數(shù)字超聲儀在工件缺陷探測(cè)中的應(yīng)用

1、重慶大學(xué)本科學(xué)生SRTP結(jié)題報(bào)告數(shù)字超聲儀在工件缺陷探測(cè)中的應(yīng)用學(xué)生：張益達(dá)指導(dǎo)老師：王小勇專業(yè)：電子信息科學(xué)與技術(shù)物理學(xué)院2014年8月12日目錄摘要1一 超聲波檢測(cè)概述21.1超聲檢測(cè)的定義21.2超聲波檢測(cè)的原理21.3超聲波檢測(cè)的應(yīng)用21.4TOFD技術(shù)2二 超聲波檢測(cè)的特點(diǎn)32.1超聲波的一般特性32.2超聲波探傷優(yōu)點(diǎn)及缺點(diǎn)4三 超聲波無(wú)損檢測(cè)技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì)和主要功能43.1超聲波無(wú)損檢測(cè)技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì)43.2超聲波無(wú)損檢測(cè)技術(shù)系統(tǒng)的主要功能53.3系統(tǒng)主要功能的技術(shù)指標(biāo)5四 CTS-9003 9003Plus型數(shù)字超聲探傷儀簡(jiǎn)介54.1功能及特點(diǎn)54.2主要性能參數(shù)6五 超聲波無(wú)損

2、檢測(cè)技術(shù)檢測(cè)的方法和缺陷的顯示75.1超聲波無(wú)損檢測(cè)技術(shù)檢測(cè)的主要應(yīng)用方法75.2缺陷的顯示85.3缺陷的定位8六 對(duì)鍛鋼模具的超聲波檢測(cè)方法86.1對(duì)模具的超聲波檢測(cè)86.2接觸法與液浸法8七、測(cè)量系統(tǒng)的建立97.1掃查的設(shè)置97.2 聲速的標(biāo)定107.3直探頭延時(shí)的標(biāo)定11八 DAC曲線的制作與應(yīng)用128.1DAC曲線簡(jiǎn)介128.2DAC曲線的制作128.3包絡(luò)功能13九 缺陷的定位、定量和定性149.1缺陷的定位149.2 缺陷的定量149.3缺陷的定性15十 結(jié)語(yǔ)15參考文獻(xiàn)17摘要超聲波無(wú)損檢測(cè)技術(shù)是現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)發(fā)展的產(chǎn)物，通過(guò)超聲波無(wú)損檢測(cè)技術(shù)，其檢測(cè)的過(guò)程會(huì)很好的保護(hù)試件的質(zhì)量和

3、性能，從而獲取物品的性質(zhì)和特征對(duì)其進(jìn)行檢測(cè)。超聲波無(wú)損檢測(cè)技術(shù)通過(guò)結(jié)合高科技的技術(shù)來(lái)完成檢測(cè)的過(guò)程，檢測(cè)的結(jié)果真實(shí)可靠，可以體現(xiàn)出超聲波無(wú)損檢測(cè)技術(shù)的應(yīng)用性，同時(shí)超聲波無(wú)損檢測(cè)技術(shù)在檢測(cè)時(shí)，也存在 一些缺點(diǎn)。在于新近發(fā)明的TOFD技術(shù)做比較時(shí)，兩者又有很多差別。關(guān)鍵詞：超聲波無(wú)損檢測(cè)；脈沖反射式技術(shù)；檢測(cè)技術(shù)；TOFD技術(shù)Abstract：Ultrasonic NDT technology is a product of modern science and technology development, through ultrasonic nondestructive testing te

4、chnology, which detects the process will be well protected specimen quality and performance, in order to gain its nature and characteristics of objects detected. Ultrasonic nondestructive testing technology through a combination of high technology to complete the process of testing, the results of t

5、he detection of true and reliable, can reflect the application of ultrasonic nondestructive testing technology, while ultrasonic nondestructive testing technique in the detection, there are also some disadvantages. TOFD newly invented technologies that make comparisons, there are many differences be

6、tween the two.Key words: ultrasonic nondestructive testing; Pulse reflection technique; Detection Technology; time of flight diffraction technique一 超聲波檢測(cè)概述1.1超聲檢測(cè)的定義超聲檢測(cè)(UT)是工業(yè)上無(wú)損檢測(cè)的方法之一。超聲波進(jìn)入物體遇到缺陷時(shí)，一部分聲波會(huì)產(chǎn)生反射，接收器可對(duì)反射波進(jìn)行分析，就能異常精確地測(cè)出缺陷來(lái)，并且能顯示內(nèi)部缺陷的位置和大小，測(cè)定材料厚度等。超聲波檢測(cè)（探傷）由于可探測(cè)的厚度大、成本低、速度快、對(duì)人體無(wú)害及對(duì)危害較大的

