動(dòng)的類型很多除了簡諧振動(dòng)外還有固有振動(dòng)受迫振動(dòng)阻尼振動(dòng)等，這些振動(dòng)雖然都屬于較為復(fù)雜的振動(dòng)，但是它們的基礎(chǔ)是簡諧振動(dòng)。阻尼振動(dòng)是振幅或能量隨時(shí)間不斷減小的振動(dòng)。由于克服阻力做功振動(dòng)物體在傳播過程中伴隨著能量的傳遞阻尼振動(dòng)的振幅不斷減小。阻尼振動(dòng)受到阻力的作用因此不符合機(jī)械能守恒。受迫振動(dòng)是物體受到周期變化的外力作用時(shí)產(chǎn)生的振動(dòng)。如縫紉機(jī)上縫紉針的振動(dòng)，氣 缸中活塞的振動(dòng)和揚(yáng)聲器中紙盆的振動(dòng)等。受迫振動(dòng)剛開始時(shí)情況很復(fù)雜，經(jīng)過一段時(shí)間后達(dá)到穩(wěn)定狀態(tài)，變?yōu)橹芷谛灾C振動(dòng)。其振動(dòng)頻率和策動(dòng)力頻率相同，振幅保持不變。受迫振動(dòng)的振幅和策動(dòng)力的頻率有關(guān)，當(dāng)策動(dòng)力頻率P與受迫振動(dòng)物體固有頻率相同時(shí)受迫振動(dòng)的振幅達(dá)到最大，這種現(xiàn)象稱為共振。受迫振動(dòng)物體受到策動(dòng)力的作用不符合機(jī)械能守恒。超聲波探頭中的壓電晶片在發(fā)射超聲波時(shí)，一方面受高頻電脈沖激勵(lì)另一方面在起振后受到晶片背面吸收塊的阻尼作用，因此又是阻尼振動(dòng)。壓電晶片在接收超聲波時(shí)同樣產(chǎn)生受迫振動(dòng)和阻尼振動(dòng)。在設(shè)計(jì)探頭中的壓電晶片時(shí)，應(yīng)使高頻電脈沖的頻率等于壓電晶片的固有頻率，從而產(chǎn)生共振，這時(shí)壓電晶片的電聲能量轉(zhuǎn)換效率最高。
振動(dòng)的傳播過程稱為波動(dòng)。波動(dòng)分為機(jī)械波和電磁波兩大類。機(jī)械振動(dòng)在彈性介質(zhì)中的傳播過程稱為機(jī)械波，例如水波、聲波與超聲波等。通常認(rèn)為物體是由以彈性力保持平衡的各個(gè)質(zhì)點(diǎn)所構(gòu)成的。當(dāng)某一質(zhì)點(diǎn)受到外力的作用后，該質(zhì)點(diǎn)就在其平衡位置附近振動(dòng)。由于一切質(zhì)點(diǎn)都是彼此聯(lián)系的，振動(dòng)質(zhì)點(diǎn)的能量就能夠傳遞給周圍的質(zhì)點(diǎn)而引起周圍質(zhì)點(diǎn)的振動(dòng)。這樣在彈性介質(zhì)中一個(gè)質(zhì)點(diǎn)的振動(dòng)就會引起鄰近質(zhì)點(diǎn)的振動(dòng)，鄰近質(zhì)點(diǎn)的振動(dòng)由此可見，產(chǎn)生機(jī)械波必須具備以下兩個(gè)條件：①有機(jī)械振動(dòng)的波源；②有能傳播機(jī)械振動(dòng)的彈性介質(zhì)。
由于超聲波頻率比可聞聲波高得多因此其波長短，加上它在固體中傳播時(shí)傳遞能量較大，這樣使得它傳播時(shí)具有與光波類似的某些特性。為此人們也常常借用光學(xué)原理來研究和解釋超聲波的物理現(xiàn)象。超聲波具有以下幾個(gè)特性
①束射特性：由于超聲波的頻率高，其波長較在同樣介質(zhì)中的聲波波長短得多，衍射現(xiàn)象不明顯，所以超聲波的傳播方向好。超聲波波長短，聲束指向性好，可以使超聲波能量
向一定方向集中輻射。
②反射特性：超聲波在彈性介質(zhì)中傳播時(shí)，遇到異常界面會產(chǎn)生反射、透射或折射， 而反射特性正是脈沖反射法檢測的理論基礎(chǔ)。
③傳播特性：超聲波在彈性介質(zhì)中傳播時(shí)，質(zhì)點(diǎn)振動(dòng)位移小，振速高，因此其聲壓聲強(qiáng)均比可聞聲波大傳播距離遠(yuǎn)可檢測范圍大。
④波形轉(zhuǎn)換特性：超聲波在兩個(gè)聲速不同的異質(zhì)界面上容易實(shí)現(xiàn)波形轉(zhuǎn)換，從而為各 種波形（縱波、橫波、板波、表面波）檢測提供了方便。
人們正是利用了超聲波的這些特性.才使超聲波檢測技術(shù)不斷得以發(fā)展。超聲波在工業(yè)生產(chǎn)中有極其廣泛的應(yīng)用。在工業(yè)中超聲波可用來對材料進(jìn)行檢測和探傷，可以測量氣 體、液體和固體的物理參數(shù)，可以測量厚度、液面高度、流量、粘度和硬度等，還可以對材 料的焊縫、粘接等進(jìn)行檢查。超聲波清洗和加工處理技術(shù)可以應(yīng)用于切割、焊接、噴霧、乳化、電鍍等工藝過程中。其中超聲波清洗是一種高效率的清洗方法，已經(jīng)用于尖端和精密工業(yè)。大功率超聲波還可用于機(jī)械加工，例如拉管、拉絲、擠壓和鉚接等工藝。
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