超聲波檢測(cè)的基本問(wèn)題

1、 （1）脈沖反射法的工作原理）脈沖反射法的工作原理 脈沖反射法是利用超聲波探頭脈沖在脈沖反射法是利用超聲波探頭脈沖在試件內(nèi)傳播的過(guò)程中，遇有聲阻抗相差較試件內(nèi)傳播的過(guò)程中，遇有聲阻抗相差較大的兩種介質(zhì)的界面時(shí)，將發(fā)生反射的原大的兩種介質(zhì)的界面時(shí)，將發(fā)生反射的原理進(jìn)行檢測(cè)的方法。采用一個(gè)探頭兼做發(fā)理進(jìn)行檢測(cè)的方法。采用一個(gè)探頭兼做發(fā)射和接收器件，接收信號(hào)在探傷儀的熒光射和接收器件，接收信號(hào)在探傷儀的熒光屏上顯示，并根據(jù)缺陷及底面反射波的有屏上顯示，并根據(jù)缺陷及底面反射波的有無(wú)、大小及其在時(shí)基軸上的位置來(lái)判斷缺無(wú)、大小及其在時(shí)基軸上的位置來(lái)判斷缺陷的有無(wú)、大小及方位。陷的有無(wú)、大小及方位。 缺陷回

2、波法：缺陷回波法： 根據(jù)儀器示波屏上顯示的缺陷波形進(jìn)根據(jù)儀器示波屏上顯示的缺陷波形進(jìn)行判斷的方法，稱為缺陷回波法。行判斷的方法，稱為缺陷回波法。 檢測(cè)靈敏度高，能發(fā)現(xiàn)較小的缺陷；檢測(cè)靈敏度高，能發(fā)現(xiàn)較小的缺陷； 檢測(cè)精度較高；檢測(cè)精度較高； 適用范圍廣；適用范圍廣； 操作簡(jiǎn)單方便。操作簡(jiǎn)單方便。 單探頭檢測(cè)，易出現(xiàn)盲區(qū)；單探頭檢測(cè)，易出現(xiàn)盲區(qū)； 由于探頭的近場(chǎng)效應(yīng)，不適用于薄壁件和近表由于探頭的近場(chǎng)效應(yīng)，不適用于薄壁件和近表面缺陷的檢測(cè)；面缺陷的檢測(cè)； 缺陷波的大小與被檢缺陷的取向關(guān)系密切，易缺陷波的大小與被檢缺陷的取向關(guān)系密切，易漏檢；漏檢； 因聲波往返傳播，故不適用于衰減大的材料。因聲波往

3、返傳播，故不適用于衰減大的材料。 直接接觸式脈沖反射法直接接觸式脈沖反射法 探頭與試件直接接觸，中間可涂少量的耦合劑。探頭與試件直接接觸，中間可涂少量的耦合劑。 穿透法通常采用兩個(gè)探頭，分別放穿透法通常采用兩個(gè)探頭，分別放置在試件兩側(cè)，一個(gè)將脈沖波發(fā)射到置在試件兩側(cè)，一個(gè)將脈沖波發(fā)射到試件中，另一個(gè)接收穿透試件后的脈試件中，另一個(gè)接收穿透試件后的脈沖信號(hào)，沖信號(hào)， 依據(jù)脈沖波穿透試件后幅值依據(jù)脈沖波穿透試件后幅值的變化來(lái)判斷內(nèi)部缺陷的情況。的變化來(lái)判斷內(nèi)部缺陷的情況。 在試件中聲波單向傳播，適合檢測(cè)高衰在試件中聲波單向傳播，適合檢測(cè)高衰減的材料；減的材料； 對(duì)發(fā)射和接收探頭的相對(duì)位置要求嚴(yán)格，

4、對(duì)發(fā)射和接收探頭的相對(duì)位置要求嚴(yán)格，須專門(mén)的探頭支架。特別適用于單一產(chǎn)品須專門(mén)的探頭支架。特別適用于單一產(chǎn)品大批量加工過(guò)程中的自動(dòng)化檢測(cè)；大批量加工過(guò)程中的自動(dòng)化檢測(cè)； 檢測(cè)時(shí)幾乎不存在盲區(qū)。檢測(cè)時(shí)幾乎不存在盲區(qū)。 一對(duì)探頭單發(fā)單收，只能判斷缺陷一對(duì)探頭單發(fā)單收，只能判斷缺陷的大小和有無(wú)，不能確定缺陷的方位；的大小和有無(wú)，不能確定缺陷的方位； 當(dāng)缺陷尺寸較小探頭波束較寬時(shí)，當(dāng)缺陷尺寸較小探頭波束較寬時(shí)，該方法的探測(cè)靈敏度低。該方法的探測(cè)靈敏度低。 應(yīng)用共振現(xiàn)象對(duì)試件進(jìn)行檢測(cè)的方法應(yīng)用共振現(xiàn)象對(duì)試件進(jìn)行檢測(cè)的方法叫共振法。當(dāng)試件的厚度為聲波半波長(zhǎng)的叫共振法。當(dāng)試件的厚度為聲波半波長(zhǎng)的整數(shù)倍時(shí)，發(fā)