7、平面型缺陷的探測(cè)靈敏度高等一系列優(yōu)點(diǎn)，已獲得廣泛應(yīng)用。1.2超聲波檢測(cè)的原理聲波是頻率高于20千赫的機(jī)械波。在超聲探傷中常用的頻率為0.510兆赫。這種機(jī)械波在材料中能以一定的速度和方向傳播，遇到聲阻抗不同的異質(zhì)界面（如缺陷或被測(cè)物件的底面等）就會(huì)產(chǎn)生反射、折射和波形轉(zhuǎn)換。這種現(xiàn)象可被用來(lái)進(jìn)行超聲波探傷，最常用的是脈沖反射法，探傷時(shí)，脈沖振蕩器發(fā)出的電壓加在探頭上（用壓電陶瓷或石英晶片制成的探測(cè)元件），探頭發(fā)出的超聲波脈沖通過(guò)聲耦合介質(zhì)（如機(jī)油或水等）進(jìn)入材料并在其中傳播，遇到缺陷后，部分反射能量沿原途徑返回探頭，探頭又將其轉(zhuǎn)變?yōu)殡娒}沖，經(jīng)儀器放大而顯示在示波管的熒光屏上。根據(jù)缺陷反射波在熒光

8、屏上的位置和幅度（與參考試塊中人工缺陷的反射波幅度作比較），即可測(cè)定缺陷的位置和大致尺寸。除反射法外，還有用另一探頭在工件另一側(cè)接受信號(hào)的穿透法以及使用連續(xù)脈沖信號(hào)進(jìn)行檢測(cè)的連續(xù)法。利用超聲法檢測(cè)材料的物理特性時(shí)，還經(jīng)常利用超聲波在工件中的聲速、衰減和共振等特性。1.3超聲波檢測(cè)的應(yīng)用脈沖反射探傷法通常用于鍛件、焊縫等的檢測(cè)?？砂l(fā)現(xiàn)工件內(nèi)部較小的裂紋、夾渣、縮孔、未焊透等缺欠。被檢測(cè)物要求形狀較簡(jiǎn)單，并有一定的表面光潔度。為了成批地快速檢查管材、棒材、鋼板等型材，可采用配備有機(jī)械傳送、自動(dòng)報(bào)警、標(biāo)記和分選裝置的超聲探傷系統(tǒng)。除探傷外，超聲波還可用于測(cè)定材料的厚度,使用較廣泛的是數(shù)字式超聲測(cè)厚儀

9、,其原理與脈沖回波探傷法相同，可用來(lái)測(cè)定化工管道、船體鋼板等易腐蝕物件的厚度。利用測(cè)定超聲波在材料中的聲速、衰減或共振頻率可測(cè)定金屬材料的晶粒度、彈性模量(見(jiàn)拉伸試驗(yàn))、硬度、內(nèi)應(yīng)力、鋼的淬硬層深度、球墨鑄鐵的球化程度等。此外，穿透式超聲法在檢驗(yàn)纖維增強(qiáng)塑料和蜂窩結(jié)構(gòu)材料方面的應(yīng)用也已日益廣泛。超聲全息成象技術(shù)也在某些方面得到應(yīng)用。1.4TOFD技術(shù)Time Of Flight Diffraction(TOFD)超聲波衍射時(shí)差法，是一種依靠從待檢試件內(nèi)部結(jié)構(gòu)（主要是指缺陷）的“端角”和“端點(diǎn)”處得到的衍射能量來(lái)檢測(cè)缺陷的方法，用于缺陷的檢測(cè)、定量和定位。OFD技術(shù)于20世紀(jì)70年代由英國(guó)哈威爾

10、的國(guó)家無(wú)損檢測(cè)中心silk博士首先提出，其原理源于silk博士對(duì)裂紋尖端衍射信號(hào)的研究。在同一時(shí)期我國(guó)中科院也檢測(cè)出了裂紋尖端衍射信號(hào)，發(fā)展出一套裂紋測(cè)高的工藝方法，但并未發(fā)展出現(xiàn)在通行的TOFD檢測(cè)技術(shù)。TOFD技術(shù)首先是一種檢測(cè)方法，但能滿足這種檢測(cè)方法要求的儀器卻遲遲未能問(wèn)世。詳細(xì)情況在下一部分內(nèi)容進(jìn)行講解。TOFD要求探頭接收微弱的衍射波時(shí)達(dá)到足夠的信噪比，儀器可全程記錄A掃波形、形成D掃描圖譜，并且可用解三角形的方法將A掃時(shí)間值換算成深度值。而同一時(shí)期工業(yè)探傷的技術(shù)水平?jīng)]能達(dá)到可滿足這些技術(shù)要求的水平。直到20世紀(jì)90年代，計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展使得數(shù)字化超聲探傷儀發(fā)展成熟后，研制便攜、成

11、本可接受的TOFD檢測(cè)儀才成為可能。但即便如此，TOFD儀器與普通A超儀器之間還是存在很大技術(shù)差別。二 超聲波檢測(cè)的特點(diǎn)2.1超聲波的一般特性機(jī)械振動(dòng)在介質(zhì)中的傳播過(guò)程叫做波，人耳能夠感受到頻率高于20赫茲，低于20000赫茲的彈性波，所以在這個(gè)頻率范圍內(nèi)的彈性波又叫聲波。頻率小于20赫茲的彈性波又叫次聲波，頻率高于20000赫茲的彈性波叫做超聲波。次聲波和超聲波人耳都不能感受。超聲波的特點(diǎn)：1、超聲波聲束能集中在特定的方向上，在介質(zhì)中沿直線傳播，具有良好的指向性。2、超聲波在介質(zhì)中傳播過(guò)程中，會(huì)發(fā)生衰減和散射。3、超聲波在異種介質(zhì)的界面上將產(chǎn)生反射、折射和波型轉(zhuǎn)換。利用這些特性，可以獲得從缺

