原理 超声波是一种频率超过人类听力范围的声波，即高于20,000赫兹（= 20 kHz）超声波检测所使用的主要频率范围是0.5 MHz至10 MHz，远高于人耳听力范围。在特殊应用中，超声检测频率也可能会用10 MHz以上或0.5 MHz以下。

背景

几乎所有工件都内部缺陷和近表面缺陷都可以用超声波进行无损检测。超声波检测对于与安全或人生命相关的重要零部件的检测都是至关重要的。此外，超声波还可以进行工件厚度的测量，最著名的就是超声波测厚仪。

主要应用:

·   焊接焊缝的检测

·   铸件缺陷检测和质量控制

·   自动检测设备对简单几何形状的工件进行批量检测；例如钢铁产品、有色金属和复合材料、塑料的半成品（管棒材、坯料、型材、板材和管材等）

·   管道、锅炉和化工厂的壁厚测量。在只能从工件一侧进行测量且无法使用卡尺的地方，使用超声波进行壁厚测量就非常方便实用。

超声波检测的优点

·   检测工件内部和近表面缺陷

·   可以对所有具有良好导声性能的材料进行检测（如必要可达10 m）

·   可实现自动化检测

·   无需特殊的辐射防护

·   也可检测表面缺陷（如分层、裂纹、表面粘合缺陷等）

界面

入射波

透射波

反射波

反射波

探头

空气介质

金属介质

当超声波入射到两种介质（介质1和介质2之间的）界面时，一部分声波被反射，另外一部分被透射。反射和透射的比例有多大取决于两种介质之间的差异（例如：密度差异）。超声波在入射到钢和空气界面时， 由于钢和空气的差异非常大，超声波几乎100％都会被反射。

工件内部的典型缺陷主要是气孔、缩孔、裂缝等。 为了确保超声波探头发射出的超声波能非常良好的进入到被检工件中，通常需要在探头和工件之间涂抹液体耦合介质（如：水、油、凝胶等）。对于自动化检测，通常可以将包括探头在内的整个检测组件浸入水中。

材料的声速是一个常数，如空气中的声速为330 m / s（0°C时，如温度到20°C时，空气声速为344 m / s），钢中的声速为5920 m / s。 如果已知待检材料的声速，则可以从超声波的传播时间来非常精确地推导出缺陷的深度位置。

如果测量出超声波传导到工件底面的运行时间，就可以非常精确点测量出工件的壁厚。这样的壁厚测量，其分辨率可以精确到微米。超声波测厚仪就是根据该原理生产的一种专用设备。

超声波检测还不能非常精确的对于缺陷的大小尺寸进行确定，到目前为止，还没有非常精确的方法。目前通用的方法是，将超声波反射回波的振幅高度与人工缺陷（圆盘状的反射体或圆柱状的反射体等）的反射回波振幅高度进行比较。但是，前提条件是自然缺陷（以及人工缺陷）都能被检测到。

对于焊缝内缺陷的检测通常采用斜探头。通常焊缝有余高，直探头无法保证良好的耦合，所以直探头就无法对焊缝内部进行可靠的检测。

斜探头入射角则取决于要检测的缺陷深度和工件的壁厚（必须保证从有利的方向上对缺陷进行扫查）。