《超聲檢測(cè)方法》ppt課件

1、2-2 超聲檢測(cè)方法超聲檢測(cè)方法2-2-1 超聲檢測(cè)用儀器與探頭的選擇超聲檢測(cè)用儀器與探頭的選擇 (1) 儀器選擇儀器選擇 探傷儀器的選擇，應(yīng)從探傷對(duì)象的探傷儀器的選擇，應(yīng)從探傷對(duì)象的資料和缺陷的情況思索，假設(shè)儀器選資料和缺陷的情況思索，假設(shè)儀器選得不正確，不但導(dǎo)致不可靠的探傷結(jié)得不正確，不但導(dǎo)致不可靠的探傷結(jié)果，而且在經(jīng)濟(jì)上也帶來(lái)?yè)p失。果，而且在經(jīng)濟(jì)上也帶來(lái)?yè)p失。 儀器的選擇應(yīng)從選擇最適宜的探頭開(kāi)場(chǎng)，由儀器的選擇應(yīng)從選擇最適宜的探頭開(kāi)場(chǎng)，由于探頭的性能是檢測(cè)缺陷的關(guān)鍵，而探傷安裝于探頭的性能是檢測(cè)缺陷的關(guān)鍵，而探傷安裝本身那么應(yīng)使探頭的性能獲得最充分地發(fā)揚(yáng)。本身那么應(yīng)使探頭的性能獲得最充分地

2、發(fā)揚(yáng)。 在思索探傷操作要求的同時(shí)，還要思索儀器的在思索探傷操作要求的同時(shí)，還要思索儀器的自動(dòng)化程度，同時(shí)思索選擇試塊、輔助工具以自動(dòng)化程度，同時(shí)思索選擇試塊、輔助工具以及耦合介質(zhì)等。及耦合介質(zhì)等。探頭探頭耦合劑耦合劑工件工件缺陷缺陷 超聲波探傷儀是根據(jù)超聲波傳播原理、電聲轉(zhuǎn)超聲波探傷儀是根據(jù)超聲波傳播原理、電聲轉(zhuǎn)換原理和無(wú)線電丈量原理設(shè)計(jì)的，其中運(yùn)用最廣換原理和無(wú)線電丈量原理設(shè)計(jì)的，其中運(yùn)用最廣泛的是脈沖式超聲波探傷儀。泛的是脈沖式超聲波探傷儀。 按照超聲波在兩個(gè)不同聲阻抗介質(zhì)的界面上將按照超聲波在兩個(gè)不同聲阻抗介質(zhì)的界面上將發(fā)生反射，反射能量將取決于界面兩種介質(zhì)聲阻發(fā)生反射，反射能量將取決于

3、界面兩種介質(zhì)聲阻抗的差別大小以及界面的取向和大小?？沟牟顒e大小以及界面的取向和大小。探頭探頭耦合劑耦合劑工件工件缺陷缺陷超聲波超聲波脈沖式超聲波探傷儀主要分為脈沖式超聲波探傷儀主要分為A型顯示和平面顯型顯示和平面顯示兩大類，其中示兩大類，其中A型顯示超聲波探傷儀如圖型顯示超聲波探傷儀如圖熒光屏上縱坐標(biāo)代表反射波幅度，橫坐標(biāo)代表熒光屏上縱坐標(biāo)代表反射波幅度，橫坐標(biāo)代表聲波傳播時(shí)間，以缺陷波的幅度和位置來(lái)確定聲波傳播時(shí)間，以缺陷波的幅度和位置來(lái)確定缺陷的大小和在工件中的位置。缺陷的大小和在工件中的位置。這種儀器具有構(gòu)造簡(jiǎn)單、運(yùn)用方便和適用面廣這種儀器具有構(gòu)造簡(jiǎn)單、運(yùn)用方便和適用面廣等許多優(yōu)點(diǎn)，因此

4、在目前運(yùn)用最為廣泛，在我等許多優(yōu)點(diǎn)，因此在目前運(yùn)用最為廣泛，在我國(guó)已構(gòu)成系列產(chǎn)品。國(guó)已構(gòu)成系列產(chǎn)品。 A型顯示超聲探傷儀的缺陷，是難以判別缺陷型顯示超聲探傷儀的缺陷，是難以判別缺陷的幾何外形和缺乏直觀性。的幾何外形和缺乏直觀性。 為了更好地進(jìn)展定量、定位探傷，設(shè)計(jì)了可為了更好地進(jìn)展定量、定位探傷，設(shè)計(jì)了可對(duì)缺陷幾何外形作出判別的儀器，如對(duì)缺陷幾何外形作出判別的儀器，如B型顯示、型顯示、C型顯示、準(zhǔn)三維顯示和超聲透視等。型顯示、準(zhǔn)三維顯示和超聲透視等。B型顯示是一種型顯示是一種可以顯示出工件可以顯示出工件的某一縱斷面的的某一縱斷面的顯示方法，探頭顯示方法，探頭挪動(dòng)間隔作為橫挪動(dòng)間隔作為橫軸，探傷

