个人介绍
超声检测 夏蔡娟等
提供学校: 西安工程大学
院系: 理学院
专业: 应用物理系无损检测方向
课程编号: 083320
学分: 2.5
课时: 40
      超声检测是目前国内外应用最广泛、使用频率最高且发展较快的一种无损检测技术。本课程是一门紧密结合工程实际的专业选修课程,是应用物理学无损检测专业方向的核心课程。本课程侧重于对超声检测物理基础和检测方法的介绍,内容贴近实际应用。通过本课程的教学,使学生掌握超声检测的物理基础、检测基本原理和方法,能够联系检测过程的实际问题,针对具体检测对象制订合适的检测工艺并进行检测和质量评定,进而培养学生独立分析问题和解决问题的能力,为后续的超声检测实验以及实践打好理论基础,使其满足考取超声检测二级资质证书的理论要求。该课程系统介绍了超声检测的物理基础、检测基本原理和方法、超声波发射声场与规则反射体的回波声压、超声检测设备及器材、超声检测方法分类、脉冲反射法超声检测通用技术、超声检测在材料检测中的应用及评定方法以及超声检测质量管理和标准等。
教师团队

夏蔡娟 教授

单位:西安工程大学

部门:理学院

职位:物理系副主任

王秋萍 副教授

单位:西安工程大学

部门:理学院

职位:大学物理实验教研室副主任

张英堂 教授

单位:西安工程大学

部门:理学院

职位:理学院副院长

张晓军 副教授

单位:西安工程大学

部门:理学院

职位:无

教学大纲

《超声检测》教学大纲

一、基本信息

中文名称超声检测英文名称UltrasonicTesting
课程编号
开课单位理学院应用物理系
课程性质专业选修课学  分
考核方式考试
总学时40.0

理论

学时
40.0

实验

学时
0

上机

学时
0

实践

学时
0
适用专业应用物理学专业
先修课程力学、热学、电磁学、声学

二、课程性质、目的、任务

性质:超声检测是目前国内外应用最广泛、使用频率最高且发展较快的一种无损检测技术。超声检测课程是一门紧密结合工程实际的专业选修课程,是应用物理学专业无损检测方向的核心课程。

目的:课程系统介绍了超声检测的物理基础、检测基本原理和方法,使学生在掌握超声检测的基本原理和方法的基础上,联系检测过程的实际问题,针对具体检测对象制订合适的检测工艺并进行检测和质量评定,进而培养学生独立分析问题和解决问题的能力,为今后的超声检测、方法研究、工艺设计及生产奠定扎实的基础。

任务:使学生掌握超声检测理论基础和基本原理;掌握超声检测仪器、探头和试块的选择和使用方法;掌握脉冲反射法超声波检测通用技术;掌握超声检测在材料检测中的应用及缺陷评定和质量评级方法;掌握超声检测工艺卡的编制规范和要求;为后续的超声检测实验以及毕业实践打好理论基础,使其满足考取超声检测二级资质证书的理论要求。

三、教学目标及其对毕业要求的支撑

(一)教学目标

超声检测课程主要讲授超声检测物理基础、检测原理和检测方法、超声波发射声场和规则反射体的回波声压、超声检测设备与器材、超声检测在材料检测中的应用及缺陷评定和质量评级方法、制订超声检测工艺卡的规范和要求等内容。通过对检测原理和检测方法的学习以及对实际应用的分析和评价,培养学生综合运用课程知识并解决实际问题的能力。

本课程以课堂教学为主:

通过课堂教学,使学生掌握超声检测基本原理、检测方法、缺陷评定以及质量评级的方法,培养学生具有综合运用知识分析问题的能力,在课堂教学中通过讲授超声波在锻件检测、钢板检测、管材检测及焊缝检测等的实际应用案例,使学生初步具有选择设计检测工艺、缺陷检测及评定,质量评级以及编制超声检测工艺卡的能力。

教学目标具体要求如下:

教学目标1:要求学生了解超声检测的应用领域,掌握超声检测的物理基础和声场理论;