5、生共振。在測(cè)得超聲波的頻整數(shù)倍時(shí)，發(fā)生共振。在測(cè)得超聲波的頻率和共振次數(shù)后，可計(jì)算試件的厚度：率和共振次數(shù)后，可計(jì)算試件的厚度： 當(dāng)試件中有較大的缺陷或厚度改變時(shí)，當(dāng)試件中有較大的缺陷或厚度改變時(shí)，共振點(diǎn)偏移甚至共振現(xiàn)象消失，因此共振共振點(diǎn)偏移甚至共振現(xiàn)象消失，因此共振法常用于壁厚的測(cè)量。法常用于壁厚的測(cè)量。 縱波法：使直探頭發(fā)射縱波，進(jìn)行探傷的縱波法：使直探頭發(fā)射縱波，進(jìn)行探傷的 方法，稱為縱波法。方法，稱為縱波法。 橫波法：將縱波通過(guò)楔塊、水、油等介質(zhì)傾斜入橫波法：將縱波通過(guò)楔塊、水、油等介質(zhì)傾斜入 射至試件探測(cè)面，利用波型轉(zhuǎn)換得到橫射至試件探測(cè)面，利用波型轉(zhuǎn)換得到橫 波進(jìn)行探傷的方法，稱

6、為橫波法。波進(jìn)行探傷的方法，稱為橫波法。 表面波法：使用表面波進(jìn)行探傷的方法，表面波法：使用表面波進(jìn)行探傷的方法， 稱為表面波法。稱為表面波法。 板波法：使用板波進(jìn)行探傷的方法，稱為板波板波法：使用板波進(jìn)行探傷的方法，稱為板波 法。法。 此法波束垂直入射至此法波束垂直入射至 試件探測(cè)面，以不變的波試件探測(cè)面，以不變的波 型和方向透入試件，所以型和方向透入試件，所以 又稱為垂直入射法，簡(jiǎn)稱又稱為垂直入射法，簡(jiǎn)稱 垂直法。垂直法分為單晶垂直法。垂直法分為單晶 探頭反射法、雙晶探頭反探頭反射法、雙晶探頭反 射法和穿透法。常用的是射法和穿透法。常用的是 單晶探頭反射法。單晶探頭反射法。 a.垂直入射，

7、對(duì)與探測(cè)面平行的缺陷檢出效垂直入射，對(duì)與探測(cè)面平行的缺陷檢出效果最佳。果最佳。 b.對(duì)于同一介質(zhì)，縱波傳播速度大于其它對(duì)于同一介質(zhì)，縱波傳播速度大于其它波型的速度，對(duì)相同頻率而言波長(zhǎng)最長(zhǎng)，波型的速度，對(duì)相同頻率而言波長(zhǎng)最長(zhǎng)，因而穿透能力強(qiáng)，可探測(cè)工件的厚度是所因而穿透能力強(qiáng)，可探測(cè)工件的厚度是所有波型中最大的；晶界反射或散射的敏感有波型中最大的；晶界反射或散射的敏感性相對(duì)較差，可用于粗晶材料的探傷。性相對(duì)較差，可用于粗晶材料的探傷。 c.縱波法探傷時(shí)，波型和傳播方向不變，所縱波法探傷時(shí)，波型和傳播方向不變，所以缺陷定位比較方便。以缺陷定位比較方便。 a.難于發(fā)現(xiàn)垂直于或接近垂直于探測(cè)面的缺難于

8、發(fā)現(xiàn)垂直于或接近垂直于探測(cè)面的缺 陷。陷。 b.由于盲區(qū)和分辨力的限制，其中反射法由于盲區(qū)和分辨力的限制，其中反射法只能發(fā)現(xiàn)試件內(nèi)部離探測(cè)面一定距離以外只能發(fā)現(xiàn)試件內(nèi)部離探測(cè)面一定距離以外的缺陷。的缺陷。 垂直法主要用于鑄造、鍛壓、軋材及其制垂直法主要用于鑄造、鍛壓、軋材及其制品的探傷。品的探傷。 將縱波通過(guò)楔塊、將縱波通過(guò)楔塊、 水等介質(zhì)傾斜入射至水等介質(zhì)傾斜入射至 試件探測(cè)面，利用波試件探測(cè)面，利用波 型轉(zhuǎn)換得到橫波進(jìn)行型轉(zhuǎn)換得到橫波進(jìn)行 探傷的方法，稱為橫探傷的方法，稱為橫 波法。由于透入試件波法。由于透入試件 的橫波束與探測(cè)面成的橫波束與探測(cè)面成 銳角，又稱斜射法。銳角，又稱斜射法。

9、a.傾斜入射，能探測(cè)垂直于或接近垂直傾斜入射，能探測(cè)垂直于或接近垂直 于探測(cè)面的缺陷。于探測(cè)面的缺陷。 b.同一介質(zhì)中同一頻率的超聲波波長(zhǎng)較同一介質(zhì)中同一頻率的超聲波波長(zhǎng)較 短，靈敏度相對(duì)較高。短，靈敏度相對(duì)較高。 a.正因?yàn)椴ㄩL(zhǎng)較短，在介質(zhì)中的衰減較大，正因?yàn)椴ㄩL(zhǎng)較短，在介質(zhì)中的衰減較大， 探測(cè)距離較短。探測(cè)距離較短。 b.傾斜入射，缺陷定位相對(duì)較復(fù)雜。傾斜入射，缺陷定位相對(duì)較復(fù)雜。 此方法主要用于管材、焊縫的探傷。此方法主要用于管材、焊縫的探傷。其它試件探傷時(shí)，則作為一種有效的輔助其它試件探傷時(shí)，則作為一種有效的輔助手段，用以發(fā)現(xiàn)垂直探傷法不易發(fā)現(xiàn)的缺手段，用以發(fā)現(xiàn)垂直探傷法不易發(fā)現(xiàn)的缺陷