5、間隔軸，探傷間隔(深深度度)作為縱軸作為縱軸假設(shè)對(duì)應(yīng)于探頭假設(shè)對(duì)應(yīng)于探頭各個(gè)位置的縱向各個(gè)位置的縱向掃查有反射，把掃查有反射，把它作為輝度變化它作為輝度變化顯示，以固定速顯示，以固定速度挪動(dòng)探頭，即度挪動(dòng)探頭，即完成探傷圖形。完成探傷圖形。在在B型顯示中所型顯示中所用示波管的熒光用示波管的熒光屏是由長(zhǎng)余輝熒屏是由長(zhǎng)余輝熒光物質(zhì)組成，當(dāng)光物質(zhì)組成，當(dāng)聲束照射大缺陷聲束照射大缺陷時(shí)，其后面小缺時(shí)，其后面小缺陷和底面反射就陷和底面反射就無(wú)法記錄。無(wú)法記錄。C型顯示是使探頭工型顯示是使探頭工件上縱、橫交替掃件上縱、橫交替掃查，把在探傷間隔查，把在探傷間隔特定范圍內(nèi)的反射特定范圍內(nèi)的反射作為輝度變化的顯

6、作為輝度變化的顯示方式，能得到平示方式，能得到平面的橫截面圖。面的橫截面圖。C型顯示利用探頭型顯示利用探頭在探傷面上的位移在探傷面上的位移與熒光屏上亮點(diǎn)的與熒光屏上亮點(diǎn)的位移同步，工件如位移同步，工件如有缺陷，那么在熒有缺陷，那么在熒光屏上相應(yīng)位置就光屏上相應(yīng)位置就顯示出亮點(diǎn)。顯示出亮點(diǎn)。 早期早期C型顯示的缺陷是只能檢測(cè)出缺陷的長(zhǎng)度型顯示的缺陷是只能檢測(cè)出缺陷的長(zhǎng)度和寬度，不能測(cè)出缺陷埋藏深度，現(xiàn)改用彩色和寬度，不能測(cè)出缺陷埋藏深度，現(xiàn)改用彩色熒光屏顯示，以不同顏色來(lái)表示埋藏深度。熒光屏顯示，以不同顏色來(lái)表示埋藏深度。 C型顯示是很直觀的顯示方法，同時(shí)采用高分型顯示是很直觀的顯示方法，同時(shí)采

7、用高分辨力探頭，主要用于要求高的工件的探傷。辨力探頭，主要用于要求高的工件的探傷。假設(shè)把接納探頭放在假設(shè)把接納探頭放在發(fā)射探頭的對(duì)面，也發(fā)射探頭的對(duì)面，也就是說(shuō)把探頭放在被就是說(shuō)把探頭放在被檢工件的兩側(cè)，那么檢工件的兩側(cè)，那么所得圖象已不是顯示所得圖象已不是顯示的某斷面，而是超聲的某斷面，而是超聲投影面，稱為超聲透投影面，稱為超聲透視。視。 當(dāng)然在獲得當(dāng)然在獲得B型顯示和型顯示和C型顯示的根底上，經(jīng)型顯示的根底上，經(jīng)過(guò)計(jì)算機(jī)信號(hào)處置技術(shù)，可以獲得缺陷圖象的過(guò)計(jì)算機(jī)信號(hào)處置技術(shù)，可以獲得缺陷圖象的準(zhǔn)三維顯示，具有立體籠統(tǒng)。準(zhǔn)三維顯示，具有立體籠統(tǒng)。 選擇探傷安裝時(shí)，首先要思索所要求的探傷條選擇探

8、傷安裝時(shí)，首先要思索所要求的探傷條件如頻率高低。例如，鑄件應(yīng)選用低頻率。要件如頻率高低。例如，鑄件應(yīng)選用低頻率。要探傷安裝能否配合采用高分辨率探頭，能否滿探傷安裝能否配合采用高分辨率探頭，能否滿足高靈敏度探傷的高信噪比要求等。足高靈敏度探傷的高信噪比要求等。(2)探頭選擇探頭選擇 目前運(yùn)用最廣、數(shù)量最多的超聲換能器目前運(yùn)用最廣、數(shù)量最多的超聲換能器是以壓電效應(yīng)為原理的超聲換能器，它未是以壓電效應(yīng)為原理的超聲換能器，它未來(lái)自發(fā)射電路的電脈沖加到壓電晶片上，來(lái)自發(fā)射電路的電脈沖加到壓電晶片上，變成同頻率的機(jī)械振動(dòng)，從而向被檢測(cè)對(duì)變成同頻率的機(jī)械振動(dòng)，從而向被檢測(cè)對(duì)象輻射出超聲波。象輻射出超聲波。探

