声学探测第6次课.ppt

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1、工业超声检测,超声波的获得,自然界中超声波,超声波的获得,超声波换能器 机械换能器 压电换能器 磁致伸缩换能器 其它形式的换能器：包括电磁换能器，静电换能器，热声换能器、化学声换能器及光声换能器等。,超声无损探伤,探伤：探伤和测伤 超声波可以实现其主动式探伤的原因 ： （1）具有一般波动的物理共性如穿透性、不均匀界面的反射与透射(或斜人射时的折射)、迭加和干涉、吸收和衰减以及一定的辐射指向性等。 （2）超声波是一种弹性波，具有不同于其它波动的个性，比如不受透明与不透明、导电与不导电等限制，对所有介质，超声波都是“透明”的。由于它是一种机械弹性波，所以其传播特性与材料的弹性机械性能有关。,固体中

2、超声波的传播,声波在固体中传播时，同时存在有纵波(压缩波)和横波（切变波）,分别表示纵波声速和横波声速。对于无限大弹性介质， 其表达式为,对于固体，在无限大各向同性固体内部存在两种传播速度的超声波，一种是超声纵波(L波)，一种是超声横波(T波)，前者传播速度比后者大。,固体中超声波的传播,在半无限大固体的表面，存在表面波，表面波的传播声速近似为,为无限大固体介质中的横波速度，一般,声速在超声无损捡测中是一个很重要的参量，特别是对于波的识别。 上述各种声速总结如下: 1)介质的弹性性能越好，密度越小则介质的声速越大； 2)对于无限固态介质，纵波声速cl大于横波声速cs； 3) 为固体表面波声速。

3、,超声波在平面界面上的反射与折射,重点介绍超声波入射到液固界面而上的情形 . 超声波在两种不同介质介面上的反射与折射遵从斯聂尔定律,固体中的声速大于液体中的声速，而且固体中纵波声速总大于横波声速，也就是,纵波垂直入射,；,声波垂直发射属于纵波探伤。,纵波斜入射,纵波入射角称为第一临界角,如果纵波的入射角大于第二临界角, 声波沿固体表面传播，称之为表面波,横波探伤,声波不同入射角度探伤时利用的波型及其应用场合总结,纵波垂直入射，属纵波探伤。 声波斜入射时，入射角选择在第一临界角与第二临界角之间，属于横波探伤； 声波斜入射时，入射角选择在大于第二临界角的角度范围，是利用表面波或板波探伤， 纵波探伤

4、和横波探伤主要用在检测位于材料内部的缺陷，表面波和板波来主要用来探测位于材料表面的缺陷和检测固体表面下层状的缺陷。,探伤用的常规超声探头,直探头，斜探头，可变角探头、水浸探头，组合探头，表面波探头，板波探头，聚焦探头，阵列探头。 具体探伤时还可采用单探头（收发合置）或双探头（一收一发）,超声探伤法,脉冲反射法探伤 脉冲反射法是将超声波振动持续时间很短（一般为数微妙以下）的超声波脉冲射入被检体，利用被检体底面或内部缺陷的反射回波探测反射源的位置和大小的方法。 是超声检测法中最常用的一种方法.,脉冲反射法的过程,由超声波探头在脉冲源的激励下发出间断的超声脉冲进入介质， 在介质中遇到不连续处，由于介

5、质的连续处和不连续处的声阻抗不同，声能在阻抗不连续处发生反射， 其中一部分声能被反射回来，由同一超声探头（或另外一个探头）接收回波，再把它变成电信号显示出来，这种检测方法叫做脉冲反射法 .,1.探头，2.缺陷，3.底面 脉冲反射法探伤原理图,（脉冲源激励发射换能器产生声脉冲进入介质内部遇到阻抗不连续处反射声波接收换能器接收声波转化为电信号显示判断）,缺陷回波法 图中脉冲T为发射的起始脉冲，B为材料或工件底面的反射脉冲，而F为缺陷的反射脉冲。这种方法也叫做缺陷回波法。AF之间的水平距离给出缺陷的位置，F的高矮一定程度上反应缺陷的大小。,a)无缺陷 b)有小缺陷 c)有大缺陷 图脉冲反射法,缺陷回