12、陷界面反射回來(lái)的反射波，從而達(dá)到探測(cè)缺陷的目的。4、超聲波的能量比聲波大得多。5、超聲波在固體中的傳輸損失很小，探測(cè)深度大，由于超聲波在異質(zhì)界面上會(huì)發(fā)生反射、折射等現(xiàn)象，尤其是不能通過(guò)氣體固體界面。如果金屬中有氣孔、裂紋、分層等缺陷（缺陷中有氣體）或夾雜，超聲波傳播到金屬與缺陷的界面處時(shí)，就會(huì)全部或部分反射。反射回來(lái)的超聲波被探頭接收，通過(guò)儀器內(nèi)部的電路處理，在儀器的熒光屏上就會(huì)顯示出不同高度和有一定間距的波形。可以根據(jù)波形的變化特征判斷缺陷在工件中的深度、位置和形狀。2.2超聲波探傷優(yōu)點(diǎn)及缺點(diǎn)超聲波探傷優(yōu)點(diǎn)是檢測(cè)厚度大、靈敏度高、速度快、成本低、對(duì)人體無(wú)害，能對(duì)缺陷進(jìn)行定位和定量。超聲波探傷

13、對(duì)缺陷的顯示不直觀，探傷技術(shù)難度大，容易受到主客觀因素影響，以及探傷結(jié)果不便于保存，超聲波檢測(cè)對(duì)工作表面要求平滑，要求富有經(jīng)驗(yàn)的檢驗(yàn)人員才能辨別缺陷種類、適合于厚度較大的零件檢驗(yàn)，使超聲波探傷也具有其局限性。超聲波探傷儀的種類繁多，但脈沖反射式超聲波探傷儀應(yīng)用最廣。一般在均勻材料中，缺陷的存在將造成材料不連續(xù)，這種不連續(xù)往往有造成聲阻抗的不一致，由反射定理我們知道，超聲波在兩種不同聲阻抗的介質(zhì)的界面上會(huì)發(fā)生反射。反射回來(lái)的能量的大小與交界面兩邊介質(zhì)聲阻抗的差異和交界面的取向、大小有關(guān)。脈沖反射式超聲波探傷儀就是根據(jù)這個(gè)原理設(shè)計(jì)的。脈沖反射式超聲波探傷儀大部分都是A掃描式的，所謂A掃描顯示方式即

14、顯示器的橫坐標(biāo)是超聲波在被檢測(cè)材料中的傳播時(shí)間或者傳播距離，縱坐標(biāo)是超聲波反射波的幅值。譬如，在一個(gè)工件中存在一個(gè)缺陷，由于缺陷的存在，造成了缺陷和材料之間形成了一個(gè)不同介質(zhì)之間的交界面，交界面之間的聲阻抗不同，當(dāng)發(fā)射的超聲波遇到這個(gè)界面之后就會(huì)發(fā)生反射，反射回來(lái)的能量又被探頭接收到，在顯示器屏幕中橫坐標(biāo)的一定的位置就會(huì)顯示出來(lái)一個(gè)反射波的波形，橫坐標(biāo)的這個(gè)位置就是缺陷波在被檢測(cè)材料中的深度。這個(gè)反射波的高度和形狀因不同的缺陷而不同，反映了缺陷的性質(zhì)。三 超聲波無(wú)損檢測(cè)技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì)和主要功能3.1超聲波無(wú)損檢測(cè)技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì)在超聲波無(wú)損檢測(cè)技術(shù)應(yīng)用的過(guò)程中，需要很多理論知識(shí)的支持，檢測(cè)時(shí)也對(duì)

15、檢測(cè)的方法和工藝流程有嚴(yán)格的要求，這些規(guī)范的檢測(cè)方式使超聲波無(wú)損檢測(cè)的結(jié)果可以更準(zhǔn)確。發(fā)現(xiàn)檢測(cè)缺陷時(shí)，技術(shù)人員應(yīng)用非接觸方式的檢測(cè)技術(shù)，運(yùn)用激光超聲來(lái)提高檢測(cè)的效果，所以未來(lái)超聲波無(wú)損檢測(cè)技術(shù)一定會(huì)向著自動(dòng)化操作的水平去發(fā)展。自動(dòng)化的檢測(cè)方法可以簡(jiǎn)化檢測(cè)工作，實(shí)現(xiàn)專業(yè)檢測(cè)的目標(biāo)，擴(kuò)大超聲波無(wú)損檢測(cè)技術(shù)應(yīng)用的范圍，同時(shí)隨著超聲技術(shù)的應(yīng)用，在檢測(cè)的過(guò)程中，也會(huì)實(shí)現(xiàn)數(shù)字化檢測(cè)的目標(biāo)，利用超聲信號(hào)來(lái)處理技術(shù)的應(yīng)用，使檢測(cè)技術(shù)可以實(shí)現(xiàn)統(tǒng)一使用的要求，同時(shí)數(shù)字化操作的檢測(cè)過(guò)程也會(huì)提高檢測(cè)的準(zhǔn)確性，有利于檢測(cè)技術(shù)的發(fā)展。所以超聲波無(wú)損檢測(cè)技術(shù)將會(huì)實(shí)現(xiàn)全面的現(xiàn)代化操作要求，利用現(xiàn)代化科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，來(lái)規(guī)范超聲

