无损检测在检测过程中并不会对检测对象的物理性能及化学性能造成影响。通过无损检测可对材料危害程度、寿命、应承力及安全系数等进行综合性研判， 以此来反映出材料的质量。超声无损检测是较为常见且有效的方法之一。

    1 超声无损检测概述

　　在非线性超声技术应用过程中事实上其加载方式具有多种形式，其中包括拉伸、冲击、高温蠕变等。对于绝大多数工程材料而言疲劳是造成构件失效的主要方式， 材料在疲劳负荷下必然会使其力学性能有所消退从而影响其寿命。在相关研究中证实AA2024-T4 铝合金试件于10Hz 频率下通过加压荷载进行循环疲劳试验，然后利用显微镜对材料进行观察，可以明显发现通过上述实验处理造成了材料表面出现微裂纹，但以宏观角度去对材料进行审视并无法清晰地将材料性能变化反映出来。从非线性实验来看非线性系数与循环处理次数存在着明显的关系， 研究中发现通过非线性超声实验得出在疲劳载荷的作用下，于宏观微裂纹出现前，当循环载荷次数逐渐上升时，材料的非线性系数也会随之上升，但从线性声学系数来看并不会出现太大变化。而通过利用非线性超声实验可在材料原件出现宏观可见微裂纹前便可捕捉到微结构变化及力学性能蜕变情况，由此可准确判别出材料失效过程，并可以此作为参考为材料维护提供支持。虽然非线性超声实验可将材料的损耗情况及性能退化情况较为清晰地反映出来， 但是实验手段并不多，涉及范围较小，其体系还需要进一步完善。

    2 超声无损检测分析

　　通常情况下非线性超声无损检测系统当中涵盖了主机、低通滤波器、高能衰减器、示波器以及微型计算机等。在系统工作过程中主机会对正弦脉冲信号产生激发作用， 然后由低通滤波器将高频部分过滤， 然后再通过高能衰减器将低频部分过滤。经过上述处理后可将其传递于发射换能器并通过转换作用将电信号转变为超声波。超声波透过试件后再由接收转换器重新转变为电信号，最终由非线性系统接收。另一方面主机与示波器相连接并以其作为输出设备， 主机与计算机连接并可通过计算机对测试参数及控制试验数据进行有效接收及处理。在实际检测过程中超声无损检测对象事实上是电信号，常用的换能器是压电式换能器，在压电效应的作用下可实现机械振动与电信号的相互转换。当然换能器在应用时其自身也会消耗部分功率。压电探头主要以接触式与液浸式最为常见，其中液浸式需要液体环境支持才可有效接收信号，该方式并不会与试件直接接触； 接触式探头可直接置于试件表面来采集信号。在整个检测过程中超声频率对其探测能力具有绝对性的影响。频率上升则波长下降，此时得到的声束收窄并可保持集中方式，对于小缺陷的探知能力将大幅度提升，但高频超声波在材料中会产生较为明显的衰减作用， 其穿透能力有限；而低频超声波由于其频率低，波长较长，因此会得到较宽的声束带使得能量无法集中， 因此无法对材料缺陷进行有效发掘，但它在材料中衰减程度较小，因此具备了较强的穿透力。基于上述原理一般在细小颗粒材料检测时会将频率设定为2.5~5MHz，而对于粗大颗粒材料或散射能力较强的材料这采用0.5~1MHz 频率进行检测。

    激励波形选择也是检测过程中较为关键的环节， 可选用单频连续正弦波作为信号源， 但这种信号源产生的信号轴向分辨能力并不理想，在定位缺陷判定中效果也不佳；而单脉冲正弦波则可获取高幅度的激励波形， 因此具备了较高水平的轴向分辨力， 但在接收端并不能充分地对信号成分来源进行判断且超声波时间较短， 因此无法精确地作出超声非线性响应，这使其作用受到了极大的限制。在测试信号处理过程中主要流程如下： 示波器经过数据采集后得到时域波形， 再通过FFT 变换作用得到频域波形， 读取幅值后便可得到基波幅值以及倍波幅值，通过计算获取相应的非线性系数。对于材料力学性能退化超声无损检测而言若要使其有效实现则必然要构建出行之有效的理论模型，并建立相关的定量关系，如今此项研究已经取得了一定的进展， 通过将材料微观结构来反映出超声特性与材料宏观力学性能的联系。当然目前以超声无损技术对材料力学性能退化进行测定仅限于金属材料， 其体系还有待完善。

    3 结语

　　目前来看材料力学性能退化的超声无损检测相关技术体系还处于发展当中， 还需要进行不同类别的实验才能逐渐构建出理论模型，使材料宏观力学特征、微观力学特征以及超声波非线性行为紧密结合，从而得到良好的检出效果。

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责任编辑：庞雪洁

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