9、頭探頭耦合劑耦合劑工件工件缺陷缺陷超聲波超聲波同時(shí)，它又將從聲場(chǎng)中反射回來(lái)的聲信號(hào)轉(zhuǎn)換同時(shí)，它又將從聲場(chǎng)中反射回來(lái)的聲信號(hào)轉(zhuǎn)換成電信號(hào)，送入接納、放大電路，變?yōu)榭晒┰诔呻娦盘?hào)，送入接納、放大電路，變?yōu)榭晒┰跓晒馄辽喜炜春团袆e的檢熒光屏上察看和判別的檢 測(cè)信號(hào)。測(cè)信號(hào)。探頭探頭耦合劑耦合劑工件工件缺陷缺陷超聲波超聲波探頭的根本方式是直探頭和斜探頭，直探頭用探頭的根本方式是直探頭和斜探頭，直探頭用于發(fā)射和接納縱波，斜探頭常用的有橫波探頭于發(fā)射和接納縱波，斜探頭常用的有橫波探頭、外表波探頭和板波探頭、外表波探頭和板波探頭 其它各種探頭其它各種探頭(例如聚焦探頭、組合探頭、高例如聚焦探頭、組合探頭、高

10、分辨力探頭和高溫探頭分辨力探頭和高溫探頭)都是它們的變型。都是它們的變型。 探頭的迅速開(kāi)展給人們留下了深化的印象，使探頭的迅速開(kāi)展給人們留下了深化的印象，使人們充分認(rèn)識(shí)到探頭雖小，但它集中了大量聲人們充分認(rèn)識(shí)到探頭雖小，但它集中了大量聲學(xué)中的根本問(wèn)題。學(xué)中的根本問(wèn)題。 例如，探頭中存在吸收衰減、電聲能量轉(zhuǎn)換例如，探頭中存在吸收衰減、電聲能量轉(zhuǎn)換以及多層波傳導(dǎo)傳播等，因此它是探傷儀的主以及多層波傳導(dǎo)傳播等，因此它是探傷儀的主體，而不是探傷安裝的附件。體，而不是探傷安裝的附件。在探頭中，最重要的是壓電晶片和阻尼塊在探頭中，最重要的是壓電晶片和阻尼塊(吸收吸收塊塊)，壓電晶片下面的維護(hù)膜也很重要。壓

11、電晶，壓電晶片下面的維護(hù)膜也很重要。壓電晶片是探頭的中心，由壓電資料加工而成，壓電片是探頭的中心，由壓電資料加工而成，壓電資料近年來(lái)開(kāi)展很快，種類繁多。資料近年來(lái)開(kāi)展很快，種類繁多。在超聲檢測(cè)中用得最廣泛的壓電資料是鋯鈦酸在超聲檢測(cè)中用得最廣泛的壓電資料是鋯鈦酸鉛鉛(PZT)，靈敏度高，本錢低和工藝簡(jiǎn)單。其次，靈敏度高，本錢低和工藝簡(jiǎn)單。其次是石英和鈦酸鋇，晶片厚度取決于所需頻率。是石英和鈦酸鋇，晶片厚度取決于所需頻率。吸收塊是對(duì)壓電晶片的振動(dòng)起阻尼作用，目的吸收塊是對(duì)壓電晶片的振動(dòng)起阻尼作用，目的是提高探頭分辨缺陷的才干，常用環(huán)氧樹(shù)脂加是提高探頭分辨缺陷的才干，常用環(huán)氧樹(shù)脂加鎢粉，要求吸收系

12、數(shù)要大，能使聲波散射。鎢粉，要求吸收系數(shù)要大，能使聲波散射。 同時(shí)，吸收塊在接近壓電晶片的地方、其聲同時(shí)，吸收塊在接近壓電晶片的地方、其聲阻抗盡能夠接近壓電晶片的聲阻抗。阻抗盡能夠接近壓電晶片的聲阻抗。 通常是從工藝上采取措施，提高環(huán)氧樹(shù)脂鎢通常是從工藝上采取措施，提高環(huán)氧樹(shù)脂鎢粉吸收塊的聲阻抗值、使之接近壓電晶片，是粉吸收塊的聲阻抗值、使之接近壓電晶片，是制造高分辨力探頭的關(guān)鍵。制造高分辨力探頭的關(guān)鍵。 當(dāng)然采用高阻尼吸收塊將顯著降低超聲檢測(cè)當(dāng)然采用高阻尼吸收塊將顯著降低超聲檢測(cè)的靈敏度，因此應(yīng)視詳細(xì)情況綜合思索這兩方的靈敏度，因此應(yīng)視詳細(xì)情況綜合思索這兩方面的要求。面的要求。 普通來(lái)說(shuō)，由