16、波無(wú)損檢測(cè)的檢測(cè)行為，也具備了處理缺陷的功能，提高了檢測(cè)的效率。3.2超聲波無(wú)損檢測(cè)技術(shù)系統(tǒng)的主要功能目前，我國(guó)超聲波無(wú)損檢測(cè)主要應(yīng)用的技術(shù)是脈沖反射式的檢測(cè)方法，這種技術(shù)的應(yīng)用可以準(zhǔn)確的定位缺陷出現(xiàn)的位置和形式，具有非常高的靈敏度，簡(jiǎn)化了技術(shù)人員檢查缺陷的工作，完善了技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)。脈沖反射式的檢測(cè)技術(shù)還具有非常高的靈活性和適用性，可以適應(yīng)超聲波無(wú)損檢測(cè)的要求，并實(shí)現(xiàn)一臺(tái)儀器檢測(cè)多種波形的檢測(cè)工作。根據(jù)脈沖反射式的檢測(cè)技術(shù)要求，可以實(shí)現(xiàn)缺陷檢查的功能、操作界面切換顯示的功能、顯示日歷時(shí)鐘的功能，在實(shí)際的檢測(cè)過(guò)程中功能鍵的使用也非常方便，簡(jiǎn)化了技術(shù)人員的操作過(guò)程，并且脈沖反射式技術(shù)具有靈敏度高的功能

17、，使其可以及時(shí)的發(fā)現(xiàn)檢測(cè)過(guò)程中出現(xiàn)的缺陷，有利于技術(shù)人員進(jìn)行檢修的工作，提高了檢測(cè)工作的工作效率。3.3系統(tǒng)主要功能的技術(shù)指標(biāo)脈沖反射式技術(shù)在使用的過(guò)程中有很多的要求，其中要滿足功能使用的技術(shù)指標(biāo)，從而實(shí)現(xiàn)規(guī)范化的操作標(biāo)準(zhǔn)。反射電壓的電量要控制在400伏，實(shí)現(xiàn)半波或者射頻的檢波方式，檢測(cè)的范圍要在4000-5000毫米之間，只有滿足了這些技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)才能合理的設(shè)置出技術(shù)應(yīng)用的框架。同時(shí)在超聲波無(wú)損檢測(cè)技術(shù)應(yīng)用的過(guò)程中有嚴(yán)格要求的電路設(shè)計(jì)，如果不能滿足技術(shù)的指標(biāo)要求，那么在實(shí)際檢測(cè)的過(guò)程中，會(huì)存在很大的風(fēng)險(xiǎn)，會(huì)對(duì)技術(shù)人員造成嚴(yán)重的生命安全威脅。所以在檢測(cè)工作實(shí)施之前，必須要按照相關(guān)的技術(shù)指標(biāo)來(lái)合理的

18、構(gòu)建檢測(cè)的環(huán)境，提高檢測(cè)工作的安全性，保障檢測(cè)工作可以順利的進(jìn)行。四 CTS-9003 9003Plus型數(shù)字超聲探傷儀簡(jiǎn)介4.1功能及特點(diǎn)CTS-9003、9003Plus型數(shù)字超聲探傷儀擴(kuò)充了便攜式儀器的性能及應(yīng)用范圍，配備高分辯率彩色液晶顯示器，配有快速超過(guò)60Hz的刷新速度，可以模擬實(shí)時(shí)測(cè)量系統(tǒng)波形的詳細(xì)信息，同時(shí)能全面實(shí)現(xiàn)在探傷系統(tǒng)上才做得到的B掃描模式，儀器具有以下主要特點(diǎn)：   基于硬件的實(shí)時(shí)采樣頻率160MHz。在檢測(cè)范圍小于8mm（鋼縱波）時(shí)，增加數(shù)字信號(hào)處理技術(shù)，提高采樣頻率到640MHz。   超大屏幕（130.

19、56mm×96.96mm）、高清晰度TFT彩色液晶顯示屏，所有菜單在同一屏幕下調(diào)節(jié)，所見(jiàn)即所得； 高亮度，且亮度可調(diào)。262144種顏色； 640×480點(diǎn)陣。脈沖波形顯示區(qū)點(diǎn)陣數(shù)：450×400。工件橫斷面掃描結(jié)果顯示區(qū)點(diǎn)陣數(shù)：450×300。   根據(jù)統(tǒng)計(jì)學(xué)原理設(shè)計(jì)的薄膜按鍵位置，微微凸起的按鍵，提供良好的觸感，方便操作，提供中文拼音輸入法、鍵盤(pán)輸入、單手控制、操作方式類似手機(jī)。   高速USB接口，用于儀器與計(jì)算機(jī)的高速數(shù)據(jù)傳遞，同時(shí)保留串口，照顧你的使用習(xí)慣。

20、0;  儀器提供兩檔發(fā)射強(qiáng)度、四檔匹配阻尼(400、150、80、60)，配合國(guó)內(nèi)外多種多樣的探頭以獲得最佳的靈敏度、分辨力，且防止接收波形的失真。  硬件驅(qū)動(dòng)實(shí)時(shí)報(bào)警信號(hào),可選：進(jìn)波報(bào)警、失波報(bào)警、最小厚度報(bào)警、DAC曲線報(bào)警, 報(bào)警信號(hào)可選蜂鳴器（聲）、發(fā)光二極管（光）。   距離波幅(DAC)曲線，最多可記錄99個(gè)點(diǎn)，每個(gè)點(diǎn)可編輯、刪除，可插入點(diǎn)；可選擇折線連接各點(diǎn)、平滑的曲線連接各點(diǎn)； 根據(jù)dB、范圍等的改變而移動(dòng)；可創(chuàng)建、編輯、存儲(chǔ)、刪除、調(diào)用。   AVG曲線，適