教学目标2:要求学生掌握超声检测的基本原理和工艺方法;

教学目标3:要求学生会运用超声检测质量标准评定缺陷,会编制超声检测工艺卡;

教学目标4:要求学生能正确运用超声检测知识分析、讨论和解决有关无损检测工程中的有关问题。

(二)教学目标及其对毕业要求的支撑

毕业要求及其指标点教学目标1教学目标2教学目标3教学目标4
1工程知识1.2

2分析问题2.2
2.4
3.设计/开发解决方案3.2


四、教学内容

(一)教学内容结构关系图


(二)具体教学内容

1.绪论

1)教学内容

超声波、超声检测、超声检测技术的发展、超声检测技术的特点及使用范围。

2)教学要求

了解超声波检测技术的特点和使用范围,理解超声检测基本原理的内涵,掌握超声波的概念和特点;能够利用超声波的特点解释超声用于无损检测的原因。

3)重点

超声波的概念和特点。

4)难点

超声检测基本原理。

5)对毕业要求的支撑

本知识点的讲授和学习,可以支撑“毕业要求1工程知识中的指标点1.2掌握物理学的基础知识和基本原理,能用物理学的理论、观点和方法分析简单的工程问题,并与已知典型结果进行比较和判断。”

2.超声检测物理基础

1)教学内容

超声波的分类、波的叠加、干涉和衍射、超声波的传播速度、超声场的特征值、超声波在介质中的传播特征、超声波的衰减。

2)教学要求

了解超声波的波型和波形特点;理解波的叠加、干涉和衍射;理解超声波在介质中的传播速度、超声波在介质中的传播特性以及超声波在介质传播中的衰减规律,能够利用超声检测物理基础解释超声波在介质中的传播规律;掌握超声波在介质中的传播特性、波形转换、临界角的概念,能够根据临界角的概念理解不同超声探头的设计原理。

3)重点

超声波在介质中的传播特性,波形转换,临界角

4)难点

超声波在介质中的传播特性

5)对毕业要求的支撑

本知识点的讲授和学习,可以支撑“毕业要求1工程知识中的指标点1.2掌握物理学的基础知识和基本原理,能用物理学的理论、观点和方法分析简单的工程问题,并与已知典型结果进行比较和判断。” 也可以支撑“毕业要求2问题分析中的指标点2.2能够将应用物理学的基本理论和原理应用到相关理论和工程问题的识别、表达和分析中,并获得有效结论。”

3.超声波发射声场

1)教学内容

纵波发射声场、横波发射声场。

2)教学要求

了解矩形波源辐射的纵波声场;理解横波发射声场的假想横波波源;掌握圆盘波源纵波发射声场声压分布,波束指向性;会运用声场理论分析实际超声检测缺陷的定位和定量问题。

3)重点

圆盘波源纵波发射声场声压分布特点,近场区长度,波束指向性

4)难点

假想横波波源

5)对毕业要求的支撑

本知识点的讲授和学习,可以支撑“毕业要求1工程知识中的指标点1.2掌握物理学的基础知识和基本原理,能用物理学的理论、观点和方法分析简单的工程问题,并与已知典型结果进行比较和判断。” 也可以支撑“毕业要求2问题分析中的指标点2.2能够将应用物理学的基本理论和原理应用到相关理论和工程问题的识别、表达和分析中,并获得有效结论。” 也可以支撑“毕业要求2问题分析中的指标点2.4了解应用物理学前沿和发展趋势,以及无损检测相关领域的发展趋势,并能够对文献资料进行分析总结,结合专业知识对本专业复杂实际物理问题和工程技术问题进行识别、表达和分析,并获得有效结论。

4.规则反射体回波声压

1)教学内容

规则反射体的回波声压、AVG曲线。

2)教学要求

了解考虑介质衰减时规则反射体的回波声压;理解规则反射体和当量法的概念、AVG曲线的制作和应用;掌握平底孔、大平底、圆柱曲底面回波声压,会计算各人工反射体回波分贝差,进而调整检测灵敏度,并比较两个缺陷的大小。