6、波法 :还可以用底面回波高度来判断缺陷的存在，在同一种材料中，若不存在缺陷时其底面的回波高度不变，当有缺陷存在时，峰值B的高度将缩小甚至消失。而且峰值B缩小的程度对于判别缺陷特征来说比峰值F更能说明问题。,（a） （b） 底面反射脉冲高度法,底面多次回波法 : 是利用超声脉冲在材料底面多次反射被探头接收来进行探伤的，原理是，当材料中无缺陷时，由于材料的衰减，超声脉冲高度逐次降低。若材料中有缺陷时由于缺陷的反射和散射而增加了声损耗，底面反射脉冲的次数减少。同时也打乱了各次底面回波高度依次有规律的降低（如下图）,（a）无缺陷 （b）有缺陷 脉冲多次反射探伤,脉冲发射法是实际超声探伤中最广泛使用的方

7、法。 优点： 探头只接触被检体的一个面就能进行探伤； 探伤灵敏度高， 缺陷可以定位。 缺点： 是存在盲区，探测近表面缺陷的能力较差， 当声束轴线不垂直缺陷反射面时容易漏检， 由于声束需要往复传播，不利于高衰减材料的检测。,当缺陷的取向不与试样表面相平行时，采用斜探头比较好，斜探头是将一个换能器装在一只塑料斜劈上而成的。,采用斜探头探测取向比较刁钻的缺陷,利用一只带有合适角度的斜劈的斜探头，可通过模式转换而获得一横波，它沿与试样表面成小角度的取向传播。此时纵波是进入不到试样中的，它被反射回探头所带的斜劈中。这种角度的探头称为切向波探头。,切向波探头的一种设计方案,超声探伤法,穿透法探伤 穿透法又

8、叫透射法，是利用声波穿过被检材料或工件后能量（或声压幅度）的变化来判断缺陷的有无及其性质的。穿透法是超声波应用于无损检测最早的方法。,穿透法探伤采用双探头，一个在工件或材料的这面作为发射装置，一个放在另一面（和发射相对的一面）作为接收装置，如果材料或工件中有缺陷，由接收探头接收到的能量很小或没有。,穿透法探伤,实现穿透法探伤有连续波和脉冲波两种。实际检测中连续波用的更多些。为了排除在试件中可能产生驻波的影响，连续波采用调频波。在不可能产生驻波的试件探伤中，连续波也可采用调幅被。,反射式穿透法探伤,在实际工作中，往往会遇到不允许进行双探头双面探测的情况，这是人们采用双探头单侧穿透法探伤，大多适用

9、于带蒙皮或包覆层的样品检验。,反射式穿透法探伤示意图,声影,当缺陷较小时，即缺陷的大小可与声波长相比，或还要小，此时在缺陷边缘会发生绕射，在缺陷后形成声影，在缺陷后不同位置的声影的形状是变化的。,缺陷后形成的声影,声影,缺陷后形成的声影,声影的形状基本上有一段是截面不变的，之后是按一定角度绕射，缺陷距离接收探头越远，对能量遮挡的影响越小。当缺陷距离接收探头的距离大于 时，所接收到的声能基本上不受缺陷的影响。,穿透法探伤优缺点,优点： 几乎不存在盲区， 声程衰减小，一般用来检测对声波衰减较大的试样。 缺点： 不能给出缺陷存在的位置，只能分辨有无缺陷存在。 由于声波衍射现象的存在，检测灵敏度低，

10、需要专用探头夹持装置以使两个探头对准，操作不便，实际应用比较少。,共振法检测,当具有一定波长的声波在介质中传播遇到界面时声波的部分或全部要反射回来，行进波与反射波同相位叠加的现象叫做共振，利用共振原理检验工件或材料的方法称为共振法。 如果工件中存在较大的缺陷或板的厚度不均匀时，原来的厚度是半波长的整数倍的关系就不成立，则共振点就偏移或消失，这样就可以判断缺陷的存在与否。,共振法,纵波探伤法,利用纵波进行探伤的方法称为纵波探伤法，一般说直探头垂直工件表面入射的声波是纵波，所以垂直探伤一般是纵波探伤法。发射波、缺陷波和底波经过放大后在显示器上。由它们在时间基线上的位置可求出缺陷的位置。,纵波探伤法

