by Tom Nelligan

超聲波無損檢測是一種多功能的技術，可應用于各種材料分析應用。 雖然超聲波NDT在其更常見的用于厚度測量，裂紋檢測和聲成像的應用中可能更好地已知，但是高頻聲波也可以用于區分和量化固體和液體的一些基本機械，結構或組成性質。 超聲波材料分析是基于一個簡單的物理原理：任何波的運動都會受到它行進的介質的影響。 因此，與高頻聲波通過材料通過時間，衰減，散射和頻率內容相關聯的四個易于測量的參數中的一個或多個的變化通常可以與物理性質的變化相關，例如 硬度，彈性模量，密度，均勻性或顆粒結構。

以下是一些特定材料分析應用的總結，其中已經使用和記錄了超聲技術。廣泛的討論，以及關于這個問題的參考書目，可以在ASNT1和Lynnworth2的文本中找到。建議將這兩本書作為有關測試程序和特定儀器要求的更詳細信息的來源。

彈性模量：均勻的非分散材料的楊氏模量和剪切模量可以從縱波和剪切波速度（以及材料密度）計算。使用波導可以允許在高溫下的測量。

鑄鐵球墨鑄鐵：鑄鐵中石墨的濃度及其形狀和形狀可以通過速度測量來量化。

環氧樹脂和混凝土中的固化速率：這些材料中的聲速隨著其硬化而變化，因此聲速測量可與固化程度相關。混凝土測試通常需要接近兩側用于穿透傳輸耦合。

液體濃度：具有不同聲速的兩種液體的混合比可以與給定溫度下溶液的聲速相關。

漿料的密度：在給定溫度下漿料例如鉆井泥漿和紙漿料的液體/固體混合比可以與聲速和/或衰減相關。

陶瓷中的密度：通過聲速測量可以驗證綠色和燒制陶瓷中的密度均勻性。

食品：已經報道了多種測試，包括雞蛋和馬鈴薯的年齡，果實的成熟度，牛肉中的脂肪含量和牛奶中固體的百分比。通常這些測試是非破壞性的和非污染性的。

塑料中的聚合：在塑料和其它聚合物中，分子結構如聚合物鏈的長度或取向的變化通常將導致聲速和/或衰減的相應變化。

顆粒或孔隙尺寸和分布：固體或液體介質中顆粒或孔隙的尺寸或分布的變化將影響散射超聲的幅度和頻率。

金屬中的晶粒尺寸：鋼，鑄鐵，鈦和其他金屬中晶粒尺寸或取向的變化將引起散射超聲波的振幅，方向和/或頻率含量的變化。

固體中的各向異性：聲速，散射和/或穿過固體的不同軸的衰減的變化可以用于識別和量化各向異性。

鋼表面硬化深度：高頻剪切波反向散射技術可用于測量表面硬化的深度。