3)重点

平底孔、大平底、圆柱曲底面回波声压

4)难点

回波分贝差的计算

5)对毕业要求的支撑

本知识点的讲授和学习,可以支撑“毕业要求1工程知识中的指标点1.2掌握物理学的基础知识和基本原理,能用物理学的理论、观点和方法分析简单的工程问题,并与已知典型结果进行比较和判断。” 也可以支撑“毕业要求2问题分析中的指标点2.2能够将应用物理学的基本理论和原理应用到相关理论和工程问题的识别、表达和分析中,并获得有效结论。”也可以支撑“毕业要求2问题分析中的指标点2.4了解应用物理学前沿和发展趋势,以及无损检测相关领域的发展趋势,并能够对文献资料进行分析总结,结合专业知识对本专业复杂实际物理问题和工程技术问题进行识别、表达和分析,并获得有效结论。

5.检测设备及器材

1)教学内容

超声检测仪、探头、试块、耦合剂、仪器和探头的性能及测试

2)教学要求

了解超声检测仪器的分类,理解A型、B型、C型显示和仪器和探头的性能及测试,掌握超声检测仪的作用、探头的结构和作用、典型试块的结构特点和作用,能根据实际检测对象选择合适的检测设备和器材。

3)重点

仪器、探头及其综合性能测试

4)难点

B型、C型显示;仪器和探头的性能测试

5)对毕业要求的支撑

本知识点的讲授和学习,可以支撑“毕业要求1工程知识中的指标点1.2掌握物理学的基础知识和基本原理,能用物理学的理论、观点和方法分析简单的工程问题,并与已知典型结果进行比较和判断。” 也可以支撑“毕业要求2问题分析中的指标点2.2能够将应用物理学的基本理论和原理应用到相关理论和工程问题的识别、表达和分析中,并获得有效结论。”

6.超声检测方法分类

1)教学内容

按原理分类、按显示方式分类、按波型分类、按探头数目分类、按探头接触方式分类的各种检测方法。

2)教学要求

了解各种检测方法的特点,理解衍射时差法超声检测的基本原理和对缺陷定位、定量的方法以及相控阵声束偏转和声束聚焦的基本原理,能够综合运用知识,在实际检测过程中根据具体情况选择不同的检测方法。

3)重点

脉冲反射法和接触法超声检测

4)难点

脉冲反射法回波分析

5)对毕业要求的支撑

本知识点的讲授和学习,可以支撑“毕业要求1工程知识中的指标点1.2掌握物理学的基础知识和基本原理,能用物理学的理论、观点和方法分析简单的工程问题,并与已知典型结果进行比较和判断。” 也可以支撑“毕业要求2问题分析中的指标点2.4了解应用物理学前沿和发展趋势,以及无损检测相关领域的发展趋势,并能够对文献资料进行分析总结,结合专业知识对本专业复杂实际物理问题和工程技术问题进行识别、表达和分析,并获得有效结论。

7.超声检测工艺

1)教学内容

超声检测设备的选择,耦合与补偿,缺陷位置的测定,缺陷大小的测定,影响缺陷评定的因素,非缺陷波的识别。

2)教学要求

了解影响缺陷评定的因素、非缺陷波的识别,理解传输修正及其测定方法,掌握扫描速度、检测灵敏度的调节方法,掌握距离波幅曲线的绘制及应用,掌握缺陷位置和大小的评定方法,能够根据超声检测通用技术,在实际检测过程中对具体检测对象设计合适的检测工艺,并进行检测。

