超聲監(jiān)測技術(shù)的新應(yīng)用超聲檢測技術(shù)是一門以物理、電子、機(jī)械以及材料學(xué)為基礎(chǔ)，各行各業(yè)都在使用的通用技術(shù)之一，他是通過超聲波的產(chǎn)生、傳播及接受的物理過程完成的。目前，超聲波技術(shù)廣泛應(yīng)用于工業(yè)領(lǐng)域的很多方面。其中超聲探傷檢測是無損探傷中最為重要一種方法，由于超聲波具有穿透能力強(qiáng)、對材料人體無害、使用方便等特點(diǎn)，可對各種鍛件、軋制件、鑄件、焊縫等進(jìn)行內(nèi)部缺陷檢測，因而得到廣泛應(yīng)用。此外利用超聲波的各種特性，超聲技術(shù)還應(yīng)用于金屬與非金屬材料厚度測量、流量測量、料位及液位檢測與控制、超聲波零件清洗等工業(yè)領(lǐng)域。本文主要介紹超聲技術(shù)在設(shè)備故障檢測及診斷方面的最新應(yīng)用。一壓力及真空系統(tǒng)的泄漏檢測當(dāng)氣體在壓力下通過限流孔時(shí)，它從一個(gè)有壓層流變?yōu)榈蛪何闪鳎▍⒁妶D1）。紊流產(chǎn)生所謂的“白噪聲”廣譜聲音。在這種白噪聲中含有超聲波分量。因?yàn)樾孤┎课坏某曌畲螅綔y這些信號通常是非常簡單的。目前已有成熟的超聲檢測專用儀器，可將探測到的超聲波信號轉(zhuǎn)換為人耳可聽見的音頻信號，適用于各種泄漏檢測。（參見附錄）泄漏可以在壓力系統(tǒng)或真空系統(tǒng)中出現(xiàn)。在這二種系統(tǒng)中，超聲的產(chǎn)生方式如上所述。二者之間唯一不同的是真空泄漏產(chǎn)生的超聲波振幅通常小于同等流速的壓力泄漏。其原因在于真空泄漏產(chǎn)生的紊流是發(fā)生在真空室內(nèi)，而壓力泄漏產(chǎn)生的紊流出現(xiàn)在大氣中什么樣的氣體泄漏采用超聲波探測呢？一般來說，不管何種氣體，包括空氣在內(nèi)，只要它從限流孔泄出時(shí)產(chǎn)生紊流，就可以用超聲波探測。與氣體專用的傳感器不同，超聲檢測是屬于聲音專用檢測。氣體專用傳感器僅能用于它所能辨別的具體氣體（如氦）。而超聲檢測能辨別出任何類型的氣體，因?yàn)樗綔y的是泄漏紊流所產(chǎn)生的超聲。由于超聲檢測的多功能性，它可用于各種各樣的泄漏探測。能檢測氣動系統(tǒng)，檢測氣密電纜（如電信系統(tǒng)使用的），檢測鐵路車輛、卡車及公共汽車上的氣動剎車系統(tǒng)。給容器、管道、機(jī)殼加壓可輕易地檢測出泄漏。通過監(jiān)聽泄漏的紊流，可方便地探測出真空系統(tǒng)、透平排氣、真空室、原料處理系統(tǒng)、冷凝器、氧氣系統(tǒng)的各種泄漏。l 閥門內(nèi)泄漏檢測當(dāng)液體或氣體流經(jīng)管道時(shí)，除了彎頭或障礙處，只產(chǎn)生少量紊流或不產(chǎn)生紊流。泄漏的閥門，有逃逸的液體或氣體從高壓區(qū)流向低壓區(qū)，在低壓區(qū)或（下游）側(cè)形成紊流，并產(chǎn)生白噪聲。如果閥門內(nèi)部泄漏，儀器能檢測到孔隙處產(chǎn)生的超聲波。泄漏閥座的聲音完全取決于液體或氣體的密度。有時(shí)它聽起來像細(xì)小的噼啪聲，有時(shí)像高聲呼哧聲。