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