21、合鍛件等工件的探傷，只需記錄一個(gè)參考點(diǎn)，可根據(jù)參考點(diǎn)的平底孔直徑，獲得其他當(dāng)量的AVG曲線，可創(chuàng)建、編輯、存儲(chǔ)、刪除、調(diào)用。 兩種B掃描模式：1.厚度掃描模式(B-Th-Scan) 2.聲程幅度掃描模式（B-A-Scan）可配接掃查架、自動(dòng)探傷步進(jìn)系統(tǒng)、自動(dòng)探傷旋轉(zhuǎn)系統(tǒng)，調(diào)整掃描時(shí)間、掃描長(zhǎng)度等參數(shù)配合機(jī)械系統(tǒng)；可不需要任何機(jī)械裝置，手工移動(dòng)探頭；可存儲(chǔ)、調(diào)用、瀏覽、打印；可傳輸?shù)接?jì)算機(jī)，以便進(jìn)一步的分析。 曲面修正功能, 適用于內(nèi)、外曲面的檢測(cè)，根據(jù)曲面的直徑自動(dòng)修正缺陷位置的檢測(cè)結(jié)果。數(shù)字超聲探傷儀簡(jiǎn)介4.2主要性能參數(shù) 工作頻率:

22、0;0.520MHz，分寬帶、窄帶兩檔。 增益范圍: 0.0110.0dB。步進(jìn)值：0.1、1.0、2.0、6.0dB。0.1dB檔提供智能加速調(diào)節(jié)功能。 聲速范圍：100015000m/s。連續(xù)可調(diào)。內(nèi)置30個(gè)常用的材料聲速值。 檢測(cè)范圍: 0.010000mm (鋼縱波)。連續(xù)可調(diào)，最小步進(jìn)值 0.1mm 。 檢波方式: 正向、負(fù)向、全波、射頻RF（僅適應(yīng)于CTS-9003Plus）。 報(bào)警器: 兩路硬件驅(qū)動(dòng)實(shí)時(shí)報(bào)警信號(hào)，可選：進(jìn)波報(bào)警、失波報(bào)警、最小厚度報(bào)警、DAC曲線

23、報(bào)警, 報(bào)警信號(hào)可選蜂鳴器（聲）、發(fā)光二極管（光）。 顯示屏: 6.5”高清晰度TFT彩色液晶顯示屏；超大屏幕；點(diǎn)陣數(shù)640×480 。 脈沖移位: -203000s 。 探頭零值: 0999.9s 。 脈沖重復(fù)頻率: 25800Hz，自動(dòng)、手動(dòng)兩種調(diào)節(jié)方式。 發(fā)射強(qiáng)度:強(qiáng)(600V)、弱(300V)兩檔。 工作方式:單、雙。 阻尼: 400、150、80、60。 垂直線性誤差:3% 。 水平線性

24、誤差:0.1% 。 靈敏度余量:60dB (2002平底孔)。 分辨率: 36dB(使用5P14探頭) 。 動(dòng)態(tài)范圍:32dB 。 抑制: (0-90)% 不影響線性與增益 。 電噪電平: <15% 。 電源: 兩種供電方式：大容量鋰電池，無(wú)記憶效應(yīng)、連續(xù)工作6小時(shí)以上；220V交流電(配電源適配器)。 環(huán)境溫度: -3050 相對(duì)濕度: (20-95)%RH 外型尺寸:

25、 250mm×186mm×59mm (長(zhǎng)×高×厚)。 重量: 2.0kg(含電池)。 五 超聲波無(wú)損檢測(cè)技術(shù)檢測(cè)的方法和缺陷的顯示5.1超聲波無(wú)損檢測(cè)技術(shù)檢測(cè)的主要應(yīng)用方法超聲波無(wú)損檢測(cè)技術(shù)的檢測(cè)方法按照具體的分類可以分為很多種，從檢測(cè)的原理進(jìn)行分析，超聲波無(wú)損檢測(cè)技術(shù)應(yīng)用的主要方法是穿透法、脈沖反射法、共振法，按照檢測(cè)探頭來(lái)分類，檢測(cè)的主要方法有單探頭法、雙探頭法、多探頭法，按照檢測(cè)試件的耦合類型來(lái)分類，檢測(cè)的主要方法有液浸法、直接接觸法。這些具體的方法可以滿足很多情況下的檢測(cè)工作，并且提高了檢測(cè)結(jié)果的