13、于產(chǎn)生縱波最容易，而且轉(zhuǎn)換效普通來(lái)說(shuō)，由于產(chǎn)生縱波最容易，而且轉(zhuǎn)換效率也高，因此在需求其它波型時(shí)，大都思索首先率也高，因此在需求其它波型時(shí)，大都思索首先獲得縱波，然后用波型轉(zhuǎn)換來(lái)得到其它波形。獲得縱波，然后用波型轉(zhuǎn)換來(lái)得到其它波形。 斜探頭就是采用斜楔對(duì)波型轉(zhuǎn)換的作用原理，斜探頭就是采用斜楔對(duì)波型轉(zhuǎn)換的作用原理，利用縱波在斜楔與工件界面上的波型轉(zhuǎn)換而在工利用縱波在斜楔與工件界面上的波型轉(zhuǎn)換而在工件產(chǎn)生所需的波型。件產(chǎn)生所需的波型。 對(duì)斜探頭來(lái)說(shuō)，除了思索獲得所需的波型及足對(duì)斜探頭來(lái)說(shuō)，除了思索獲得所需的波型及足夠的聲能外，還應(yīng)留意不致由于斜楔的存在而使夠的聲能外，還應(yīng)留意不致由于斜楔的存在而使

14、雜波添加，影響缺陷波形的判別。雜波添加，影響缺陷波形的判別。 必需仔細(xì)設(shè)計(jì)斜楔的外形，使斜楔中由界面反必需仔細(xì)設(shè)計(jì)斜楔的外形，使斜楔中由界面反射回來(lái)的聲能不回到壓電晶片上來(lái)。射回來(lái)的聲能不回到壓電晶片上來(lái)。 斜楔的資料普通都采用有機(jī)玻璃，在斜楔的某斜楔的資料普通都采用有機(jī)玻璃，在斜楔的某些部位增填吸收資料，以便把從斜楔與工件界面些部位增填吸收資料，以便把從斜楔與工件界面反射回來(lái)的雜波盡能夠吸收掉。反射回來(lái)的雜波盡能夠吸收掉。雙晶探頭，由兩塊分別發(fā)射和接超聲波的晶片雙晶探頭，由兩塊分別發(fā)射和接超聲波的晶片所組成。雙晶斜探頭的構(gòu)造，透聲楔分為兩部所組成。雙晶斜探頭的構(gòu)造，透聲楔分為兩部分，中間設(shè)有

15、隔聲層。分，中間設(shè)有隔聲層。透聲楔上放置晶片的斜面，除具有斜探頭的入透聲楔上放置晶片的斜面，除具有斜探頭的入射角外，還有對(duì)稱傾角射角外，還有對(duì)稱傾角(普通普通=4o10o)。雙晶探頭采用收發(fā)分別的兩塊晶片，消除了有雙晶探頭采用收發(fā)分別的兩塊晶片，消除了有機(jī)玻璃與工件界面上的反射雜波，始脈沖不能機(jī)玻璃與工件界面上的反射雜波，始脈沖不能進(jìn)入接納放大器，盲區(qū)減小，可以發(fā)現(xiàn)近外表進(jìn)入接納放大器，盲區(qū)減小，可以發(fā)現(xiàn)近外表缺陷。缺陷。 雙晶探頭具有聚焦雙晶探頭具有聚焦作用，其聲場(chǎng)主聲束作用，其聲場(chǎng)主聲束軸線相交于軸線相交于Q點(diǎn)。點(diǎn)。 在由在由a，b， c、d 點(diǎn)點(diǎn)構(gòu)成菱形區(qū)，是檢測(cè)構(gòu)成菱形區(qū)，是檢測(cè)靈敏度

16、較高的部位。靈敏度較高的部位。 檢測(cè)靈敏度隨深度改檢測(cè)靈敏度隨深度改動(dòng)，動(dòng)，b到到Q逐漸升高，逐漸升高，Q到到d逐漸降低，逐漸降低，Q點(diǎn)點(diǎn)的靈敏度最高。的靈敏度最高。多分量換觸器同時(shí)產(chǎn)生和接納多分量換觸器同時(shí)產(chǎn)生和接納2個(gè)以上信號(hào)，例個(gè)以上信號(hào)，例如如2分量換能器可以產(chǎn)生和接納一個(gè)縱波和一個(gè)分量換能器可以產(chǎn)生和接納一個(gè)縱波和一個(gè)橫波分量，或兩個(gè)相互垂直的橫波分量。橫波分量，或兩個(gè)相互垂直的橫波分量。3分量換能器可以產(chǎn)生和接納一個(gè)縱波分量和兩分量換能器可以產(chǎn)生和接納一個(gè)縱波分量和兩個(gè)相互垂直的橫波分量。多分量換能器的任務(wù)個(gè)相互垂直的橫波分量。多分量換能器的任務(wù)原理如下圖。原理如下圖。多分量換能器

17、用于聲發(fā)射檢測(cè)和應(yīng)力測(cè)試。包多分量換能器用于聲發(fā)射檢測(cè)和應(yīng)力測(cè)試。包括縱波括縱波-橫波橫波(L-T)二分量、橫波二分量、橫波-橫波橫波(T-T)二分二分量、縱波量、縱波-橫波橫波-橫波橫波(L-T-T)三分量換能器。三分量換能器。箭頭和箭頭和 為晶片為晶片2的振動(dòng)方向，的振動(dòng)方向， 和和為信號(hào)電為信號(hào)電極的極性。由于晶片之間不能共用信號(hào)線，彼極的極性。由于晶片之間不能共用信號(hào)線，彼此之間采用了隔離層此之間采用了隔離層(G)，其中，其中G1為背襯。為背襯。有時(shí)需求不同入射角，可采用可變角度探頭。例有時(shí)需求不同入射角，可采用可變角度探頭。例如在板波探傷中，為選擇適宜板波，采用變角度如在板波探傷中，

