實驗八超聲波檢測

1、 實驗八 超聲波檢測一、實驗目的1、 了解超聲波檢測的基本原理和方法；2、 了解超聲波檢測的特點和適用范圍；3、掌握斜探頭橫波探傷的距離波幅（DAC）曲線制作方法。二、實驗設備器材1、ZXUD40型數(shù)字式超聲波探傷儀ZXUD40型數(shù)字式超聲波探傷儀是小型化的便攜式超聲波探傷儀器，特別適用于材料缺陷的評估與定位、壁厚測量等，適合各種大型工件和高分辨率測量的要求。主要參數(shù)指標如下：采樣平率： 100MHz（最高）增益范圍： 0 110dB；0.1，1.0，2.0，6.0步進動態(tài)范圍： 35dB垂直線性： 3水平線性： 0.1探測范圍： 010m；0.1，1以及10mm步進自動設置延 遲： 0500

2、.0S分 辨 率： 40Db(5N14)靈敏度余量：63Db抑 制： 090；線性探頭類型： 單探頭，雙晶探頭，穿透探頭聲 速： 1000 16000 m/s，步進為1 m/s閘 門： 進波門（直方門，DAC門）、失波門報 警： 聲光報警顯 示： 5.7英寸，高亮、真彩TFT顯示器電 池： 鋰聚合電池，工作時間10h儀器重量： 1.8Kg（帶電池）環(huán)境溫度： -560相對濕度： 2090RH儀器外觀如圖一所示： 圖一： 儀器外觀本儀器采用軟啟動模式。再冷機狀態(tài)下，當按住鍵持續(xù)2s后，將開啟儀器電源，進入啟動屏幕此時該屏幕上將顯示初儀器的軟件版本號以及軟件發(fā)布日期，儀器自動進入系統(tǒng)自檢并顯示自檢

3、狀態(tài)。系統(tǒng)自檢完成后，自動進入儀器工作主界面。在系統(tǒng)自檢過程中，若電池電量過低，儀器會自行關機。若在自檢過程中，出現(xiàn)錯誤或用戶按下任意鍵，那么在系統(tǒng)自檢結束后，系統(tǒng)需要用戶按下任意鍵（不包含電源按鍵），才進入儀器工作主界面。在開機狀態(tài)下，若用戶持續(xù)2s按下，儀器將顯示關機對話框，然后自動關機。鍵盤及其功能本儀器包含27個按鍵。這些按鍵分成5大類：電源鍵、方向鍵、功能菜單鍵，子菜單鍵和功能熱鍵。關于各按鍵的具體功能概述，參見表8-1。表8-1 各按鍵的具體功能概述2、 超聲波橫波斜探頭在超聲波檢測中，超聲波探頭將電能轉換成超聲能（產生超聲波），發(fā)射出去，同時也能將接受到的超聲波轉換成電能，通過連

4、接導線傳遞到探傷儀中。由于超聲波探頭在檢測過程中起到一個能量轉換的作用，因此，超聲波探頭也稱為超聲換能 圖三 斜探頭結構器或電聲換能器。橫波斜探頭上常標有該 1、吸聲材料 2、斜楔 3、阻尼塊探頭的工作頻率、晶片尺寸和K值。 4、外殼 5、電纜線 6、壓電晶片3、 試塊按一定用途設計制作的具有簡單幾何形狀的人工反射體的試樣稱為試塊。試塊和儀器。探頭一樣是超聲波檢測中的重要工具，其主要作用有：確定檢測靈敏度、測試儀器和探頭的組合性能、調整掃描速度（即顯示屏上的水平刻度與實際聲程之間的比例關系）、評判缺陷大小、以及測量材料聲速、衰減性能等。 試塊可以是按照各種標準制作的標準試塊，也可以是自己按照實

5、際需要制作的對比試塊。本次實驗使用的CKSA試塊和CKSA試塊屬于標準試塊。其尺寸結構分別如圖四、圖五所示。4、 耦合劑由于超聲波在空氣界面100反射，不能穿透到工件中去進行檢測，因此，必須借助探頭與工件表面之間涂敷的液體，排除空氣間歇，以實現(xiàn)聲能的傳遞，這種液體稱為耦合劑。常用的耦合劑有水、甘油、水玻璃和機油。本實驗采用機油。圖二 CKSA試塊圖三 CKSA試塊三、實驗原理由于超聲波不同的檢測方法在檢測原理上略有區(qū)別，在此我們以直探頭探傷來說明其脈沖反射法原理。如圖六所示：圖四 超聲波檢測脈沖反射法原理超聲波探傷儀發(fā)射一定頻率的電信號，通過探頭中的壓電晶片轉換成超聲波，經(jīng)過耦合劑透射進入被檢