26、準(zhǔn)確性，完善了超聲波無(wú)損檢測(cè)技術(shù)的檢測(cè)要求，所以技術(shù)人員要根據(jù)具體的檢測(cè)環(huán)境和試件的類型來(lái)選擇正確的檢測(cè)方法，通過(guò)方法的應(yīng)用要提高檢測(cè)工作的效率，降低缺陷出現(xiàn)的可能。隨著我國(guó)現(xiàn)代化科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，人們對(duì)檢測(cè)技術(shù)的應(yīng)用也提出了更高的要求，檢測(cè)工作的檢測(cè)范圍也越來(lái)越廣，同時(shí)要求在對(duì)試件檢測(cè)的過(guò)程中，不可以損壞試件的質(zhì)量和性能，同時(shí)還要保準(zhǔn)檢測(cè)結(jié)果的準(zhǔn)確性，所以技術(shù)人員要嚴(yán)格的按照檢測(cè)標(biāo)準(zhǔn)，完成檢測(cè)的工作，要對(duì)檢測(cè)的方法進(jìn)行改善，使其可以滿足時(shí)代發(fā)展的要求。5.2缺陷的顯示在超聲波無(wú)損檢測(cè)技術(shù)檢測(cè)的過(guò)程中，會(huì)出現(xiàn)不同類型的缺陷，主要分為A、B、C三種類型的顯示，在工業(yè)檢測(cè)的過(guò)程中，A類顯示是應(yīng)用

27、最廣泛的一種類型，在顯示器上以脈沖的形式顯示出來(lái)，對(duì)顯示器上的長(zhǎng)度和寬度進(jìn)行標(biāo)記，從而當(dāng)超聲波返回缺陷信號(hào)時(shí)，可以在屏幕上明確的顯示出缺陷出現(xiàn)的位置。B類顯示是通過(guò)回波信號(hào)來(lái)完成顯示的過(guò)程，回波信號(hào)發(fā)出時(shí)會(huì)點(diǎn)亮提示燈，通過(guò)顯示器的顯示可以觀察到缺陷出現(xiàn)的水平位置，這種類型的顯示比較直觀，有利于技術(shù)人員的觀察和分析。C類顯示是通過(guò)反射的回波信號(hào)來(lái)調(diào)制顯示的內(nèi)容，通過(guò)亮燈和暗燈來(lái)顯示接收的結(jié)果，檢測(cè)到缺陷時(shí)會(huì)出現(xiàn)亮燈，因此技術(shù)人員只需要觀察燈的變化，就可以判斷缺陷出現(xiàn)的情況。所以在實(shí)際檢測(cè)的過(guò)程中，技術(shù)人員一定要認(rèn)真觀察缺陷出現(xiàn)的位置和內(nèi)容，從而制定出科學(xué)合理的改善方案，來(lái)降低缺陷出現(xiàn)的可能，提高

28、超聲波無(wú)損檢測(cè)技術(shù)檢測(cè)的效果。5.3缺陷的定位對(duì)于脈沖反射式超聲檢測(cè)技術(shù)來(lái)說(shuō)，顯示器的水平數(shù)值變化就是缺陷出現(xiàn)的位置，這時(shí)技術(shù)人員要對(duì)缺陷出現(xiàn)的位置進(jìn)行定位，從而可以分析在檢測(cè)過(guò)程中出現(xiàn)缺陷的環(huán)節(jié)。根據(jù)反映出的缺陷聲波，經(jīng)過(guò)計(jì)算，得出準(zhǔn)確的缺陷產(chǎn)生的位置。六 對(duì)鍛鋼模具的超聲波檢測(cè)方法6.1對(duì)模具的超聲波檢測(cè)各種不同尺寸的模具均為鍛鋼件。鍛件主要進(jìn)行超聲波探傷。鍛件探傷采用脈沖反射法，除奧氏體鋼外，一般晶粒較細(xì)，探測(cè)頻率多為25MHz，質(zhì)量要求高可用10MHz。通常采用接觸法探傷，用機(jī)油作耦合劑，也可采用水浸法。在鍛件中缺陷的方向一般與鍛壓方向垂直，因此，應(yīng)以鍛壓面作主要探測(cè)面。鍛件中的缺陷主

29、要有折疊、夾層、中心疏松、縮孔和鍛造裂紋等。鋼殼和模具探傷以直探頭縱波檢測(cè)為主，用橫波斜探頭作輔助探測(cè)。但對(duì)筒頭模具的圓柱面和球面殼體，應(yīng)以斜探頭為主，為了獲得良好的聲耦合斜探頭楔塊應(yīng)磨制成與工件相同和曲率。6.2接觸法與液浸法接觸法就是探頭與工件表面之間經(jīng)一層薄的耦合劑直接接觸進(jìn)行探傷的方法。耦合劑主要起傳遞超聲波能量作用。圖418所示為接觸法示意圖。此法操作方便但對(duì)被檢工件表面粗糙度要求較嚴(yán)。直探頭和斜探頭(包括橫波、表面波、板波)都可采用接觸法。圖1 接觸法探傷液浸法就是將探頭與工件全部浸入液體或探頭與工件之間局部充以液體進(jìn)行探傷的方法。液體一般用水，故又稱水浸法。用液浸法縱波探傷時(shí)，當(dāng)

30、超聲束達(dá)到液體與工件的界面時(shí)會(huì)產(chǎn)生界面波，如圖1所示。由于水中聲速是鋼中聲速的14聲波從水中入射鋼件時(shí)，產(chǎn)生折射后波束變寬。為了提高檢測(cè)靈敏度，常用聚焦探頭。液浸法還適用于橫波、表面波和板波檢測(cè)。由于探頭不直接與工件接觸，因而易于實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化檢測(cè)，也適用于檢測(cè)表面粗糙的工件。圖2 液浸法探傷七、測(cè)量系統(tǒng)的建立由于本實(shí)驗(yàn)采用數(shù)字式超聲波探傷儀，其測(cè)量系統(tǒng)的建立就是對(duì)儀器的校準(zhǔn)及標(biāo)定。7.1掃查的設(shè)置在進(jìn)行超聲波檢測(cè)時(shí)，檢測(cè)面上探頭與試塊的相對(duì)運(yùn)動(dòng)稱為掃查，在掃查過(guò)程中，需要考慮以下兩個(gè)原則: 1保證整個(gè)工件的檢查區(qū)有足夠的聲束覆蓋以避免漏檢； 2掃查過(guò)程中聲束入射方向始終符合所規(guī)定的要求。 該儀器