11、的基本原理,当工件中无缺陷时，显示器上出现指数曲线递减的多次反射底波。当工件内有吸收性缺陷时（如疏松等）时，声波在缺陷处衰减很大，反射底波的次数减少甚至消失，以此判断有无缺陷及其严重程度 .,横波探伤法,利用横波进行探伤的方法称为横波探伤法。 主要用于焊缝探伤，因为焊缝表面有加强良，凸凹不平，不易放置直探头，加上焊缝中有害缺陷总是垂直于板面，所以一般都采用横波探伤法。,横波探伤法基本原理,表面波探伤,表面波探伤：表面波探伤法是探测材料表面缺陷的一种方法。L,S均为棱角处散射的纵波和横波探测脉冲F1F2、对应于棱角F1和裂纹尖端F2处的反射回波。在已知表面波声速的情况下，利用脉冲反射或频谱法通过

12、F1、F2两个脉冲的时差测量，可以测定出裂纹的深度。,表面波对表面裂缝的探伤,注意：表面波探伤是不适合应用于液浸表面的探伤。表面粗糙度对表面波有明显的影响，粗糙的表面由于容易发声散射而使表面波的衰减增大 .,板波探伤,在板状固体媒质中传播的声波称为板波。在超声探伤中所用的板波是兰姆波，即在板中传播的波中含有振动方向与板面垂直的横波（SV波）和振动方向与板面平行的纵波。 采用声波斜入射到固体介质中，入射的角度满足,表示第一种介质中的纵波声速， 表示在板中所激励的兰姆波的传播速度（相速度）。,板波探伤,利用兰姆波检测表层下层状缺陷 (a)和（b）分别是两种产生兰姆波的方法； (b)是阴极射线示波器

13、上的显示情况（A=发射脉冲峰，B=边界反射峰，C=对应于兰姆波的峰）,应用场合：层状缺陷； 薄板材的探伤。,超声探伤的应用,探伤在实际中的应用举例：金属材料，金属焊缝，陶瓷材料，复合材料，混凝土，塑料。超声探伤是一种非常有效、应用日益广泛的无损探伤技术，目前也已应用于核电站、压力容器以及汽车工业等各个重要部门。国内超声探伤的研究现状，超声探伤产品介绍。 武汉科声技术公司生产的多通道超声自动探伤系统以及便携式数字化超声探伤仪。针对不同的用途，分多种型号。（超声手册p472） 广东省汕头市超声仪器研究所研制的CTS-2000笔记本式数字超声探伤仪，厚度为5.0cm，重量1.6kg（带电池）。 江苏

14、省南通市友联智能仪器公司生产的各种型号的数字超声探仪，仅售几万元钱。掌上宝型，有很多公司。,声速的测量方法,声速是声波在介质中传播的一个基本的物理量，而且也是最重要的一个声学量。声速的测量方法有多种，如共振干涉法、临界角法、相位比较法、脉冲法等,共振干涉法测量声速 共振干涉法是测量介质中声速最常用的方法之一，其原理是通过测定声波长和频率求得声速，即 有两种办法，一种是采用固定频率的声波，调整声在介质中的传播距离，以达驻波共振状态，从而确定波长,称为变程干涉法. 另一种是固定传播距离改变声波频率的方法达到共振,从而求出声速称之为定程干涉法,变程共振干涉法,变程干涉仪主要由一个辐射声波的换能器和一

15、个反射声波的反射板组成,当调节螺旋计时，反射板也随之移动，使声程发生改变，这时在一系列特定的距离上，介质中将会出现驻波共振现象。有反射板时，换能器采用收发兼用的形式。该方法要求反射板和换能器之间严格平行，测得的电流和距离之间的关系。,定程干涉法,还可以采用固定声波传播距离，通过改变超声频率来建立驻波共振状态，称为定程共振干涉法。,不断改变信号发生器的频率，电压表极大值对应试样共振，由频率计测出共振频率 f ,试样长为 利用 即可求出声速。,临界角法测量声速,共振干涉法只能测量纵波声速，而临界角法(或称全反射法)既能测量固体中的纵波声速，也能测量固体中的横波声速。,在测试中用脉冲信号而不同连续波

16、，这样可以减小干涉的影响。另外，待测样品一定要作得两面光滑平行。,脉冲法测量声速原理,脉冲法测量声速是用得最多的一种，原理式子为 测出声波传播的距离和传播时间，即可求出声速,(a)透射法波形 （b）反射法波形,脉冲回鸣法测量声传播时间原理,脉冲回鸣法又称脉冲循环法，是20世纪50年代发展起来的一种测量介质声速的方法。回鸣法测量原理如图,发射换能器被激发后向被测介质中辐射声波，声波在介质中传播一段距离l后被接收换能器接收，被接收的声信号转换成电信号后经放大、整形和鉴别后又去触发发射电路，使发射换能器发射下一个声脉冲，如此循环往复，便得到一个声脉冲系列。,关键在于测量系列脉冲的重复频率f或周期T,