音質(zhì)取決于流速和管道內(nèi)部壓差。例如：低壓和中壓水流容易辨別出是水。但是，沖過半開閥門的高壓水聽起來特別像蒸汽。l 地下泄漏探測地下泄漏取決于具體泄漏產(chǎn)生的超聲波的量。某些微量的泄漏只發(fā)出特別小量的超聲波。另外還有土壤能隔斷超聲波，疏松的土壤比堅(jiān)實(shí)的土壤吸收更多的超聲波。如果泄漏發(fā)生在靠近表面的地方，而且比較嚴(yán)重，就能很快地探測出來。采用某些其它手段，也同樣能探測出更微小的泄漏。有時(shí)需要給管道加壓，產(chǎn)生更大的流動和更多的超聲波。有時(shí)卻需要讓有問題的管道排水，用閥門把該區(qū)域隔離開來，再向里面注入氣體（空氣或氮?dú)猓剐孤┎课划a(chǎn)生更大的超聲波。后一種方法被證明十分有效。另外不排水也能將檢驗(yàn)氣體注入管道的檢測區(qū)域。當(dāng)有壓力的氣體穿過液體進(jìn)入泄漏部位時(shí)，產(chǎn)生可被探測到的噼啪聲。有時(shí)，需要靠近泄漏（源）。這種情況下，打入細(xì)的結(jié)實(shí)金屬棒，使其接近（但不碰到）管道。將接觸探頭挨住金屬棒，監(jiān)聽泄漏聲音。該檢測需每隔13英尺重復(fù)一次，直到聽到泄漏的聲音。l 超聲音頻無損泄漏檢驗(yàn)：是一種超聲波無損探傷的方法，常用于檢驗(yàn)無法加壓或無法抽成真空的系統(tǒng)。該超聲波檢驗(yàn)的用途非常廣泛，如檢測容器、管子、管道、換熱器、焊縫、密封填料、密封、門、窗、艙口等。進(jìn)行該項(xiàng)檢測是將一種超聲波發(fā)生器放置在被檢測物體的里面（或其一側(cè)）。從發(fā)生器發(fā)出的超聲脈沖信號會“充斥”被測物體，并從泄漏孔隙處穿過。通過在被測物體的外表面（或另一側(cè)）用專用超聲探測儀器掃描聲音的穿透，就能探測到泄漏。二。軸承磨損監(jiān)測用超聲波檢測和監(jiān)測軸承是探測軸承早期故障的可靠方法。超聲波在軸承出現(xiàn)升溫或增加低頻振動水平之前就會提出警告。用超聲波檢查軸承有助于發(fā)現(xiàn)：a）開始疲勞故障；b）軸承表面的布氏硬度；c）潤滑劑過多或過少。在滾動軸承中，當(dāng)滾柱或滾珠開始變疲勞，開始出現(xiàn)細(xì)小的變形。金屬的變形會產(chǎn)生不規(guī)則的表面，因而導(dǎo)致超聲波量的增加。原始讀數(shù)振幅的變化說明軸承出現(xiàn)早期故障。超過任何原始讀數(shù)12dB的讀數(shù)的現(xiàn)象，均可認(rèn)為該軸承已進(jìn)入故障開始狀態(tài)。該資料是由美國國家航天局通過在滾珠軸承上進(jìn)行實(shí)驗(yàn)所發(fā)現(xiàn)的。在用2450kHz頻率監(jiān)測軸承的實(shí)驗(yàn)中，他們發(fā)現(xiàn)振幅的變化說明軸承出現(xiàn)早期故障（先于其它任何指示，包括溫度變化和振動變化）。基于探測和分析軸承共振頻率調(diào)制的超聲波系統(tǒng)具有進(jìn)行細(xì)微探測的能力；而傳統(tǒng)的方法是無法探測出非常輕微的故障。當(dāng)滾珠經(jīng)過內(nèi)圈表面的坑或瑕疵時(shí)，滾珠產(chǎn)生撞擊，這種重復(fù)的撞擊會使軸承組件結(jié)構(gòu)共振。