18、為選擇適宜板波，采用變角度探頭。圖是幾種可變角度探頭的構(gòu)造原理。探頭。圖是幾種可變角度探頭的構(gòu)造原理。圖圖a經(jīng)過(guò)轉(zhuǎn)動(dòng)上面楔塊來(lái)改動(dòng)入射角，缺陷是沒(méi)經(jīng)過(guò)轉(zhuǎn)動(dòng)上面楔塊來(lái)改動(dòng)入射角，缺陷是沒(méi)有吸收塊。圖有吸收塊。圖b缺陷是當(dāng)改動(dòng)入射角時(shí)探頭入射缺陷是當(dāng)改動(dòng)入射角時(shí)探頭入射點(diǎn)、折射角和在透聲楔內(nèi)聲程改動(dòng)。圖點(diǎn)、折射角和在透聲楔內(nèi)聲程改動(dòng)。圖c缺陷是缺陷是在透聲楔內(nèi)聲程較大、衰減大、靈敏度下降。在透聲楔內(nèi)聲程較大、衰減大、靈敏度下降。 近年來(lái)出現(xiàn)了一種新型薄膜探頭，用高聚合物近年來(lái)出現(xiàn)了一種新型薄膜探頭，用高聚合物壓電薄膜制造，適用于任何外形的工件。壓電薄膜制造，適用于任何外形的工件。 該探頭具有良好的

19、寬頻帶特性，高壓電常數(shù)，該探頭具有良好的寬頻帶特性，高壓電常數(shù)，密度小，特性阻抗小，加工性好，性能穩(wěn)定。密度小，特性阻抗小，加工性好，性能穩(wěn)定。 其缺陷是靈敏度偏低，加工難度較大。其缺陷是靈敏度偏低，加工難度較大。 探頭的主要目的除頻率外，還有檢測(cè)靈敏度探頭的主要目的除頻率外，還有檢測(cè)靈敏度和分辨力，檢測(cè)靈敏度是指探頭與探傷儀配合和分辨力，檢測(cè)靈敏度是指探頭與探傷儀配合起來(lái)，在最大深度上發(fā)現(xiàn)最小缺陷的才干、它起來(lái)，在最大深度上發(fā)現(xiàn)最小缺陷的才干、它與探頭的換能特性有關(guān)，輻射效率高、接納靈與探頭的換能特性有關(guān)，輻射效率高、接納靈敏度高的探頭的檢測(cè)靈敏度高。敏度高的探頭的檢測(cè)靈敏度高。 輻射面積愈

20、大、檢測(cè)靈敏度愈高。輻射面積愈大、檢測(cè)靈敏度愈高。檢測(cè)分辨才干可分為橫向分辨率和縱向分檢測(cè)分辨才干可分為橫向分辨率和縱向分辨率，縱向分辨力是指聲波傳播方向?qū)蓚€(gè)相辨率，縱向分辨力是指聲波傳播方向?qū)蓚€(gè)相鄰缺陷的分辨才干。脈沖愈窄那么分辨才干愈鄰缺陷的分辨才干。脈沖愈窄那么分辨才干愈高，頻率愈高那么分辨才干愈高，靈敏度愈高高，頻率愈高那么分辨才干愈高，靈敏度愈高那么分辨力愈低。那么分辨力愈低。 橫向分辨力是指?jìng)鞑シ较蛏蠈?duì)兩個(gè)并排缺陷橫向分辨力是指?jìng)鞑シ较蛏蠈?duì)兩個(gè)并排缺陷的分辨才干，探傷用聲束愈窄、頻率愈高、那的分辨才干，探傷用聲束愈窄、頻率愈高、那么橫向分辨力愈高。么橫向分辨力愈高。 上述分析知

21、，探頭頻率和頻率特性以及輻射上述分析知，探頭頻率和頻率特性以及輻射特性，對(duì)超聲檢測(cè)均有很大的影響。特性，對(duì)超聲檢測(cè)均有很大的影響。 要探出以任何方式及任何位置上的缺陷，要求要探出以任何方式及任何位置上的缺陷，要求探頭的聲場(chǎng)可以以同樣的靈敏度覆蓋試件的最大探頭的聲場(chǎng)可以以同樣的靈敏度覆蓋試件的最大范圍。但指向角大時(shí)檢測(cè)靈敏度降低。范圍。但指向角大時(shí)檢測(cè)靈敏度降低。 高強(qiáng)度細(xì)聲束的探頭能探出小缺陷，但是探傷高強(qiáng)度細(xì)聲束的探頭能探出小缺陷，但是探傷的范圍非常小，同時(shí)能探出的缺陷也只限于其反的范圍非常小，同時(shí)能探出的缺陷也只限于其反射面接近垂直于聲束中心軸上的缺陷，用這種探射面接近垂直于聲束中心軸上的