31、在以下設(shè)定狀態(tài)下，掃查速度最佳。 (1) 將儀器的波形顯示方式設(shè)置為實(shí)心； (2) 波形處理方式設(shè)置為峰值；(3) 由于儀器的發(fā)射重復(fù)頻率和探頭有效直徑對(duì)掃查速度影響很大，請(qǐng)盡可能使用高重復(fù)頻率，直徑大探頭。       另在掃查過(guò)程中需注意: (1) 探頭接觸的穩(wěn)定性：探頭應(yīng)施以一定的、一致的壓力，否則會(huì)使檢測(cè)靈敏度發(fā)生變化； (2) 探頭的方向性: 應(yīng)嚴(yán)格按照掃查方式所規(guī)定的方向；     (3) 同步

32、與協(xié)調(diào)。 7.2 聲速的標(biāo)定聲速對(duì)缺陷的定位影響非常大，特別是一般斜探頭的標(biāo)定均是在試塊上進(jìn)行，當(dāng)工件和試塊的聲速不同時(shí)，就會(huì)使探頭的K值發(fā)生變化。     本儀器提供標(biāo)定聲速功能，操作如下: (1) 進(jìn)入基礎(chǔ)-C，調(diào)節(jié)探頭參數(shù)。操作方法見(jiàn)(3.9節(jié)探頭參數(shù)調(diào)節(jié))。  (2) 按標(biāo)定-C，進(jìn)入聲速標(biāo)定菜單。見(jiàn)圖4-1 (3) 按A，試塊反顯。按【調(diào)節(jié)鍵】即可調(diào)節(jié)，一般選擇CSK-1。測(cè)工件聲速時(shí)請(qǐng)選其他，本實(shí)驗(yàn)采用CSK-1試塊、直探頭:(4) 按B，選擇

33、基準(zhǔn)量(單位mm)，按【調(diào)節(jié)鍵】輸入100mm圖3 聲速的標(biāo)定(5) 按【閘門(mén)1】鍵，調(diào)節(jié)閘門(mén)1到一次回波位置，按D起點(diǎn)確定。 (6) 調(diào)節(jié)閘門(mén)1到二次回波位置，按E終點(diǎn)確定。(7) 此時(shí)聲速即C位置，出現(xiàn)標(biāo)定結(jié)果，如圖3為5930m/s。儀器將自動(dòng)記錄。 7.3直探頭延時(shí)的標(biāo)定     直探頭的延時(shí)定義為超聲波從探頭的壓電晶片到工件表面的距離(含探頭保護(hù)膜及耦合劑的厚度)所需要的時(shí)間。單位用us表示。     直探頭的延時(shí)一般比較小，但為缺陷的

34、準(zhǔn)確定位，用戶最好還是需要標(biāo)定。     操作方法如下: (1)按標(biāo)定-A，屏幕顯示如圖4。圖4 延時(shí)標(biāo)定 (2)按【調(diào)節(jié)鍵】選擇試塊CSK-1。(3)按E確定, 屏幕顯示如圖4-3。 (4) 按A，選擇基準(zhǔn)量(單位mm)，如上圖按【調(diào)節(jié)鍵】輸入100mm。     (5) 按B探頭形式反顯，選擇直探頭。    (6) 按C聲速 反顯，按【調(diào)節(jié)鍵】可調(diào)節(jié)。 (7)&#

35、160;按【閘門(mén)1】鍵，調(diào)節(jié)閘門(mén)1到100mm一次回波位置，按E起點(diǎn)確定。 (8) 此時(shí)探頭延時(shí)即D位置，出現(xiàn)標(biāo)定結(jié)果，如圖5為1.0us。儀器將自動(dòng)記錄。圖5 標(biāo)定成功八 DAC曲線的制作與應(yīng)用8.1DAC曲線簡(jiǎn)介DAC曲線即距離-波幅曲線，是描述某一特定規(guī)則反射體的回波高度隨距離變化的曲線，在斜探頭探傷時(shí)，由于橫波聲場(chǎng)的理論推導(dǎo)計(jì)算非常復(fù)雜，也不成熟，常利用距離-波幅曲線來(lái)對(duì)缺陷定量和評(píng)價(jià)。 距離-波幅曲線可以通過(guò)試塊實(shí)測(cè)得到，也可通過(guò)理論計(jì)算公式得到，但理論計(jì)算只適用于>3N(近場(chǎng)區(qū))，所以用該儀器距離-波幅曲線需要通過(guò)試塊實(shí)測(cè)，然后儀器自動(dòng)制作距離-