10、。陷。 使用表面波進(jìn)行探傷的方法，稱為表使用表面波進(jìn)行探傷的方法，稱為表 面波法。這種方法主要用于表面光滑的試面波法。這種方法主要用于表面光滑的試件。表面波波長(zhǎng)比橫波波長(zhǎng)還短，因此衰件。表面波波長(zhǎng)比橫波波長(zhǎng)還短，因此衰減也大于橫波。同時(shí)，它僅沿表面?zhèn)鞑?，減也大于橫波。同時(shí)，它僅沿表面?zhèn)鞑?，?duì)于表面上的復(fù)層、油污、不光潔等，反對(duì)于表面上的復(fù)層、油污、不光潔等，反應(yīng)敏感，并被大量地衰減。利用此特點(diǎn)可應(yīng)敏感，并被大量地衰減。利用此特點(diǎn)可以通過(guò)手沾油在聲束傳播方向上進(jìn)行觸摸以通過(guò)手沾油在聲束傳播方向上進(jìn)行觸摸并觀察缺陷回波高度的變化，對(duì)缺陷定位。并觀察缺陷回波高度的變化，對(duì)缺陷定位。按探頭數(shù)目分類：按

11、探頭數(shù)目分類： 單探頭法：使用一個(gè)探頭兼作發(fā)射和單探頭法：使用一個(gè)探頭兼作發(fā)射和接收超聲波的探傷方法。接收超聲波的探傷方法。 雙探頭法：使用兩個(gè)探頭（一個(gè)發(fā)射，雙探頭法：使用兩個(gè)探頭（一個(gè)發(fā)射，一個(gè)接收）進(jìn)行探傷的方法。一個(gè)接收）進(jìn)行探傷的方法。 多探頭法：使用兩個(gè)以上的探頭成對(duì)多探頭法：使用兩個(gè)以上的探頭成對(duì)的組合在一起進(jìn)行探傷的方法。的組合在一起進(jìn)行探傷的方法。按探頭接觸方式分類：按探頭接觸方式分類：直接接觸法：直接接觸法： 探頭與試件探測(cè)面之間，涂有很薄探頭與試件探測(cè)面之間，涂有很薄 的偶合的偶合 劑層的探傷方法。劑層的探傷方法。液浸法：液浸法： 將探頭和工件浸于液體中以液體作將探頭和工

12、件浸于液體中以液體作耦耦 合劑進(jìn)行探傷的方法。合劑進(jìn)行探傷的方法。 液浸法是在探頭與試件之間填充一定液浸法是在探頭與試件之間填充一定厚度的液體介質(zhì)作耦合劑，使聲波首先經(jīng)厚度的液體介質(zhì)作耦合劑，使聲波首先經(jīng)過(guò)液體耦合劑，而后再入射到試件中，過(guò)液體耦合劑，而后再入射到試件中， 探探頭與試件并不直接接觸。液浸法中，探頭頭與試件并不直接接觸。液浸法中，探頭角度可任意調(diào)整，角度可任意調(diào)整， 聲波的發(fā)射、接收也比聲波的發(fā)射、接收也比較穩(wěn)定，便于實(shí)現(xiàn)檢測(cè)自動(dòng)化，大大提高較穩(wěn)定，便于實(shí)現(xiàn)檢測(cè)自動(dòng)化，大大提高了檢測(cè)速度。液浸法的缺點(diǎn)是當(dāng)耦合層較了檢測(cè)速度。液浸法的缺點(diǎn)是當(dāng)耦合層較厚時(shí)，聲能損失較大。厚時(shí)，聲能損

13、失較大。 另外，自動(dòng)化檢測(cè)還需要相應(yīng)的輔助設(shè)備，另外，自動(dòng)化檢測(cè)還需要相應(yīng)的輔助設(shè)備，有時(shí)是復(fù)雜的機(jī)械設(shè)備和電子設(shè)備，它們對(duì)單一有時(shí)是復(fù)雜的機(jī)械設(shè)備和電子設(shè)備，它們對(duì)單一產(chǎn)品產(chǎn)品(或幾種產(chǎn)品或幾種產(chǎn)品)往往具有很高的檢測(cè)能力，但往往具有很高的檢測(cè)能力，但缺乏靈活性?？傊?，液浸法與直接接觸法各有利缺乏靈活性。總之，液浸法與直接接觸法各有利弊，應(yīng)根據(jù)被檢對(duì)象的具體情況弊，應(yīng)根據(jù)被檢對(duì)象的具體情況(幾何形狀的復(fù)雜幾何形狀的復(fù)雜程度和產(chǎn)品的產(chǎn)量等程度和產(chǎn)品的產(chǎn)量等)， 選用不同的方法。選用不同的方法。 超聲檢測(cè)方法可采用多種檢測(cè)技超聲檢測(cè)方法可采用多種檢測(cè)技術(shù)，每種檢測(cè)技術(shù)在實(shí)施過(guò)程中，都術(shù)，每種檢測(cè)