17、声速测量总结,c和f无关，c不是频率的函数。,，,，,，,利用上面的公式求出声速,超声测厚,超声测厚是一个成熟的超声检测应用领域广泛用于各种板材、管材壁厚、锅炉、容器壁厚及其局部腐蚀、锈蚀的情况。 超声测厚具有很多优点：它的测量精度高，在测量几毫米以上的厚度时，可达0.1%0.5%的精度，超声波处理方便，并有良好的指向性，超声技术测量金属、非金属材料的厚度，既快又准确，无污染，尤其是在只许可一个侧面可接触的场合更能显示其优越性。 超声测厚的主要方法有共振法、干涉法、脉冲回波法等多种方法。,共振法测厚,超声共振法测厚的原理是，当一束频率连续可变的超声波，垂直入射到有一定厚度的被测工件上时，设超声

18、波频率变化到一定值上时，被测工件的厚度等于半波长的整数倍，这时，从工件后表面反射回来的声波和入射的行波叠加形成驻波，即在工件厚度方向上引起共振。 只要测出共振时的频率，就可以求出工件的厚度,干涉法测厚,超声干涉式测厚原理是当一束声波垂直入射到被测工件上时，由于工件在空气中 (或其它异性介质中)存在两个界面，声波从前表面上反射和从后表面上反射后叠加产生干涉。 如果工件的厚度恰好是声波的半波长 的整数倍时，若两个信号的相位相差180度即反相叠加，干涉后相互抵消，这时显示的声强度等于或接近于零而趋于最小。此时通过测量声波频率即可测出工件的厚度。,脉冲反射式测厚,脉冲回波法是根据脉冲声波在工件中传播的

19、时间间隔与其在工件中传播的速度的乘积而确定工件的厚度如果采用透射法，则只需测出声波从发射探头发出经工件传播，再由接收探头接收到声波的时间间隔与在工件中传播的声速的乘积即可求出厚度。 采用脉冲反射法时，因为声波从探头发出经工件传至后表面，再由后界面处反射回探头被接收，两次经过工件传播，所以，工件厚度,脉冲反射式的厚度测量可分为两种测量方法：一是接触式测量厚度，二是非接触式测量，接触式测量一般用于普通工件的厚度测量。非接触式厚度测量用于复杂恶劣环境中，探头不易和工件表面接触，如高温、高压、或具有强烈腐蚀性的环境。,超声测厚,超声测厚是超声工程测量方面一个重要应用。在工业生产的实际运用中，还存在许多

20、问题，如探头的分辨率如何提高，降低探头的盲区问题以及在电子线路中如何实现等问题都有待于认真研究解决，才能提高厚度检测的质量。 目前超声测厚技术的发展主要集中在三个方面：一是对于超薄材料 (如:薄膜等)的测厚问题。二是高温材料的测厚问题。三是在线检测厚度的自动化，智能化问题。随着生产的发展和科学技术的进步，这些问题将会得到解决的。,流速流量的测定,超声技术测量流量与浮子流量计等比较有以下优点: (1)非接触检测特点，不接触介质，测量时不会干扰介质的流动状态，因而对管道内流体不产生附加作用。 (2)超声方法检测流量，因为它是非接触式，所以不受流体本身的物理性质及化学性质的影响，如流体的粘滞性，导电

21、性以及混浊程度等的影响。这种检测流量的方法不受环境约束，适应性较强。 (3)超声流量计的读数与流量成线性关系，可以作成直读式或记录式的，使用都很方便。,流速流量的测定,常用的超声测量流量的方法有以下儿种,先测出流体流动的速度，进而获得流体流量,A是管道中流体的横截面积, V是管道中流体平均的流动速度。,时差法测量流量,时差法测量流体流量是声脉冲在管道内流体中顺流传播和逆流传播的时间差来求得流量的. (1) 声环法:声环法亦称频差法 (2) 脉冲间隔法,时差法测量流量,(1) 声环法,声环法测量流量原理图,基本原理:是当探头T1受电信号激励后发射声波，在流体介质(以下简称流介)中传播后被探头R1

