材料檢測與分析
超音波檢測(ultrasonic testing)
超音波檢測把一束音調極高的聲波脈衝——遠高於聽覺、每秒數百萬次振動——送入零件,並聆聽回音,就和船艦的聲納或胎兒的醫學超音波一模一樣。聲波乾淨俐落地穿過健全金屬,但遇到任何界面就會反彈:對側壁面、裂縫、孔洞。藉由測量回音的時間,你不只發現「有」瑕疵,還發現它「藏在多深」。
一個探頭壓在表面(透過一滴凝膠或油讓聲波耦合進去)發出一短脈衝超音波,然後聆聽。聲波在材料中以已知速度前進——鋼中約每秒 5900 公尺——因此時間 t 後回來的回音,來自深度 = 速度乘以 t 再除以 2(除以 2 是因為脈衝去程加回程)。螢幕上你會看到來自對側的「底面回音」;更早抵達的額外回音標示出瑕疵,其位置精確指出深度,其高度則暗示瑕疵大小。
超音波是尋找內部裂縫、以及在厚實斷面深處量測厚度的首選方法——銲道、鍛件、鋼軌、因腐蝕而變薄的管壁——這些是表面方法搆不著的地方。它安全(無輻射)並提供射線照相所沒有的深度資訊。誠實的限制:它需要耦合劑與良好的表面接觸、粗晶或強衰減材料會散射聲波、與射束平行的瑕疵可能幾乎隱形,而判讀回音需要受過訓練的操作者。
一塊 50 毫米厚的鋼板受檢:底面回音約在 17 微秒後返回,但一個較小的回音在其一半的時間就抵達,把瑕疵定位在約 25 毫米深——一條隱藏的內部裂縫,無需切開鋼板就被找到。
以聲速計時的回音,揭示實心金屬深處瑕疵的深度。
瑕疵只有正對射束時才會強烈反射——與聲波路徑平行的裂縫幾乎不回音,可能被漏掉。超音波也需要耦合劑,並在會散射聲波的粗晶金屬中難以施展。
又稱
另見