14、技術(shù)在實(shí)施過(guò)程中，都有其需要考慮的特殊問(wèn)題，其檢測(cè)過(guò)有其需要考慮的特殊問(wèn)題，其檢測(cè)過(guò)程也各有特點(diǎn)。程也各有特點(diǎn)。 但各種超聲檢測(cè)技術(shù)但各種超聲檢測(cè)技術(shù)又都存在著通用的技術(shù)問(wèn)題又都存在著通用的技術(shù)問(wèn)題 試件的準(zhǔn)備。試件的準(zhǔn)備。 檢測(cè)條件的確定，包括超聲波檢測(cè)檢測(cè)條件的確定，包括超聲波檢測(cè) 儀、探頭、試塊等的選擇。儀、探頭、試塊等的選擇。 檢測(cè)儀器的調(diào)整。檢測(cè)儀器的調(diào)整。 掃查。掃查。 缺陷的評(píng)定。缺陷的評(píng)定。 結(jié)果記錄與報(bào)告的編寫(xiě)結(jié)果記錄與報(bào)告的編寫(xiě)。 為了提高檢測(cè)結(jié)果的可靠性，應(yīng)對(duì)受檢件的材料牌號(hào)、性能，制造方法和工藝特點(diǎn)，影響其使用性能的缺陷種類及形成原因、缺陷的最大可能取向及大小、受檢部位

15、受力狀態(tài)及檢收標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行了解。 所有受檢件一般在正式機(jī)加工之前，經(jīng)目視檢驗(yàn)合格后進(jìn)行。對(duì)接觸法而言，表面粗糙度滿足一定要求。必要時(shí)應(yīng)通過(guò)添加專門(mén)的加工工序，采用經(jīng)批準(zhǔn)的加工方法準(zhǔn)備探傷表面。 入射方向的選擇應(yīng)使聲束中心線入射方向的選擇應(yīng)使聲束中心線與缺陷延伸平面，特別是與最大受力與缺陷延伸平面，特別是與最大受力方向垂直的缺陷面盡可能地接近垂直，方向垂直的缺陷面盡可能地接近垂直，并力求得到缺陷最大信號(hào)。缺陷的最并力求得到缺陷最大信號(hào)。缺陷的最大可能取向應(yīng)根據(jù)結(jié)構(gòu)、工藝特點(diǎn)和大可能取向應(yīng)根據(jù)結(jié)構(gòu)、工藝特點(diǎn)和低倍組織的研究來(lái)判定。低倍組織的研究來(lái)判定。 選擇入射方向還應(yīng)注意到被探工件形選擇入射方向還應(yīng)

16、注意到被探工件形狀和結(jié)構(gòu)可能產(chǎn)生反射或變型信號(hào)，給缺狀和結(jié)構(gòu)可能產(chǎn)生反射或變型信號(hào)，給缺陷的判別造成困難的問(wèn)題。所以，入射方陷的判別造成困難的問(wèn)題。所以，入射方向應(yīng)選擇在不會(huì)出現(xiàn)這些干擾信號(hào)的方向向應(yīng)選擇在不會(huì)出現(xiàn)這些干擾信號(hào)的方向上。上。 根據(jù)確定的入射方向，選擇直探頭法根據(jù)確定的入射方向，選擇直探頭法或是斜探頭法以及斜探頭法的掃查方向?；蚴切碧筋^法以及斜探頭法的掃查方向。 接觸法的探測(cè)面應(yīng)比較規(guī)則，底波法接觸法的探測(cè)面應(yīng)比較規(guī)則，底波法最好應(yīng)有平行的探測(cè)面和底面。考慮到盲最好應(yīng)有平行的探測(cè)面和底面。考慮到盲區(qū)，必要時(shí)應(yīng)從正、反兩面進(jìn)行檢查。當(dāng)區(qū)，必要時(shí)應(yīng)從正、反兩面進(jìn)行檢查。當(dāng)從一面檢查靈

17、敏度不夠時(shí)，亦應(yīng)從正、反從一面檢查靈敏度不夠時(shí)，亦應(yīng)從正、反兩面進(jìn)行檢查。還應(yīng)根據(jù)工件的厚度、形兩面進(jìn)行檢查。還應(yīng)根據(jù)工件的厚度、形狀綜合考慮。狀綜合考慮。 探頭是超聲檢測(cè)的重要工具之一，探頭的種類很多，結(jié)構(gòu)型式也不一樣。檢測(cè)前應(yīng)根據(jù)被檢對(duì)象的形狀、衰減情況和技術(shù)要求來(lái)選擇探頭。探頭的選擇包括選擇探頭型式、頻率、晶片尺寸和斜探頭的折射角(K值)等。 常用的探頭型式有縱波直探頭、橫波常用的探頭型式有縱波直探頭、橫波斜探頭、表面波探頭、雙晶探頭、聚焦探斜探頭、表面波探頭、雙晶探頭、聚焦探頭等。其選擇主要取決于所選擇的探傷方頭等。其選擇主要取決于所選擇的探傷方法。一般根據(jù)工件的形狀和可能出現(xiàn)缺陷法。

18、一般根據(jù)工件的形狀和可能出現(xiàn)缺陷的部位、方向等條件來(lái)選擇探傷方法，一的部位、方向等條件來(lái)選擇探傷方法，一旦方法確定，應(yīng)采用什么型式的探頭也就旦方法確定，應(yīng)采用什么型式的探頭也就確定了。確定了。 例如鍛件、鋼板的探傷主要探測(cè)平行于鍛壓例如鍛件、鋼板的探傷主要探測(cè)平行于鍛壓（軋制）面的夾層、折疊等缺陷，探傷方法選擇（軋制）面的夾層、折疊等缺陷，探傷方法選擇縱波垂直探傷法，則探頭一定選用縱波直探頭?？v波垂直探傷法，則探頭一定選用縱波直探頭。 又如焊縫探傷主要探測(cè)與探測(cè)面垂直或成一又如焊縫探傷主要探測(cè)與探測(cè)面垂直或成一定角度的未焊透、未熔合、裂紋等危害性缺陷，定角度的未焊透、未熔合、裂紋等危害性缺陷，