22、接收，然后再经放大后的电脉冲去激励探头T1，形成一次循环过程，即,流介,相反从探头R1，发出的声脉冲经流介传播之后被T1接收。转换成电信号经放大后再返回激励R1，形成一次循环即：,流介,时差法测量流量,(1) 声环法,时差法测量流量,(2) 脉冲间隔法 如果声脉冲是从T1发出R1接收，声波在流体介质中传播的时间t1,相反声波是从R1发出而T1接收，则声在流介中传播时间t2,声束偏移法测量流量,借助于声束在流介中位移的方法也可以测量流量.,由于流体在流动时，把探头发射的声波向前扰动了一个位置，使得声束向前偏移了L距离 ，原声束和被扰动后的声束之间的夹角为,声束偏移法测量流量,在相对发射探头T的对

23、侧，在流体静止而不流动时的声轴线对称两侧安装两个接收探头R1和R2.,当流体不流动探头T发射声波时，两个接收探头R1和R2由于对称安装，所以接收到的声信号强度相同，如果流体流动，促使声速偏移，则探头R1和R2接收到的信号强度不相同。偏移量越大，这个差值就越大，但流体流动引起对声束的偏移量L毕竟是很小的，大约只有管道直径的1/1000。所以，在实际采用这种方法测量流量时，为了增大偏移量，采用折射变换器的方法使声线在管内产生多次反射，以扩大偏移量来提高流量检测的灵敏度,超声多普勒法测量流量,贴在被检流体容器壁上的两个声头T，R，(T是发射探头，R是接收探头)。当发射探头发射一束声波后，以一定角度射

24、入流体介质，流体介质以一定的速度沿图示方向向前流动，由于声波和流动的流介都是运动物体，相互作用必然有多普勒效应产生，从而声波频率发生变化，在原有的超声波频率f上将变化一个频移f。,超声多普勒法测量流量,发射探头发射的声波频率为fT，而经过流体介质(或悬浮粒子)折射后到达接收器R的声波频率为fR，二者之间的关系为,超声物位测量,超声测量物位是超声测量中最常见的一种技术，其中包括液位测量和料位测量两个方面的内容。,超声液位测量大多采用脉冲回波法。根据传声介质的不同分为液介式，气介式和固介式的三种形式。,1、超声液位测量原理,超声物位测量1、超声液位测量原理,精确测量出发射和接收声脉冲之间的时间间隔

25、，若知(或测出)声波在介质中的传播速度c ，则探头距液面的距离,如果测量是液介式的，换能器必须安装在液体中最低液位之下，如图所示，这时L 可认为是液位高度。若用气介式的测量法，换能器是安装在最高液位之上的空气介质里，如图所示，这时液位的高度就不是L而是探头距底面的高度H 减去探头距液面的高度L 即,超声物位测量1、超声液位测量原理,对于固介式的测量方式是把传声固体棒或管插入液体中，棒的上端要高出液面，发射或接收探头安装在棒的顶端上。发射和接收声波是沿着固体传播的，计算液位时式仍可适用，但这时式中的c是固体中传播的声速，L是换能器到液面棒的长短。,超声物位测量2、超声料位测量原理,料位测量和液位

26、测量一样，也可分为定点测量和连续测量两种形式，因为测量对象都是大型容器或窑炉中的粉未状，颗粒状或块状的物质，所以，一般采用气介式的测量方法。,料位的定点超声测量比较现实的方法是空气中的穿透方式，如图所示.若收发探头间有料物阻挡，声波会在料物上被反射和散射以及吸收，使得到达接收探头上的声信号大为减少，所以，和无阻挡时的换能器信号相差甚远，这样就可进行 料位的定点检测。,（1） 定点料位测量,超声物位测量2、超声料位测量原理,（2）料位的连续测量,连续测量料位不能用穿透式气介方式，而只能采用脉冲回波气介方式进行检测，如图所示：,可用单发单收探头也可用收发共用一个探头，探头要装在容器顶部，使其和所加

27、料位有一定的距离，接收探头接收到从料物反射回来的声波即可计算出料位的高度。料位测量不像液位那样容易检测，而有一定的难度.,风速的超声测量1、超声测量风速的原理,图中安装了两只相向的导管式超声换能器1和2。这两只换能器都是收发两用的，它们分别发射一定周期的脉冲信号，1发射声波时，2接收声波；2发射声波时，1接收声波。两只换能器之间的距离为L。在空气中超声的传播是通过空气的振动进行的，在顺风时，传播速度快一些，逆风时，超声传播时间慢一些。,声波由1传到2（顺风时）所用时间为t1，声波由2传到1（逆风时）所用时间为t2，设所要测量风速为V，t1和t2可以用下面的方程式表示,风速的超声测量2、超声测风