振動或振鳴產(chǎn)生的聲音作為被測軸承超聲波頻率振幅增加而被捕獲。軸承表面的布氏硬度，由于滾珠不圓而出現(xiàn)的不規(guī)則滑動會產(chǎn)生類似的振幅增加。這些點(diǎn)也會產(chǎn)生重復(fù)振鳴，被作為被測頻率振幅增加而被探測出來。由于被檢測到的超聲波可被轉(zhuǎn)換為人耳可聽的音頻，故建議用戶應(yīng)熟悉正常軸承的聲音。正常軸承發(fā)出的聲音像呼哧聲或嘶嘶聲。噼啪聲或粗糙聲音說明軸承已處于故障階段。某些情況下，損壞的滾珠發(fā)出咔噠聲，而高強(qiáng)度、不均勻粗糙聲音可能表明損壞的座圈或滾珠的不均勻損壞。如出現(xiàn)該情況，應(yīng)經(jīng)常地進(jìn)行檢查。l 檢測軸承故障檢測軸承故障有二種基本方法：比較法和歷史法。比較法包括檢測二個(gè)或更多的同類軸承，并“比較”潛在的差異。歷史法要對某個(gè)具體軸承監(jiān)測一段時(shí)間，來建立其歷史。通過分析軸承的歷史，以特定的超聲波頻率出現(xiàn)的磨損變得明顯，它能很容易地探測出來，并修正軸承的問題。進(jìn)行軸承比較檢驗(yàn)步驟：1）使用接觸（導(dǎo)音探測器）插件。2）選擇所需的頻率。如果只能監(jiān)測一種頻率，考慮使用30kHz。3）選擇軸承體上的“檢測點(diǎn)”，并進(jìn)行標(biāo)識。用接觸插件接觸該點(diǎn)。在超聲波檢測中，超聲波穿越的介質(zhì)或材料越多，讀數(shù)越不精確。因此，接觸探頭一定要真正接觸到軸承體。若無法做到這點(diǎn)，接觸潤滑油嘴或盡量靠近軸承。 4）以同樣的角度接近軸承，接觸軸承體的相同部位。5）降低靈敏度，可更清晰地監(jiān)聽音質(zhì)。6）通過耳機(jī)監(jiān)聽軸承聲音，并正確分析信號的“質(zhì)量”。7）選擇類似荷載條件和相同轉(zhuǎn)速的同型號軸承。8）比較儀器讀數(shù)和音質(zhì)的差異。進(jìn)行軸承歷史檢驗(yàn)的步驟：在用歷史方法開始監(jiān)測軸承之前，必須用比較方法確定基線。1）進(jìn)行上述1）8）檢驗(yàn)步驟。2）保存讀數(shù)作為未來參考。3）將讀數(shù)與先前（或未來）讀數(shù)比較。根據(jù)所有未來讀數(shù)，將頻率調(diào)節(jié)到原級別。如果分貝級超過基線12dB，說明軸承已進(jìn)入早期故障狀態(tài)。潤滑不足通常超過基線8dB，聽起來象高聲的呼哧聲。如果懷疑是潤滑不足，加注潤滑劑后，再檢測。如果讀數(shù)不回到原來的水平，仍然高居不下，考慮軸承快進(jìn)入故障狀態(tài)，要經(jīng)常檢驗(yàn)。l 潤滑不足要避免潤滑不足，應(yīng)注意如下情況：1）潤滑膜變薄時(shí)，聲級增高。高出基線8dB并伴有均勻的呼哧聲，說明潤滑不足。2）加注潤滑劑時(shí)，要加注的剛使讀數(shù)回到基線。3）注意：某些潤滑劑需要一定的時(shí)間來均勻地覆蓋軸承表面，每次要少量地加注。不要過量潤滑。l 過量潤滑引起軸承故障的通常原因之一是過量潤滑。潤滑劑的超壓經(jīng)常破壞或“爆裂”軸承密封，或引起溫升，產(chǎn)生應(yīng)力和變形。