22、缺陷，用這種探頭必需用比較小的掃查間隔。頭必需用比較小的掃查間隔。即使如此，仍有漏檢的缺陷。很明顯，只需犧牲即使如此，仍有漏檢的缺陷。很明顯，只需犧牲檢查速度才干提高檢測(cè)靈敏度。檢查速度才干提高檢測(cè)靈敏度。 大多數(shù)探頭直徑為大多數(shù)探頭直徑為540mm，直徑大于，直徑大于40mm時(shí)，由于很難獲得與之對(duì)應(yīng)的平坦接觸面，故不時(shí)，由于很難獲得與之對(duì)應(yīng)的平坦接觸面，故不適于大部分檢測(cè)。適于大部分檢測(cè)。 直徑小于直徑小于5mm時(shí)，靈敏度顯著下降，這是由于時(shí)，靈敏度顯著下降，這是由于近場(chǎng)區(qū)底波高度與換能器面積成正比，而遠(yuǎn)場(chǎng)區(qū)近場(chǎng)區(qū)底波高度與換能器面積成正比，而遠(yuǎn)場(chǎng)區(qū)與換能器面積的平方成正比。與換能器面積的平

23、方成正比。 一個(gè)良好的超聲換能器，應(yīng)該在遠(yuǎn)場(chǎng)區(qū)具有一個(gè)良好的超聲換能器，應(yīng)該在遠(yuǎn)場(chǎng)區(qū)具有良好的靈敏度，而在近場(chǎng)區(qū)那么具有良好的分良好的靈敏度，而在近場(chǎng)區(qū)那么具有良好的分辨力，但兩者往往是矛盾的。辨力，但兩者往往是矛盾的。 選擇探頭時(shí)，應(yīng)思索不同的探傷對(duì)象。外形選擇探頭時(shí)，應(yīng)思索不同的探傷對(duì)象。外形復(fù)雜工件，選用直徑復(fù)雜工件，選用直徑10mm和和5mm小振子探頭。小振子探頭。 厚壁大件選擇頻率低、直徑厚壁大件選擇頻率低、直徑20mm探頭。薄探頭。薄壁件那么相反，可采用分割式探頭。大衰減資壁件那么相反，可采用分割式探頭。大衰減資料選用頻率低、脈沖窄、直徑料選用頻率低、脈沖窄、直徑20mm探頭。探頭

24、。 選擇探頭時(shí)，對(duì)缺陷的情況應(yīng)做思索。選擇探頭時(shí)，對(duì)缺陷的情況應(yīng)做思索。 超聲波束軸線要盡能夠與缺陷主要擴(kuò)展方向超聲波束軸線要盡能夠與缺陷主要擴(kuò)展方向正交，用斜角探傷時(shí)、要選擇適宜的折射角。正交，用斜角探傷時(shí)、要選擇適宜的折射角。 根據(jù)缺陷在工件中的大致位置選擇適宜的頻根據(jù)缺陷在工件中的大致位置選擇適宜的頻率與振子尺寸。率與振子尺寸。例如，近外表缺陷，可選用分割式探頭。例如，近外表缺陷，可選用分割式探頭。薄工件，要用高分辨力探頭。薄工件，要用高分辨力探頭。為了不漏檢，散亂的缺陷要選用較低的頻率。為了不漏檢，散亂的缺陷要選用較低的頻率。固定缺陷位置的水浸探傷，要選用聚焦探頭。固定缺陷位置的水浸探

25、傷，要選用聚焦探頭。對(duì)微小缺陷，普通采用高頻探頭。對(duì)微小缺陷，普通采用高頻探頭。 頻率上限由衰減大小決議，下限那么由檢測(cè)頻率上限由衰減大小決議，下限那么由檢測(cè)靈敏度、脈沖寬度和聲束指向性決議。靈敏度、脈沖寬度和聲束指向性決議。 對(duì)橫波斜探頭來(lái)說(shuō)，為了使工件中的折射角對(duì)橫波斜探頭來(lái)說(shuō)，為了使工件中的折射角度范圍能覆蓋到度范圍能覆蓋到90o，探頭斜楔中的聲速應(yīng)小，探頭斜楔中的聲速應(yīng)小于工件中的聲速。于工件中的聲速。 普通斜探頭主要用于橫波，因此設(shè)計(jì)時(shí)要求普通斜探頭主要用于橫波，因此設(shè)計(jì)時(shí)要求斜楔中的縱波速度小于工件中的橫波速度。斜楔中的縱波速度小于工件中的橫波速度。 對(duì)鋼來(lái)說(shuō)常用有機(jī)玻璃或聚乙烯做