36、波幅曲線。8.2DAC曲線的制作在制做DAC曲線過(guò)程中，范圍、dB、移位均不可以再調(diào)節(jié)，但dB、閘門(mén)等其他參數(shù)可調(diào)節(jié)。另外，DAC曲線和探頭非常相關(guān)，在制作DAC曲線前，用戶需對(duì)探頭延時(shí)、K值進(jìn)行標(biāo)定。否則所制作DAC曲線可能錯(cuò)誤。(1) 按功能-B，進(jìn)入圖5-1。在功能符號(hào)顯示區(qū)顯示DAC字樣。 (2) 按E,選擇曲線參數(shù)，見(jiàn)圖5-2。評(píng)定線、定量線、及判廢線可分別輸入。     (3) 調(diào)整好曲線參數(shù)后，按E確定，返回圖4-1。將探頭放置在CSK-試塊上，如圖5-3所示。對(duì)準(zhǔn)第一個(gè)基準(zhǔn)孔(10mm)深

37、的孔，移動(dòng)探頭尋找最高波。 (4) 按【閘門(mén)1】鍵，調(diào)節(jié)閘門(mén)1到最高波位置，使用自動(dòng)增益功能，將該波的幅度提到80%左右。按A確定，完成第一個(gè)基準(zhǔn)點(diǎn)的制作。 (5) 重復(fù)(3)、(4)的過(guò)程，依此制作20mm、30mm、40mm(注意后面的制作不要使用自動(dòng)增益功能，因?yàn)榉炔挥迷僬{(diào)節(jié))。   (6) 在制作過(guò)程中，如果對(duì)哪個(gè)基準(zhǔn)點(diǎn)做出調(diào)整，可以將閘門(mén)1移到該基準(zhǔn)點(diǎn)， 重新移動(dòng)探頭尋找最高波，再制作。(7) 按B完成DAC曲線的制作。圖6 DAC曲線8.3包絡(luò)功能包絡(luò)功能是指當(dāng)探頭在檢測(cè)工件上移動(dòng)

38、時(shí)，對(duì)屏幕內(nèi)的連續(xù)多個(gè)回波的峰值點(diǎn)進(jìn)行記憶，將其連成一條包絡(luò)線，并在屏幕上以與波形不同的顏色來(lái)顯示。根據(jù)包絡(luò)形狀，用戶可方便地找到缺陷的最高波，并可為判斷缺陷的性質(zhì)提供依據(jù)該功能與“峰值記憶”功能可同時(shí)使用。(1)按功能-A，進(jìn)入包絡(luò)界面。(2) 按A打開(kāi)包絡(luò)功能，包絡(luò)符號(hào)出現(xiàn)。 (3) 將K1斜探頭放置于CSK-1試塊上 。 (4) 按圖5-12陰影部分范圍，保持合適的力度，前后移動(dòng)探頭，進(jìn)行掃查。     (5) 此時(shí)在波形顯示區(qū)出現(xiàn)與波形不同顏色的軌跡線，即包絡(luò)線，見(jiàn)圖

39、7.(6) 按B可關(guān)閉包絡(luò)功能。圖7 包絡(luò)功能九 缺陷的定位、定量和定性9.1缺陷的定位超聲儀熒光屏上通常有兩根掃描線，其中一根為距離標(biāo)志波。在縱波探傷中。發(fā)射波、缺陷波和底波的距離，可由標(biāo)志波直接讀出。9.2 缺陷的定量缺陷的定量就是測(cè)定缺陷的大小和數(shù)量。缺陷的大小包括缺陷的面積、長(zhǎng)度和深度等。必須指出超聲波檢測(cè)中A型顯示對(duì)缺陷的定量只能是某種程度的近似。B掃描、C掃描和超聲成像方法給i的缺陷圖像可較準(zhǔn)確地測(cè)量缺陷尺寸。在脈沖反射法A型顯示中在缺陷尺寸與聲束相比是比較小的場(chǎng)合下，可利用AVG(DGS)曲線法判斷缺陷的面積。然而影響探頭接收缺陷反射波的因素多，缺陷實(shí)際面積與AVG曲線

40、判斷的面積之間有時(shí)會(huì)相差一兩個(gè)數(shù)量級(jí)。當(dāng)缺陷尺寸大于聲束時(shí)AVG曲線已不適用。此時(shí)只能通過(guò)探頭移動(dòng)從缺陷波的變化狀態(tài)和探頭移動(dòng)距離推斷缺陷尺寸。9.3缺陷的定性在脈沖反射法A型顯示超聲波探傷中缺陷的定性是比較復(fù)雜和困難的。要根據(jù)工件的材質(zhì)、結(jié)構(gòu)、加工工藝和超聲波檢測(cè)數(shù)據(jù)，如缺陷的位置、大小、方向和分布等進(jìn)行綜合分析。以此來(lái)估計(jì)缺陷的性質(zhì)。不同性質(zhì)的缺陷，其波形特征有所不同。在移動(dòng)探頭時(shí)，動(dòng)態(tài)波形也有各自不同的特點(diǎn)。例如點(diǎn)狀缺陷波幅較低、遲鈍；夾雜群呈連串的波峰、雜亂；疏松會(huì)嚴(yán)重降低底波甚至使其消失；縮孔波峰高大波峰附近帶有微弱反射波；白點(diǎn)波形叢集，清晰尖銳；裂紋和未焊透反射波陡峭高大。明顯尖銳。隨著探頭的移動(dòng)和轉(zhuǎn)動(dòng)。各類缺陷波形也有不同的變化等?？傊?，對(duì)缺陷的定性和波形特征的分析，操作者的經(jīng)驗(yàn)是很重要的。采用B掃描、C掃描、復(fù)二維顯示和