28、速的特点, 可测量微风速，由于没有向排风管内插入任何物体，也没有可动的机械部分，因此维修保养检查方便。 气体种类变化、环境温度不受影响。因此输出信号呈线性，有利于数据处理及控制。 气体温度过高时，超声波的衰减将增加,有时导致不能测量。 当气体中混入灰尘时，超声向灰尘辐射时，产生散射，使系统噪声增加，从而引起测量精度下降。,超声测温,一般的温度计 (如水银温度计等)都是接触测温，使温度计和被测介质相接触，使被测介质的温度和温度计敏感部分温度达以平衡后，以敏感部分的体积或高度来衡量温度的高低，因为二者温度平衡有一定的时间过程，所以，用这种温度计测量温度比较慢。 另外，这些温度计在测温时是由于体积或

29、高度变化来衡量温度的高低，测量范围受到一定限制，如以超高温（温度达1万度以上）或超低温测量 (如2K20K温度)都比较困难。超声测温有着测温范围宽，非接触以及反应速度快，可遥测遥控等特点而被广泛关注。 超声测温分为两大类。一是直接测量空气中的温度，称为气介温度计。二是利用对温度敏感的固体作为中间介质来测温，称为固介式的温度计。,超声测温1、气介超声温度计的测量原理及方法,气介式温度计不用中间介质作为测温体，而是直接测量声波在空气中的传播速度，以求得空气中的真实温度。,空气中的声速c 与绝热温度T，水蒸气张力e ，气压P之间的关系是,通常环境条件下，空气中声速与温度的关系可表示为,只要测知介质中

30、的声速c便可求出温度,若表示成摄氏温度,超声测温1、气介超声温度计的测量原理及方法,温度的测量与风速的测量一样，只要测出超声波的传播时间就可求出，因此，国外一些速度测量仪同时兼有温度测量。,超声测温2、固介式超声温度计原理,固介式的温度计有两种类型，一种是以石英为敏感元件的石英温度计；另一种是以细丝为敏感元件做成的温度计。 石英晶体产生振荡时，周围环境温度有微小的变化都能改变石英晶体的振荡频率，因此，可利用石英晶体振荡频率的变化测量温度。在一般情况下，石英晶体的振荡频率和温度之间的关系为,利用这种原理制成了石英温度计。石英温度计已被广泛应用于科学研究领域。例如，在热量测定方面，对比热、溶解热、

31、反应热以及燃烧热等的精确测定。另外还可以在海洋研究中测定海水的温度。,超声测量硬度,超声测量硬度原理：一端固定的杆件另一端与机械负载相接触，随着负载物理状态及性能的变化，杆件自身的振动频率将发生变化，亦即波长发生变化，当杆件自由端不与负载接触时，如左图所示，杆的固定端受到一定的约束力，振动受到阻碍，振幅最小而形成节点，自由端振幅最大形成腹点，这时杆的振动变成杆长的 的振动。,当杆的自由端与被测工件接触时，由于工件的硬度不同，杆件的振动频率也不相同，所以杆振动波长也将从 变化到 。如右图所示。通过测量杆振动的频率，即可得到工件或材料的硬度，这就是超声测量硬度的依据。,超声测量硬度,振动杆是由一个

32、磁致伸缩材料构成的换能器，杆上绕制线圈，杆的上端焊一块质量比较大的钢圆柱体，下端接一个小质量的金刚石压头，当激励线圈中有感应电流时，振动杆就作纵向振动，由于杆的上下振动，挤压着压电晶体，,使其产生电信号，经放大器放大后又送回激励线圈中，从而构成一个自激振荡器，振荡频率就是杆的振动频率。杆的振动频率将随压头和工件接触时的负荷而变。从激励放大器取出一个信号，去触发脉冲形成电路，使其形成一个脉冲重复频率是杆振动频率的一半的方脉冲，然后再送入鉴频器，把频率转化成直流电流的变化，令其指示硬度。 以上介绍了超声测量硬度的原理，硬度计主要用于测量金属的洛氏硬度。,超声测量的其他应用：粘度、密度、浓度测定；超声积雪计；移动物体检测；超声计数器；火灾和入侵报警器；交通流量的超声波检测；超声雨量计。,