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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