6、測工件中，超聲波在工件中進行傳播，如果沒有缺陷，則被工件底面反射到探頭當中，探頭再將接受到的信號轉換成電信號傳遞到探傷儀中，經(jīng)過濾波和放大等處理，在顯示屏上形成底面回波。由于該波經(jīng)過了二倍工件厚度的路程，因此底波和發(fā)射波在顯示屏的水平方向有一段距離。如果在工件內部存在缺陷，那么透射進入工件的超聲波在缺陷位置發(fā)生反射，該反射波同樣經(jīng)過探頭進入探傷儀中，在顯示屏上形成回波。由于缺陷位置在工件中，因此該回波所經(jīng)歷的路程比底面回波所經(jīng)歷的路程要短，則該回波在顯示屏水平方向上的位置就位于發(fā)射波和底波之間。因此通過回波在顯示屏水平方向上的位置就可以判斷工件內部是否存在缺陷；通過回波的高度就可以判斷缺陷的大

7、??；通過移動探頭就可以得到缺陷的面積或長度。這就是超聲波檢測脈沖反射法的基本原理。四、實驗步驟假使探訪條件和要求如下：1、 工件：30mm厚的鋼板焊縫2、 探頭：單探頭3、 試塊：CSKIA，CSKIIIA4、 DAC法（1） DAC點數(shù)：6（10、20、30、40、50、60）（2） 判廢線偏移量：+5 dB（3） 定量線偏移量：-3 dB（4） 測長線偏移量：-9 dB實現(xiàn)步驟如下：1. 將探頭與儀器連接，開啟儀器電源開關，使儀器處于正常工作狀態(tài)。2. 設置參數(shù) 參數(shù)功能菜單包含6個水平菜單，可以通過（上翻）或（下翻）來選擇水平菜單。探頭參數(shù)設置安排在第1個參數(shù)菜單。 “探頭類型”，選擇類

8、型為“斜”； “探頭頻率”，根據(jù)所使用的斜探頭上標注的頻率輸入頻率值； “探頭規(guī)格”輸入探頭所示尺寸值，其它參數(shù)可在測試過程中或測試結束后再行輸入。調試（一）校零位偏移（簡稱：校零偏）按下功能菜單鍵，將展開“自動校準”水平菜單。按下子菜單鍵，選擇“校零偏”。圖五 校零位偏移時的水平菜單校零位偏移之前，必須完成下面列舉準備工作：（1）重復頻率設置為60Hz（2）設置正確的收發(fā)模式（3）數(shù)字抑制設置為零（4）將探頭放置在CSK-IB試塊上，根據(jù)不同的探頭類型，設置方式如下所述：直探頭校零位偏移時，使用CSK-IB標準試塊平放厚度為標準參考（厚度為25mm），如下圖所示：圖六 直探頭校零位偏移時的探

9、頭放置斜探頭校零位偏移時，使用CSK-IB標準試塊的雙圓弧面為標準參考（圓半徑為R50/R100），如下圖所示：圖七 直探頭校零位偏移時的探頭放置按下子菜單鍵，選中“檢測范圍”菜單項。調整檢測范圍，使得在回波顯示區(qū)中可以看到直探頭的二次底面回波，或者斜探頭的R50/R100圓弧面回波處于屏幕可見的合適位置。如果已經(jīng)滿足上述條件可以不進行此項操作。按下,進入“校零偏設置”對話框：圖八 “校零偏設置”對話框根據(jù)屏幕提示，選擇“探頭類型”，并根據(jù)探頭類型進入“參考R1”和“參考R2”。參考R1與參考R2輸入值參見下表8-2.表8-2. 不同探頭類型校零位偏移時的參考輸入按下，退出校零偏設置：按下，完