19、探傷方法選擇橫波傾斜入射的探傷方法，探頭一探傷方法選擇橫波傾斜入射的探傷方法，探頭一定選用橫波斜探頭。定選用橫波斜探頭。 表面波探頭、雙晶探頭、液浸聚焦探頭的選表面波探頭、雙晶探頭、液浸聚焦探頭的選擇也都是根據(jù)各自適應(yīng)的探傷方法確定。擇也都是根據(jù)各自適應(yīng)的探傷方法確定。 超聲波檢測(cè)所使用的頻率一般在超聲波檢測(cè)所使用的頻率一般在0.5-10MHz之間，如何選擇，一般應(yīng)考慮以下之間，如何選擇，一般應(yīng)考慮以下因素：因素： 由于波的繞射，使超聲波檢測(cè)靈敏度大約由于波的繞射，使超聲波檢測(cè)靈敏度大約為為2，因此提高頻率，有利于發(fā)現(xiàn)更小，因此提高頻率，有利于發(fā)現(xiàn)更小的缺。的缺。 頻率高，脈沖寬度小，分辨力高

20、，有利于頻率高，脈沖寬度小，分辨力高，有利于區(qū)分相鄰缺陷。區(qū)分相鄰缺陷。 由由arcsin 1.22D可知，頻可知，頻率高，波長(zhǎng)短，則半擴(kuò)散角小，聲束率高，波長(zhǎng)短，則半擴(kuò)散角小，聲束指向性好，能量集中，有利于發(fā)現(xiàn)缺指向性好，能量集中，有利于發(fā)現(xiàn)缺陷并對(duì)缺陷定位。陷并對(duì)缺陷定位。 由由ND24可知，頻率高，波可知，頻率高，波長(zhǎng)短，近場(chǎng)區(qū)長(zhǎng)度大，對(duì)探傷不利。長(zhǎng)短，近場(chǎng)區(qū)長(zhǎng)度大，對(duì)探傷不利。 頻率增加，衰減急劇增加，對(duì)探傷不頻率增加，衰減急劇增加，對(duì)探傷不利。利。 由以上分析可知，頻率的高低對(duì)探由以上分析可知，頻率的高低對(duì)探傷有較大的影響。頻率高，靈敏度和傷有較大的影響。頻率高，靈敏度和分辨力高，指

21、向性好，對(duì)探傷有利。分辨力高，指向性好，對(duì)探傷有利。但頻率高，近場(chǎng)區(qū)長(zhǎng)度大，衰減大，但頻率高，近場(chǎng)區(qū)長(zhǎng)度大，衰減大，又對(duì)探傷不利。實(shí)際探傷中要全面分又對(duì)探傷不利。實(shí)際探傷中要全面分析考慮各方面的因素，合理選擇頻率。析考慮各方面的因素，合理選擇頻率。一般在保證探傷靈敏度的前提下盡可一般在保證探傷靈敏度的前提下盡可能選用較低的頻率。能選用較低的頻率。 對(duì)于晶粒細(xì)的鍛件、軋制件和焊對(duì)于晶粒細(xì)的鍛件、軋制件和焊接件等，一般選用較高的頻率，常用接件等，一般選用較高的頻率，常用2.55.0MHz。對(duì)晶粒較粗大的鑄件、。對(duì)晶粒較粗大的鑄件、奧氏體鋼等宜選用較低的頻率，常用奧氏體鋼等宜選用較低的頻率，常用0.

22、52.5MHz。如果頻率過(guò)高，就會(huì)。如果頻率過(guò)高，就會(huì)引起嚴(yán)重衰減，示波屏上出現(xiàn)林狀回引起嚴(yán)重衰減，示波屏上出現(xiàn)林狀回波，信噪比下降，甚至無(wú)法探傷。波，信噪比下降，甚至無(wú)法探傷。 由由arcsin 1.22D可知，晶片尺可知，晶片尺寸增加，半擴(kuò)散角減少，波束指向性變好，寸增加，半擴(kuò)散角減少，波束指向性變好，超聲波能量集中，對(duì)探傷有利。超聲波能量集中，對(duì)探傷有利。 由由N D2 4可可 ，晶片尺寸增加，近，晶片尺寸增加，近場(chǎng)區(qū)長(zhǎng)度迅速增加，對(duì)探傷不利。場(chǎng)區(qū)長(zhǎng)度迅速增加，對(duì)探傷不利。 晶片尺寸大，輻射的超聲波能量大，晶片尺寸大，輻射的超聲波能量大，探頭未擴(kuò)散區(qū)掃查范圍大，遠(yuǎn)場(chǎng)掃查范圍探頭未擴(kuò)散區(qū)掃

23、查范圍大，遠(yuǎn)場(chǎng)掃查范圍相對(duì)變小，發(fā)現(xiàn)遠(yuǎn)距離缺陷能力增強(qiáng)。相對(duì)變小，發(fā)現(xiàn)遠(yuǎn)距離缺陷能力增強(qiáng)。 以上分析說(shuō)明晶片大小對(duì)聲束指向性，以上分析說(shuō)明晶片大小對(duì)聲束指向性，近場(chǎng)區(qū)長(zhǎng)度、近距離掃查范圍和遠(yuǎn)距離缺近場(chǎng)區(qū)長(zhǎng)度、近距離掃查范圍和遠(yuǎn)距離缺陷檢出能力有較大的影響。實(shí)際探傷中，陷檢出能力有較大的影響。實(shí)際探傷中，探傷面積范圍大的工件時(shí)，為了提高探傷探傷面積范圍大的工件時(shí)，為了提高探傷效率宜選用大晶片探頭。探傷厚度大的工效率宜選用大晶片探頭。探傷厚度大的工件時(shí)，為了有效地發(fā)現(xiàn)遠(yuǎn)距離的缺陷宜選件時(shí)，為了有效地發(fā)現(xiàn)遠(yuǎn)距離的缺陷宜選用大晶片探頭。探傷小型工件時(shí)，為了提用大晶片探頭。探傷小型工件時(shí)，為了提高缺陷定

