原理 超聲波是一種頻率超過人類聽力范圍的聲波，即高于20,000赫茲（= 20 kHz）超聲波檢測所使用的主要頻率范圍是0.5 MHz至10 MHz，遠高于人耳聽力范圍。在特殊應用中，超聲檢測頻率也可能會用10 MHz以上或0.5 MHz以下。

背景

幾乎所有工件都內部缺陷和近表面缺陷都可以用超聲波進行無損檢測。超聲波檢測對于與安全或人生命相關的重要零部件的檢測都是至關重要的。此外，超聲波還可以進行工件厚度的測量，最著名的就是超聲波測厚儀。

主要應用:

·   焊接焊縫的檢測

·   鑄件缺陷檢測和質量控制

·   自動檢測設備對簡單幾何形狀的工件進行批量檢測；例如鋼鐵產品、有色金屬和復合材料、塑料的半成品（管棒材、坯料、型材、板材和管材等）

·   管道、鍋爐和化工廠的壁厚測量。在只能從工件一側進行測量且無法使用卡尺的地方，使用超聲波進行壁厚測量就非常方便實用。

超聲波檢測的優點

·   檢測工件內部和近表面缺陷

·   可以對所有具有良好導聲性能的材料進行檢測（如必要可達10 m）

·   可實現自動化檢測

·   無需特殊的輻射防護

·   也可檢測表面缺陷（如分層、裂紋、表面粘合缺陷等）

界面

入射波

透射波

反射波

反射波

探頭

空氣介質

金屬介質

當超聲波入射到兩種介質（介質1和介質2之間的）界面時，一部分聲波被反射，另外一部分被透射。反射和透射的比例有多大取決于兩種介質之間的差異（例如：密度差異）。超聲波在入射到鋼和空氣界面時， 由于鋼和空氣的差異非常大，超聲波幾乎100％都會被反射。

工件內部的典型缺陷主要是氣孔、縮孔、裂縫等。 為了確保超聲波探頭發射出的超聲波能非常良好的進入到被檢工件中，通常需要在探頭和工件之間涂抹液體耦合介質（如：水、油、凝膠等）。對于自動化檢測，通常可以將包括探頭在內的整個檢測組件浸入水中。

材料的聲速是一個常數，如空氣中的聲速為330 m / s（0°C時，如溫度到20°C時，空氣聲速為344 m / s），鋼中的聲速為5920 m / s。 如果已知待檢材料的聲速，則可以從超聲波的傳播時間來非常精確地推導出缺陷的深度位置。

如果測量出超聲波傳導到工件底面的運行時間，就可以非常精確點測量出工件的壁厚。這樣的壁厚測量，其分辨率可以精確到微米。超聲波測厚儀就是根據該原理生產的一種專用設備。

超聲波檢測還不能非常精確的對于缺陷的大小尺寸進行確定，到目前為止，還沒有非常精確的方法。目前通用的方法是，將超聲波反射回波的振幅高度與人工缺陷（圓盤狀的反射體或圓柱狀的反射體等）的反射回波振幅高度進行比較。但是，前提條件是自然缺陷（以及人工缺陷）都能被檢測到。

對于焊縫內缺陷的檢測通常采用斜探頭。通常焊縫有余高，直探頭無法保證良好的耦合，所以直探頭就無法對焊縫內部進行可靠的檢測。

斜探頭入射角則取決于要檢測的缺陷深度和工件的壁厚（必須保證從有利的方向上對缺陷進行掃查）。