10、成校零偏設置，進入記錄參考。完成校零偏后，進入記錄參考R1，水平菜單如下所示：圖九 “記錄參考R1“水平菜單圖十 確認記錄參考1的最高回波之前的儀器界面按進入記錄參考R2后，水平菜單如下所示：圖十一 “記錄參考R2”水平菜單圖十二 確認記錄參考2的最高回波之前的儀器界面圖十三 直探頭“校零偏結果”對話框對與斜探頭，將顯示如下包含輸入“探頭前沿”的“校零偏結果”對話框：圖十四 斜探頭“校零偏結果”對話框（二）校K值（角度）探頭K值（角度）校準功能只適用與斜探頭，一般探頭的標稱K值（角度）與實際值有誤差。為了準確定位缺陷距離，校零偏后需對探頭K值（角度）進行校準。 按下功能菜單鍵，將展開“自動校準

11、”水平菜單。按下子菜單鍵，選擇“校K值”。圖十五 校K值時的水平菜單“校K值”之前的準備工作： （1）確認探頭零位偏移已經(jīng)校準好； （2）將探頭放置在CSK-IB 標準試塊中的測試孔作為標準參考?？墒褂脙煞N測試孔，一個孔徑為50，孔心離探測面垂直距離即孔深為30mm；另一個是孔徑為1.5的橫通孔。探頭放置方式如下圖。圖十六 斜探頭校K值時的探頭放置按下子菜單鍵，選中“檢測范圍”菜單項。調節(jié)檢測范圍，是的探測孔50或1.5的回波處于屏幕可見合適區(qū)域。如果以滿足上述條件，可不進行此項操作。按下，進入“校K值設置”對話框圖十七 “校K值設置”對話框設置完畢后按下，退出校K值設置，按下，完成設置，進入

12、校K值過程。a自動校K值進入自動校K值后，水平菜單如下所示：圖十八 “記錄參考”水平菜單確認測試孔回波被閘門套住。如果回波在閘門外，可通過按下方向鍵左右移動閘門，使得回波被套住。如果回波波幅超過滿刻度，按下功能熱鍵，使得回波波幅處于自動增益門限高度（通常設置為80%）。調整探頭位置，確認觀察到的閘門內回波是最高波。此時，也可按下功能熱鍵，來自動搜索最大峰值。按下將記錄參考孔回波。按下退回上步；按下退出校準。完成記錄參考孔之后，儀器將自動進行校K值計算，并顯示如下對話框：圖十九 “校K值結果”對話框按下退回上步，按下中止校準；按下完成校準。b 手動校K值 進入手動校K值之后，水平菜單如下顯示：圖

13、二十 “鎖定參考”水平菜單找到參考孔最高回波，按下將記錄參考孔的回波，進入下步；按下退回上步；按下退出校準。在鎖定參考孔的最高回波之后，進入手動調節(jié)K值過程，水平菜單如下：圖二十一 “手動調節(jié)K值”水平菜單按下手動調節(jié)探頭K值，同時觀察動態(tài)回波顯示區(qū)右側的缺陷數(shù)據(jù)顯示區(qū)的垂直距離顯示。假設設定參考孔深為30.0mm，那么在調整K值過程中，若缺陷數(shù)據(jù)顯示區(qū)中的垂直距離顯示為30.0mm時，此時K值就是探頭的校準K值。(三)探傷曲線DAC:稱為距離-波幅曲線a曲線制作按下功能菜單鍵，進入“曲線”主菜單，如下圖所示：圖二十二 未制作曲線的曲線水平菜單圖二十三 制作DAC曲線時的試塊與探頭放置（1）按

14、下子菜單鍵，進入DAC曲線制作過程。（2）將探頭放置在CSK-IIIA試塊上。對準第一個測試孔（20mm深的孔），確認此測試孔回波被閘門套住。按下記錄參考回波1；若按下子菜單鍵，將中止制作。（3）記錄參考回波1之后，水平菜單顯示如下：圖二十四 “記錄參考2及后續(xù)參考”水平菜單重復步驟（2）記錄參考2.制作DAC曲線，至少需要記錄2個參考回波，最多可記錄10個參考回波。（4）當取得足夠所需參考回波后，按下也將選擇“曲線設置”，再次按下進入“曲線設置”對話框。圖二十五 “DAC設置”對話框可選探傷標準及相關設置描述如下：如果當前使用的通道中，已經(jīng)有制作的曲線，可根據(jù)記錄參考點，對此曲線的參考線做幅度調整，以此修正曲線。按下子菜單鍵，選中“曲線調整”菜單項。再次按下子菜單鍵，將進入“曲線調整”菜單項顯示“參考1”，表示進入?yún)⒖?的調整狀態(tài)。同時，在參考曲線上第一個記錄的參考點的位置上出現(xiàn)一個光標。調節(jié)方向鍵可以改變