24、位量精度宜選用小晶片探頭。探高缺陷定位量精度宜選用小晶片探頭。探傷表面不太平整，曲率較大的工件時(shí)，為傷表面不太平整，曲率較大的工件時(shí)，為了減少耦合損失宜選用小晶片探頭。了減少耦合損失宜選用小晶片探頭。 對(duì)于探測(cè)除焊縫以外的工件（例如鍛件、鋼管等），宜采用折射角為 40左右的橫波斜探頭，因?yàn)橛糜袡C(jī)玻璃斜探頭探傷鋼制工件，折射角40(K0.84)左右時(shí)，聲壓往復(fù)透射率最高，即探傷靈敏度最高；缺陷距探測(cè)面深度相同的情況下，折射角小，聲程短，有利于缺陷的探測(cè)。 一般市場(chǎng)上出售的一般市場(chǎng)上出售的A型脈沖反射式超聲型脈沖反射式超聲波檢測(cè)儀已具備一些基本功能，其基本性波檢測(cè)儀已具備一些基本功能，其基本性能參

25、數(shù)能參數(shù)(垂直線性、水平線性等垂直線性、水平線性等)也能滿足通也能滿足通常超聲檢測(cè)的要求。對(duì)于給定的任務(wù)，在常超聲檢測(cè)的要求。對(duì)于給定的任務(wù)，在選擇超聲波檢測(cè)儀時(shí)，主要考慮的是該任選擇超聲波檢測(cè)儀時(shí)，主要考慮的是該任務(wù)的特殊要求，可從以下幾方面進(jìn)行考慮：務(wù)的特殊要求，可從以下幾方面進(jìn)行考慮： 對(duì)于定位要求高的情況，應(yīng)選擇水平線性誤對(duì)于定位要求高的情況，應(yīng)選擇水平線性誤差小的儀器。差小的儀器。 對(duì)于定量要求高的情況，應(yīng)選擇垂直線性好，對(duì)于定量要求高的情況，應(yīng)選擇垂直線性好，衰減器精度高的儀器。衰減器精度高的儀器。 對(duì)于大型零件的探傷，應(yīng)選擇靈敏度余量高、對(duì)于大型零件的探傷，應(yīng)選擇靈敏度余量高、信

26、噪比高、功率大的儀器。信噪比高、功率大的儀器。 為了有效地發(fā)現(xiàn)近表面缺陷和區(qū)分相鄰缺陷，為了有效地發(fā)現(xiàn)近表面缺陷和區(qū)分相鄰缺陷，應(yīng)選擇盲區(qū)小、分辨力好的儀器。應(yīng)選擇盲區(qū)小、分辨力好的儀器。 對(duì)于室外現(xiàn)場(chǎng)探傷，應(yīng)選擇重量輕，示波屏對(duì)于室外現(xiàn)場(chǎng)探傷，應(yīng)選擇重量輕，示波屏亮度好，抗干擾能力強(qiáng)的攜帶式儀器。亮度好，抗干擾能力強(qiáng)的攜帶式儀器。 根據(jù)所探對(duì)象要考慮的問(wèn)題根據(jù)所探對(duì)象要考慮的問(wèn)題 生產(chǎn)量及是否連續(xù)，確定選擇自動(dòng)探傷儀生產(chǎn)量及是否連續(xù)，確定選擇自動(dòng)探傷儀或手工探傷儀；或手工探傷儀； 對(duì)于自動(dòng)探傷儀，根據(jù)被檢對(duì)象情況選擇對(duì)于自動(dòng)探傷儀，根據(jù)被檢對(duì)象情況選擇單通道或多通道設(shè)備；單通道或多通道設(shè)備；

27、 對(duì)于手工探傷儀，根據(jù)檢測(cè)現(xiàn)場(chǎng)的位置及對(duì)于手工探傷儀，根據(jù)檢測(cè)現(xiàn)場(chǎng)的位置及條件選擇較大型的探傷儀或是便攜型的探條件選擇較大型的探傷儀或是便攜型的探傷儀；傷儀； 檢測(cè)工作的要求較高，或需要提供較客觀檢測(cè)工作的要求較高，或需要提供較客觀的現(xiàn)場(chǎng)記錄可選擇數(shù)字式超聲波探傷儀。的現(xiàn)場(chǎng)記錄可選擇數(shù)字式超聲波探傷儀。 選擇耦合劑主要考慮以下幾方面的要求：選擇耦合劑主要考慮以下幾方面的要求： 透聲性能好。透聲性能好。 聲阻抗盡量和被探測(cè)材料的聲阻抗相近。聲阻抗盡量和被探測(cè)材料的聲阻抗相近。 有足夠的潤(rùn)濕性、有足夠的潤(rùn)濕性、 適當(dāng)?shù)母街驼扯?。適當(dāng)?shù)母街驼扯取?對(duì)試件無(wú)腐蝕，對(duì)人體無(wú)損害，對(duì)環(huán)境無(wú)污染。對(duì)