要避免過量潤滑：1）如果讀數(shù)仍在基線，并且軸承發(fā)出的仍是基線聲音，不要加注潤滑劑。 2）加注潤滑劑時(shí)，要加注的剛使讀數(shù)回到基線。3）如上所述，某些潤滑劑需要時(shí)間來均勻地覆蓋軸承表面。 l 低速軸承超聲技術(shù)可用來監(jiān)測低速軸承。具靈敏度范圍和頻率調(diào)節(jié)功能的超聲檢測儀器完全能夠夠監(jiān)聽軸承的音色。轉(zhuǎn)速極低的軸承（小于25rpm），通常比較大（1/2英寸），并采用高粘度潤滑脂來潤滑。大多數(shù)情況下是聽不到聲音的，因?yàn)闈櫥汛蟛糠致暷芏嘉樟恕Ｈ绻苈牭铰曇簦ǔ猷枧韭暎f明軸承正在發(fā)生變形。其它大多數(shù)低速軸承是可以設(shè)定基線的，并能進(jìn)行如上所述的監(jiān)測。三電孤、電暈、漏電檢測超聲技術(shù)可以用于探測電氣系統(tǒng)的三個(gè)基本問題：l 電孤放電：電傳導(dǎo)到“地面”時(shí)會產(chǎn)生電孤。閃電就是一個(gè)很好的例子。l 電暈放電：當(dāng)導(dǎo)體上帶電壓時(shí)，如天線或高壓輸電線路超過周圍空氣的限界值時(shí)，空氣開始游離并形成藍(lán)色或紫色輝光。l 漏電：常稱之為“小型電弧放電”，它沿著損壞的絕緣體路徑運(yùn)動。典型的應(yīng)用包括：絕緣子、電纜、開關(guān)柜、母線、繼電器、線路斷路器、配電箱、接線盒等。在變電站，還可檢測像絕緣子、變壓器和絕緣套管等裝置。超聲技術(shù)可用于低壓（小于15kV）、中壓（15kV115kV）和高壓（大于115kV）系統(tǒng)的故障檢測。l 低壓設(shè)備檢測：低壓設(shè)備主要關(guān)心的是電弧放電故障。典型的110，220，380V電力系統(tǒng)主要使用紅外熱像儀或點(diǎn)溫儀檢測電路接點(diǎn)溫度變化。電路熱點(diǎn)可指示出潛在的設(shè)備故障或火災(zāi)發(fā)生危險(xiǎn)。因?yàn)楫?dāng)電弧發(fā)生時(shí)，常伴隨熱現(xiàn)象。但是，當(dāng)設(shè)備被遮擋住時(shí)，采用紅外技術(shù)進(jìn)行檢測就不可能了。超聲波檢測常用于封閉的開關(guān)柜、繼電器、斷路器的電弧檢測。由于在門縫和排氣孔周圍掃描可以探測出超聲波的輻射，因此就象使用紅外線掃描裝置一樣，不需要開關(guān)柜離線就可檢測出嚴(yán)重的故障，如電弧放電、漏電及電暈放電等。確定故障是否存在，比較簡單。比較同類設(shè)備之間的音質(zhì)和聲級，有問題的聲音會完全不同。l 中壓及高壓設(shè)備檢測。中高壓設(shè)備通常產(chǎn)生更大的能源損耗。電弧、電暈及漏電現(xiàn)象發(fā)生時(shí)，都會產(chǎn)生超聲波，并預(yù)示者潛在的設(shè)備故障。通過檢測超聲信號可以相當(dāng)容易地探測出這些故障。當(dāng)電從高壓線路漏出或從電氣接線間“跳躍”，它會擾動其周圍的空氣分子并產(chǎn)生超聲波。多數(shù)情況下，該聲音聽起來象噼啪聲或“油煎”聲音，有時(shí)候該聲音聽起來像蜂鳴聲。l 局部放電