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第一章 超声波技术的物理基础5

1-1 质点的机械振动5

一、谐振动的复数表示法5

二、质点振动的机械阻抗6

三、简单机械振动系统的分析10

四、谐振动的能量14

1-2 平面声波的波动方程15

一、理想媒质中平面声波的波动方程15

二、波动方程的动力学分析16

三、弹性介质参量与波阻17

1-3 简单杆件系统的振动状态分析18

一、简单杆件振动状态表达式18

二、无损失杆件的输入阻抗28

三、无损失杆件的共振频率30

1-4 超声波在变截面杆中的传播34

一、波阻按指数规律变化的杆件振动微分方程34

二、指数杆中弹性波传播常数与相速37

三、指数杆匹配条件38

四、指数杆的输入阻抗与共振频率38

五、锥形杆的相速与固有频率39

六、指数杆的波节40

七、指数杆的应用条件41

1-5 匹配42

一、匹配的任务42

二、四分之一波长的匹配装置43

三、半波长杆件系统44

四、非均匀杆件匹配装置45

五、集中器45

1-6 超声波变幅杆的设计计算46

一、变幅杆计算程序46

二、计算实例47

1-7 表面波与板波的特性及其应用48

一、表面波(瑞利波)48

二、板波(兰姆波)49

1-8 平面波在半无限媒质分界面处的反射与折射51

一、两个半无限媒质分界面处的垂直入射情况51

二、多层媒质的垂直入射情况52

三、两个半无限的各向同性均匀固体媒质的分界面，斜入射的情况(包括一个媒质是流体的情况)53

1-9 超声波的衍射55

一、远场区55

二、近场区56

1-10 超声波的衰减、吸收与散射57

1-11 多普勒效应57

第二章 超声波换能器59

2-1 压电材料59

一、压电材料的种类59

二、压电材料的方向性60

三、压电材料的主要参量60

2-2 磁致伸缩材料63

一、常用磁致伸缩材料的物理性能63

二、磁致伸缩材料的热处理63

2-3 压电换能器(探头)结构63

一、用途及种类63

二、直探头64

三、斜探头65

四、表面波探头65

五、兰姆波探头65

六、聚焦探头65

七、压电晶体力传感器67

第三章 超声波在制造工程中的应用68

3-1 超声波振动切削68

一、超声波振动切削简介68

二、超声波振动切削的效能69

三、超声波振动切削的运动学72

四、关于超声波振动切削效果机理的主要理论和观点73

五、塑性波传播理论与沙罗门曲线，超高速切削与超声波切削的关系74

六、超声波钻削的基本规律76

3-2 超声波在冶金学中的应用80

3-3 超声波器械82

一、超声波马达82

二、超声波塑料缝合装置87

三、手提式超声波工具89

第四章 超声波空间发射与接收技术90

4-1 双压电晶体片的弯曲振动90

4-2 超声波空间发射电路93

一、多谐振荡器93

二、555集成电路93

三、四与非门93

4-3 空间超声波接收电路94

一、分立元件接收电路94

二、集成块接收电路95

4-4 超声空间发射接收技术的应用96

一、传送带送料的自动控制96

二、料斗“阻塞”现象的检测96

三、泥浆搅拌槽的料位控制97

四、距离及倾斜度测量98

五、包装件传输带上物体缺额的检测98

六、防止无人驾驶搬运车的碰撞99

4-5 压电晶体人工中耳99

一、压电晶体人工中耳原理99

二、压电晶体人工中耳的应用效果100

三、压电晶体人工中耳的工艺及试验101

第五章 超声波探伤原理与探伤仪104

5-1 超声波探伤分类法104

5-2 超声波探伤仪原理105

一、A型探伤仪工作原理105

二、B型探伤仪工作原理106

三、C型探伤仪工作原理106

四、M型超声波仪器工作原理107

五、连续波探伤仪工作原理107

六、调频波超声波探伤仪工作原理107

七、脉冲式超声波探伤仪主要参数108

5-3 超声波探伤仪单元线路109

一、触发电路(同步电路)109

二、发射电路109

三、脉冲延迟与延迟发射110

四、几种触发扫描方式110

五、接收放大电路111

六、矩形波电路114

七、锯齿波电路114

八、距离-增益补偿原理与电路114

九、标距波电路115

5-4 超声波探伤仪典型电路分析116

一、同步电路(触发波电路)116

二、时基电路117

三、报警电路119

四、接收放大电路121

五、显示电路122

六、整机电路123

5-5 超声波探伤仪与探头的匹配123

一、压电探头的阻抗123

二、超声波探伤仪的匹配123

5-6 超声波电磁激发与接收125

一、金属中纵波的产生125

二、金属中横波的产生125

三、电磁超声的接收125

5-7 脉冲压缩技术126

5-8 声发射技术127

一、声发射现象127

二、声发射的特点128

三、声发射检测技术129

5-9 超声显像技术130

一、超声场的光学显示130

二、早期的超声波显象134

三、摄象管显象法134

四、B型线阵显象仪135

五、超声全息显象139

第六章 超声波工业测量技术141

6-1 超声波声速测量技术141

一、共振干涉法141

二、临界角法142

三、相位比较法142

四、脉冲法143

6-2 共振、干涉法超声波测厚技术143

一、共振法测厚原理143

二、干涉式厚度计145

6-3 脉冲反射式超声波测厚原理146

一、测厚仪发射电路147

二、主控振荡器与计数脉冲发生器148

三、厚度方波形成电路149

四、反射脉冲选通技术150

五、时间放大器(脉冲加宽电路)154

六、声速调节154

七、计算电路155

八、接触式超声波测厚仪在非接触自动测量与加工中的应用155

九、炉壁厚度的超声波测量方法159

6-4 超声波硬度测量法159

6-5 超声波流量测试原理162

一、脉冲间隔时间法163

二、相位差法163

三、声环法164

四、声束偏移法164

五、多普勒法164

6-6 超声波温度测试原理166

6-7 超声波液位测量原理167

6-8 超声粘度计原理167

第七章 超声波在摩擦学研究中的应用170

7-1 超声波减摩技术170

7-2 超声波摩擦探测技术173

一、滚动轴承工作状态的超声波测试173

二、油膜厚度的超声波测量174

三、摩擦副接触状态超声波探测法180

四、应用超声波探测滑动轴承磨损的方法184

五、应用声发射技术确定摩擦副完成磨合时刻的方法187

参考文献188

附录 常用媒质的声学数据190