26、斜楔。斜對(duì)鋼來(lái)說(shuō)常用有機(jī)玻璃或聚乙烯做斜楔。斜楔采用有機(jī)玻璃的另一個(gè)優(yōu)點(diǎn)是，具有明顯的楔采用有機(jī)玻璃的另一個(gè)優(yōu)點(diǎn)是，具有明顯的衰減特性，有利于消除干擾反射波。衰減特性，有利于消除干擾反射波。 折射角為折射角為45o70o的斜探頭，由于干擾反射的斜探頭，由于干擾反射波引起的費(fèi)事最少，而且在這個(gè)角度范圍內(nèi)的波引起的費(fèi)事最少，而且在這個(gè)角度范圍內(nèi)的一切換能器具有大致一樣的靈敏度，換能器的一切換能器具有大致一樣的靈敏度，換能器的方向特征也不失真，因此運(yùn)用最廣。方向特征也不失真，因此運(yùn)用最廣。 斜楔的存在對(duì)壓電晶片的振動(dòng)可起到一定的斜楔的存在對(duì)壓電晶片的振動(dòng)可起到一定的阻尼作用，而且即使脈沖繼續(xù)時(shí)間較長(zhǎng)

27、，普通阻尼作用，而且即使脈沖繼續(xù)時(shí)間較長(zhǎng)，普通也不會(huì)超越在斜楔內(nèi)的傳播時(shí)間，因此晶片反也不會(huì)超越在斜楔內(nèi)的傳播時(shí)間，因此晶片反面往往不再附加吸收塊。面往往不再附加吸收塊。 為了防止斜楔內(nèi)回波影響缺陷回波的識(shí)別或?yàn)榱朔乐剐毙▋?nèi)回波影響缺陷回波的識(shí)別或近外表缺陷的發(fā)現(xiàn)，需在斜楔的頂面和端面粘近外表缺陷的發(fā)現(xiàn)，需在斜楔的頂面和端面粘加吸聲資料，以消除楔內(nèi)回波。加吸聲資料，以消除楔內(nèi)回波。 (3) 探頭與儀器的連結(jié)探頭與儀器的連結(jié) 探頭用高頻電纜與探傷儀相連結(jié)，為消探頭用高頻電纜與探傷儀相連結(jié)，為消除外來(lái)電波對(duì)探頭鼓勵(lì)脈沖及回波脈沖的除外來(lái)電波對(duì)探頭鼓勵(lì)脈沖及回波脈沖的影響，并防止這種高頻脈沖以電波方

28、式向影響，并防止這種高頻脈沖以電波方式向外輻射，常采用同軸電纜連結(jié)。外輻射，常采用同軸電纜連結(jié)。2-2-2 試塊的選用試塊的選用 脈沖反射法超聲探傷根本的測(cè)定對(duì)象脈沖反射法超聲探傷根本的測(cè)定對(duì)象，是反射源反射波的位置及其大小，是反射源反射波的位置及其大小，測(cè)定其絕對(duì)值比較困難，實(shí)踐上都是測(cè)定其絕對(duì)值比較困難，實(shí)踐上都是采用與知量相比較的方法來(lái)確定被檢采用與知量相比較的方法來(lái)確定被檢物情況。物情況。 超聲檢測(cè)對(duì)缺陷的定量主要以試塊為比較的根超聲檢測(cè)對(duì)缺陷的定量主要以試塊為比較的根據(jù)，通常把被檢物中的缺陷反射聲壓的聲源位置據(jù)，通常把被檢物中的缺陷反射聲壓的聲源位置與試塊中規(guī)那么反射體與試塊中規(guī)那么

29、反射體(如平底孔、橫通孔等如平底孔、橫通孔等)的的反射聲壓的聲源位置相比，稱為當(dāng)量法。反射聲壓的聲源位置相比，稱為當(dāng)量法。 常用試塊來(lái)確定適宜的探傷方法，來(lái)確定和調(diào)常用試塊來(lái)確定適宜的探傷方法，來(lái)確定和調(diào)整探傷儀的測(cè)定范圍、檢驗(yàn)儀器和探頭的性能以整探傷儀的測(cè)定范圍、檢驗(yàn)儀器和探頭的性能以 及確定探傷靈敏度和評(píng)價(jià)缺陷大小。及確定探傷靈敏度和評(píng)價(jià)缺陷大小。 試塊主要可分兩種：即規(guī)范試塊試塊主要可分兩種：即規(guī)范試塊(簡(jiǎn)稱簡(jiǎn)稱STB)和和參考試塊參考試塊(簡(jiǎn)稱簡(jiǎn)稱RB)。 規(guī)范試塊的材質(zhì)、外形、幾何尺寸及性能等規(guī)范試塊的材質(zhì)、外形、幾何尺寸及性能等是由有關(guān)技術(shù)權(quán)威機(jī)關(guān)規(guī)定的，用以測(cè)試探傷是由有關(guān)技術(shù)權(quán)