3)重点

扫描速度和灵敏度的调节、距离波幅曲线的绘制与应用、缺陷的定位与定量

4)难点

距离波幅曲线的绘制与应用

5)对毕业要求的支撑

本知识点的讲授和学习,可以支撑“毕业要求1工程知识中的指标点1.2掌握物理学的基础知识和基本原理,能用物理学的理论、观点和方法分析简单的工程问题,并与已知典型结果进行比较和判断。” 也可以支撑“毕业要求2问题分析中的指标点2.2能够将应用物理学的基本理论和原理应用到相关理论和工程问题的识别、表达和分析中,并获得有效结论。”也可以支撑“毕业要求2问题分析中的指标点2.4了解应用物理学前沿和发展趋势,以及无损检测相关领域的发展趋势,并能够对文献资料进行分析总结,结合专业知识对本专业复杂实际物理问题和工程技术问题进行识别、表达和分析,并获得有效结论。

8.超声检测的应用

1)教学内容

板材超声检测、管材超声检测、锻件超声检测、铸件超声检测、焊缝超声检测。

2)教学要求

了解板材、管材、锻件、铸件、焊接加工的生产工艺以及其常见缺陷,理解板材、锻件、焊缝质量级别判定,掌握板材超声检测方法、管材横波检测技术以及焊缝检测方法,能够综合运用知识,在实际检测过程中对不同的检测对象选择不同的检测方法,设计不同的检测工艺,并对材料进行检测和缺陷评定。

3)重点

钢板检测灵敏度调整和缺陷评定,锻件检测灵敏度调整和缺陷评定,焊缝超声检测距离波幅曲线绘制及缺陷评定

4)难点

叠加效应;多次重合法;小径管水浸法检测;锻件检测中非缺陷回波判别

5)对毕业要求的支撑

本知识点的讲授和学习,可以支撑“毕业要求1工程知识中的指标点1.2掌握物理学的基础知识和基本原理,能用物理学的理论、观点和方法分析简单的工程问题,并与已知典型结果进行比较和判断。” 也可以支撑“毕业要求2问题分析中的指标点2.2能够将应用物理学的基本理论和原理应用到相关理论和工程问题的识别、表达和分析中,并获得有效结论。”也可以支撑“毕业要求2问题分析中的指标点2.4了解应用物理学前沿和发展趋势,以及无损检测相关领域的发展趋势,并能够对文献资料进行分析总结,结合专业知识对本专业复杂实际物理问题和工程技术问题进行识别、表达和分析,并获得有效结论。也可以支撑“毕业要求3 设计/开发解决方案中的指标点3.2能够根据产品和工程要求进行系统优化设计、技术手段改进和设备研发设计,设计时能够考虑社会、健康、安全、法律、文化以及环境等制约因素。”

9.超声检测文件的编制与管理

1)教学内容

超声检测工艺规程的编制,超声检测工艺卡的编制,超声检测工艺文件的管理

2)教学要求

了解超声检测国家标准和行业标准,理解超声检测工艺规程,掌握超声检测工艺卡的编制规范和要求,会综合运用知识,针对不同的检测零件,编制详细的超声检测工艺卡。

3)重点

编制超声检测工艺卡

4)难点

编制超声检测工艺卡

5)对毕业要求的支撑

本知识点的讲授和学习,可以支撑“毕业要求3 设计/开发解决方案中的指标点3.2 能够根据产品和工程要求进行系统优化设计、技术手段改进和设备研发设计,设计时能够考虑社会、健康、安全、法律、文化以及环境等制约因素。”

(三)学时分配表

教  学  内  容
理论学时上机学时实验学时实践学时
绪论2000

超声检测物理基础

6000

超声波发射声场

4000

规则反射体回波声压

4000

检测设备及器材

6000

超声检测方法分类

4000

超声检测工艺

4000

超声检测的应用

8000

超声检测文件的编制与管理

2000
合计
40000

五、教学方法

本课程以课堂讲授为主,主要采用以下教学方法:

1. 启发式教学。激发学生主动学习的兴趣,培养学生独立思考、分析问题和解决问题的能力,引导学生主动通过实践和自学获得自己想学的知识。

2. 多媒体教学(pptflash、视频等)。多媒体教学与传统板书教学相结合,提高课堂教学信息量,加强演示实验,增强教学的直观性。

3. 典型案例教学。理论教学与具体光学应用案例相结合,引导学生应用基本理论知识对光学现象和光学测量问题进行分析。

4. 互动式教学。分课内讨论和课外讨论、答疑、辅导相结合。

六、本课程与其他课程的联系

本课程的先修课程是力学、热学、电磁学、声学后,续课程是无损检测实验。

七、课程考核方法与成绩评定

本课程为考试课,总评成绩由平时成绩和期末考试两个环节综合评定产生,所占比例分别为30%70%,其中平时成绩由作业、出勤情况、参与课堂讨论、在团队中表现、学习态度等部分组成。期末考试采取闭卷形式,内容涉及超声检测基础物理知识和检测应用分析,题型包括判断题、选择题、简单题、计算题、作图题、设计题。各考核环节所占分值比例可根据具体情况微调,考核细则如下:

成绩

组成
分值

评价

环节
比例考核/评价细则教学目标

平时

成绩
30作业50

1. 主要考核学生对每章节知识点的复习、理解和掌握程度。

        2. 每次作业按10分制单独评分,取各次成绩的平均值作为书面作业成绩。

教学目标1

教学目标2
考勤50根据学生出勤和课堂表现打分,按10分制评分。

期末

考试
70试卷100

1. 卷面成绩100分。卷面成绩按比例计入课程总评成绩。

2.考核超声波及其特征、超声波波形及波型特征、超声波的传播速度、超声波入射到界面上       的反射和折射、波形转换、临界角、超声波的衰减、近场区长度、指向性、超声波检测设       备与器材的主要作用、超声波检测工艺、超声波在材料中的应用及缺陷评定和质量管理。

        3. 考试题型为判断题、选择题、简单题、作图题、计算题、设计题。

教学目标1

教学目标2

教学目标3

教学目标4

八、推荐教材和参考书目与文献

1.推荐教材

《超声检测》,郑辉,林树青,中国劳动社会保障出版社,20085月第2版。

2.参考书目与文献:

NB/T47013.3-2015.3 承压设备无损检测3部分:超声检测》,全国锅炉压力容器标准化技术委员会主编,中国标准出版社,20137月第1版;

《焊缝无损检测超声检测技术、检测等级和评定GB/T11345-2013》,全国锅炉压力容器标准化技术委员会主编,中国标准出版社,20157月第1版;

《工业无损检测技术超声检测》,夏纪真,中山大学出版社,20171月第1版;

《超声检测》,晏荣明,机械工业出版社,20166月第1版。

3.课程相关主要网站:

http://mooc1.chaoxing.com/course/80725429.html

教学章节


 理论课程章节
                 









教学录像

超声检测在线视频课程

  














                         
                         
                         
                         
                          
                          
                          
                          
                          
                           
                           

                           
                           


专项专练
课程习题
文献资源
试卷








教学评价


(1)学校、学生评价

超声检测技术是学生进入无损检测专业方向学习的一门重要的核心课程,学校重视,老师重视,学生也很重视。超声检测技术课程的教学质量直接影响应用物理专业本科人才的培养质量。为了确保超声检测技术课程的教学质量,每次排课时,我们都要安排教学效果好、教学工作认真负责的教师担任该课程的主讲。在近五年来,在学校教务处教学检查中,学生对超声检测技术课程教学效果给出了很高的评价,平均评分在94分以上;在理学院组织的期中教学检查问卷中,学生对超声检测技术教学的评价五年平均在95 分以上。下表给出其中一次的测评数据:

课程名称

任课教师

班级

平均分

超声检测技术

夏蔡娟

应用物理09 1-3

94.556

超声检测技术

王秋萍

应用物理07 1-2

94.458

超声检测技术

凤飞龙

应用物理06 1-2

93.12

超声检测实验

张晓军

应用物理09 1

95.231

超声检测实验

伍刚

应用物理10 1

94.251

超声检测实验

原林

应用物理102

95.321

超声检测实验

杜亚利

应用物理092

95.321

专业实践

张英堂

应用物理08 1-2

96.215

社会实践

张英堂

应用物理09 1-2

97.215

(2)同行专家评价




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