超聲波對車輪輪箍檢測的物理基礎

      隨著科學技術的飛速發展，加上車輪輪箍鍛件的使用范圍不斷擴大，人們對車輪輪箍的質量及其檢測技術提出了更

高的要求。目前對車輪輪箍檢測分析的手段雖然有低倍檢驗、金相檢驗、電子掃描檢驗等。

    一個物理量的值在觀測時間內不停地在極大值和極小值之間變化，這種變化狀態稱為振動。如果振動量是一個力學

量，如位移、角位移等，所做的振動則稱之為機械振動。物體沿著直線或曲線在某一平衡位置附近做往復周期性的運

動稱為機械振動。往下拉一下安裝在彈簧一端的小質點，松開后而產生的運動就是機械，簡稱振動。    物體做簡諧振動時，只有彈性力或重力做功，其他力不做功，這符合機械能守恒的條件。因此簡諧振動的能量遵守

機械能守恒定律，即在平衡位置時動能最大，勢能為零；在位移最大時勢能最大，動能為零，其總能量保持不變。振

動的類型很多，除了簡諧振動外，還有固有振動、受迫振動、阻尼振動等，這些振動雖然都屬于較為復雜的振動，但

是它們的基礎是簡諧振動。阻尼振動是振幅或能量隨時間不斷減小的振動。由于克服阻力做功，振動物體在傳播過程

中，伴隨著能量的傳遞，阻尼振動的振幅不斷減小。阻尼振動受到阻力的作用，因此不符合機械能守恒。受迫振動是

物體受到周期變化的外力作用時產生的振動。如縫紉機上縫紉針的振動，氣缸中活塞的振動和揚聲器中紙盆的振動等。

受迫振動剛開始時情況很復雜經過一段時間后達到穩定狀態，變為周期性諧振動。其振動頻率和策動力頻率相同，振

幅保持不變。受迫振動的振幅和策動力的頻率有關，當策動力頻率與受迫振動物體固有頻率相同時受迫振動的振幅達

到最大，這種現象稱為共振。受迫振動物體受到策動力的作用，不符合機械能守恒。超聲波探頭中的壓電晶片在發射

超聲波時，一方面受高頻電脈沖激勵，另一方面在起振后受到晶片背面吸收塊的阻尼作用，因此又是阻尼振動。壓電

晶片在接收超聲波時同樣產生受迫振動和阻尼振動。在設計探頭中的壓電晶片時，應使高頻電脈沖的頻率等于壓電晶

片的電聲能量轉換效率最高。

    振動的傳播過程稱為波動。波動分為機械波和電磁波兩大類。機械振動在彈性介質中的傳播過程稱為機械波，例如

水波、聲波與超聲波等。通常認為物體是由以彈性力保持平衡的各個質點所構成的。當某一質點受到外力的作用后該

質點就在其平衡位置附近振動。由于一切質點都是彼此聯系的，振動質點的能量就能夠傳遞給周圍的質點而引起周圍

質點的振動。這樣在彈性介質中一個質點的振動就會引起鄰近質點的振動。這便是車輪輪箍鍛件的質量超聲波檢測的

物理基礎。

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