28、試件無(wú)腐蝕，對(duì)人體無(wú)損害，對(duì)環(huán)境無(wú)污染。 容易清除，不易變質(zhì)，容易清除，不易變質(zhì)， 價(jià)格便宜，來(lái)源方便。價(jià)格便宜，來(lái)源方便。 常用耦合劑常用耦合劑 超聲波檢測(cè)中常用耦合劑有機(jī)油、變壓器油、甘超聲波檢測(cè)中常用耦合劑有機(jī)油、變壓器油、甘油、水、水玻璃等。油、水、水玻璃等。 （1）耦合層厚度的影響）耦合層厚度的影響 耦合層厚度對(duì)耦合有較大的影響。當(dāng)耦合耦合層厚度對(duì)耦合有較大的影響。當(dāng)耦合劑層厚度小于劑層厚度小于4時(shí)，耦合劑層厚度越薄，時(shí)，耦合劑層厚度越薄，透聲效果越好；當(dāng)耦合劑層厚度為透聲效果越好；當(dāng)耦合劑層厚度為4的的奇數(shù)倍時(shí)，透聲效果差，耦合不好，反射奇數(shù)倍時(shí)，透聲效果差，耦合不好，反射回波低；

29、當(dāng)耦合層厚度為回波低；當(dāng)耦合層厚度為2的整數(shù)倍時(shí)，的整數(shù)倍時(shí)，透聲效果相對(duì)較好，反射回波高。透聲效果相對(duì)較好，反射回波高。 （2）表面粗糙度的影響）表面粗糙度的影響 工件表面粗糙度對(duì)聲耦合有明顯的影響。工件表面粗糙度對(duì)聲耦合有明顯的影響。對(duì)于同一耦合劑，表面粗糙度高，耦合效對(duì)于同一耦合劑，表面粗糙度高，耦合效果差，反射回波低。但粗糙度也不必太低，果差，反射回波低。但粗糙度也不必太低，因?yàn)榇植诙忍停詈闲Ч麩o(wú)明顯增加，因?yàn)榇植诙忍停詈闲Ч麩o(wú)明顯增加，而且使探頭因吸附力大而移動(dòng)困難。一般而且使探頭因吸附力大而移動(dòng)困難。一般要求工件表面粗糙度要求工件表面粗糙度Ra不高于不高于6.3m。 耦合劑

30、的聲阻抗對(duì)耦合效果也有較大的影耦合劑的聲阻抗對(duì)耦合效果也有較大的影響。對(duì)于同一探測(cè)面，聲阻抗低的耦合劑，響。對(duì)于同一探測(cè)面，聲阻抗低的耦合劑，明顯比聲阻抗高的耦合劑透聲效果差，且明顯比聲阻抗高的耦合劑透聲效果差，且隨粗糙度的變差，耦合效果降低得更快。隨粗糙度的變差，耦合效果降低得更快。相反，耦合劑聲阻抗大，耦合效果好，反相反，耦合劑聲阻抗大，耦合效果好，反射回波高，例如表面粗糙度射回波高，例如表面粗糙度Ra100m時(shí)，時(shí)，Z2.4的甘油反射回波比的甘油反射回波比Z1.5的水反射的水反射回波高回波高67dB。 工件表面形狀不同，耦合效果不一樣。因工件表面形狀不同，耦合效果不一樣。因?yàn)槌Ｓ锰筋^表面

31、為平面，與平面工件表面為常用探頭表面為平面，與平面工件表面是整個(gè)面的接觸，因而耦合效果最好；與是整個(gè)面的接觸，因而耦合效果最好；與凸曲面工件的表面接觸為點(diǎn)接觸或線接觸，凸曲面工件的表面接觸為點(diǎn)接觸或線接觸，聲強(qiáng)透射率低；對(duì)于凹曲面，探頭中心不聲強(qiáng)透射率低；對(duì)于凹曲面，探頭中心不與工件表面接觸，因此耦合效果最差。與工件表面接觸，因此耦合效果最差。 不同曲率半徑的耦合效果也不相同，不同曲率半徑的耦合效果也不相同，曲率半徑大，耦合效果好。影響耦合的主曲率半徑大，耦合效果好。影響耦合的主要因素。要因素。 耦合損耗的測(cè)定的一種簡(jiǎn)便方法 從被探工件上截取一塊材料，制作一塊對(duì)比試塊，試塊的上下表面保持原狀態(tài)

32、不加工，寬度與標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的試塊相同其上加工與標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的試塊相同尺寸的孔。 將探頭分別分別置于標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的試塊上和特制的對(duì)比試塊上，對(duì)準(zhǔn)同聲程的孔，將二者孔回波高度都調(diào)至基準(zhǔn)波高，由衰減器讀出其波高差，用dB表示，此dB即為二者耦合損耗差。 在實(shí)際探傷中，當(dāng)調(diào)節(jié)探傷靈敏度用 的試塊與工件表面粗糙度、曲率半徑不同時(shí)，往往由于工件耦合損耗大而使探傷靈敏度降低。為了彌補(bǔ)耦合損耗，必須調(diào)大儀器的增益，即所謂的補(bǔ)償。為了恰當(dāng)?shù)匮a(bǔ)償耦合損耗，應(yīng)首先測(cè)定相對(duì)于試塊，工件表面耦合的損耗值，一般用分貝差表示。 試塊的種類因方法和標(biāo)準(zhǔn)而異，試塊的種類因方法和標(biāo)準(zhǔn)而異，但其但其人工反射體類型不外乎是平底孔、長(zhǎng)橫孔、人工反

33、射體類型不外乎是平底孔、長(zhǎng)橫孔、短橫孔、平底槽、短橫孔、平底槽、V型槽和柱孔等型槽和柱孔等，把它們，把它們作為檢測(cè)對(duì)象中缺陷的比較基準(zhǔn)。作為檢測(cè)對(duì)象中缺陷的比較基準(zhǔn)。 平底孔平底孔 在遠(yuǎn)場(chǎng)時(shí)，平底孔返回聲壓隨其孔徑在遠(yuǎn)場(chǎng)時(shí)，平底孔返回聲壓隨其孔徑和距探頭距離變化的規(guī)律性較好，因此在和距探頭距離變化的規(guī)律性較好，因此在縱波直探頭探傷中幾乎都用平底孔作為評(píng)縱波直探頭探傷中幾乎都用平底孔作為評(píng)價(jià)基準(zhǔn)和參考反射體孔型。價(jià)基準(zhǔn)和參考反射體孔型。 平底孔適用于小于聲束截面且在聲束平底孔適用于小于聲束截面且在聲束垂直方向上有一定投影面積的片狀或體積垂直方向上有一定投影面積的片狀或體積狀缺陷的定量，即所謂定缺

34、陷的平底孔當(dāng)狀缺陷的定量，即所謂定缺陷的平底孔當(dāng)量尺寸。量尺寸?！叭毕莸钠降卓桩?dāng)量尺寸缺陷的平底孔當(dāng)量尺寸”是指在是指在相同探測(cè)條件下缺陷的反射波與同聲程平相同探測(cè)條件下缺陷的反射波與同聲程平底孔回波高度相等時(shí)，所對(duì)應(yīng)的平底孔的底孔回波高度相等時(shí)，所對(duì)應(yīng)的平底孔的尺寸。尺寸。 平底孔的制作要求較高，孔的尺寸要平底孔的制作要求較高，孔的尺寸要精確，孔的垂直度偏差要很小，平底面的精確，孔的垂直度偏差要很小，平底面的光潔度要求很高。光潔度要求很高。 孔長(zhǎng)大于聲束直徑的圓柱孔稱為長(zhǎng)橫孔。當(dāng)長(zhǎng)橫孔貫通試塊時(shí)又可稱為橫通孔。長(zhǎng)橫孔廣泛于焊縫的超聲波探傷，其原因有三： 焊縫中出現(xiàn)的缺陷多為長(zhǎng)條形，長(zhǎng)橫孔的反

35、射規(guī)律與其接近； 圓柱面具有各向?qū)ΨQ性，能適應(yīng)不同角度的斜探頭； 長(zhǎng)橫孔反射聲壓的規(guī)律性較好，利用長(zhǎng)橫孔反射波所作的距離波幅曲線較為光順。 孔長(zhǎng)大于孔徑，但小于聲束直徑的圓柱孔稱為短橫孔。它的反射聲壓變化規(guī)律在近場(chǎng)時(shí)類似于長(zhǎng)橫孔，在遠(yuǎn)場(chǎng)時(shí)接近于平底孔。它也能適應(yīng)不同角度的斜探頭，故有的焊縫超聲波探傷標(biāo)準(zhǔn)中采用了這種孔型作為評(píng)價(jià)基準(zhǔn)和參考反射體。 短橫孔加工難度相對(duì)較大，為克服邊界效應(yīng)，在試塊的側(cè)面還要加工一個(gè)半圓?。▽?shí)際上也只能部分消除邊界效應(yīng)）。這種試塊是我國(guó)獨(dú)有的試塊。 V型槽 鋼管超聲波探傷時(shí)一般采用V型槽作為調(diào)整靈敏度和判傷的基準(zhǔn)。通常是從被探鋼管上截取一段，在管子的內(nèi)外壁各加工一個(gè)V

36、型槽，其張角為 60，深度為管子壁厚的一定百分比（例如管壁厚度的5）。 掃查掃查 在進(jìn)行超聲波檢測(cè)時(shí)，探傷面上探頭在進(jìn)行超聲波檢測(cè)時(shí)，探傷面上探頭與試件的相對(duì)運(yùn)動(dòng)稱為掃查。與試件的相對(duì)運(yùn)動(dòng)稱為掃查。掃查一般考慮兩個(gè)原則，一是保證試件的整個(gè)檢查區(qū)有足夠的聲束覆蓋以避免漏檢；二是掃查過(guò)程中聲束人射方向始終符合所規(guī)定的要求。 1、掃查速度、掃查速度 為使缺陷回波能充分地被探頭接收，并在示波屏上有明顯的顯示或在記錄裝置上能得到明確的記錄，掃查速度V應(yīng)當(dāng)適當(dāng)。通常，這取決于探頭有效尺寸和儀器重復(fù)頻率。探頭有效直徑D愈大，重復(fù)頻率f愈高，掃查速度V可以相應(yīng)高一些。一般標(biāo)準(zhǔn)都規(guī)定掃查速度不得大于150mms。 掃查過(guò)程中應(yīng)給探頭以適當(dāng)?shù)暮鸵恢碌膲毫?指直接接觸而言)；否則，耦合液厚度會(huì)發(fā)生變化，使探傷靈敏度不穩(wěn)定。 掃查過(guò)程中，探頭的方向應(yīng)嚴(yán)格按照掃查方式的規(guī)定(斜射探頭尤應(yīng)注意)。因?yàn)樘筋^移動(dòng)方向的改變對(duì)于單探頭探傷，將因入射波的方向改變而