30、威機(jī)關(guān)規(guī)定的，用以測(cè)試探傷儀的性能、調(diào)整靈敏度和時(shí)間的測(cè)定范圍。儀的性能、調(diào)整靈敏度和時(shí)間的測(cè)定范圍。 例如國(guó)際規(guī)范試塊例如國(guó)際規(guī)范試塊IIW、IIW2，我國(guó)規(guī)范試，我國(guó)規(guī)范試塊塊CSK-1B等。等。 超聲波探傷用的規(guī)范試塊的資料均為低碳鎮(zhèn)超聲波探傷用的規(guī)范試塊的資料均為低碳鎮(zhèn)靜鋼，如靜鋼，如20號(hào)鋼，經(jīng)正熾熱處置。號(hào)鋼，經(jīng)正熾熱處置。 參考試塊是針對(duì)特定條件，而設(shè)計(jì)的非規(guī)范參考試塊是針對(duì)特定條件，而設(shè)計(jì)的非規(guī)范試塊，大都采用與被檢測(cè)工件材質(zhì)一樣或類似試塊，大都采用與被檢測(cè)工件材質(zhì)一樣或類似的資料制造。的資料制造。 參考試塊中可以設(shè)置人工缺陷參考試塊中可以設(shè)置人工缺陷(反射體反射體)，或，或者

31、存在自然缺陷，從本質(zhì)上說(shuō)，它與規(guī)范試塊者存在自然缺陷，從本質(zhì)上說(shuō)，它與規(guī)范試塊是一致的。是一致的。超聲波探傷規(guī)超聲波探傷規(guī)范試塊為范試塊為IIW試試塊，如下圖塊，如下圖 IIW試塊是國(guó)際焊接協(xié)會(huì)在試塊是國(guó)際焊接協(xié)會(huì)在1958年確定為用于年確定為用于焊縫超聲探傷用的規(guī)范試塊，由于它是荷蘭人于焊縫超聲探傷用的規(guī)范試塊，由于它是荷蘭人于1955年首先提出的，故又名荷蘭試塊。年首先提出的，故又名荷蘭試塊。 用于測(cè)定斜探頭的入射點(diǎn)、折射角、最大靈敏用于測(cè)定斜探頭的入射點(diǎn)、折射角、最大靈敏度、修正時(shí)間軸原點(diǎn)和調(diào)整時(shí)間軸的測(cè)定范圍。度、修正時(shí)間軸原點(diǎn)和調(diào)整時(shí)間軸的測(cè)定范圍。 運(yùn)用直探頭時(shí)，可用來(lái)測(cè)定直探頭的

32、分辨率、運(yùn)用直探頭時(shí)，可用來(lái)測(cè)定直探頭的分辨率、盲區(qū)、時(shí)間軸的程度線性，以及調(diào)整時(shí)間軸的測(cè)盲區(qū)、時(shí)間軸的程度線性，以及調(diào)整時(shí)間軸的測(cè)定范圍等。定范圍等。 IIW2試塊如下圖試塊如下圖， 是 國(guó) 際 焊 接 學(xué)， 是 國(guó) 際 焊 接 學(xué)1974年經(jīng)過(guò)的規(guī)范年經(jīng)過(guò)的規(guī)范試塊。試塊。 其優(yōu)點(diǎn)是容易加其優(yōu)點(diǎn)是容易加工，便于攜帶。工，便于攜帶。 我國(guó)我國(guó)GB11345-89規(guī)范引薦該試塊為規(guī)范引薦該試塊為現(xiàn)場(chǎng)校驗(yàn)檢測(cè)靈敏現(xiàn)場(chǎng)校驗(yàn)檢測(cè)靈敏度和時(shí)基線試塊。度和時(shí)基線試塊。 我國(guó)我國(guó)GB11345-89規(guī)范規(guī)定規(guī)范規(guī)定CSK-1B試試塊為新規(guī)范試塊，構(gòu)塊為新規(guī)范試塊，構(gòu)造與造與IIW試塊類似。試塊類似。 它是

33、國(guó)際規(guī)范化組它是國(guó)際規(guī)范化組織織ISO-2400規(guī)范試塊規(guī)范試塊(即即IIW-1型試塊型試塊)的的改動(dòng)型。改動(dòng)型。 在原有在原有CSK-1A根根底上添加了測(cè)試斜探底上添加了測(cè)試斜探頭折射角的刻度面。頭折射角的刻度面。 美國(guó)資料實(shí)驗(yàn)美國(guó)資料實(shí)驗(yàn)學(xué)會(huì)學(xué)會(huì)(ASTM)提出提出了一套鋁合金超了一套鋁合金超聲波規(guī)范試塊。聲波規(guī)范試塊。 這套試塊用鋁這套試塊用鋁合金制造，是由合金制造，是由于不同成分的鋁于不同成分的鋁合金透聲性能根合金透聲性能根本一樣。本一樣。試塊由下述三組組成。試塊由下述三組組成。 1) 根本組，由根本組，由3種不同孔徑、種不同孔徑、8種不同金屬間種不同金屬間隔的隔的8個(gè)試塊組成；個(gè)試塊

34、組成； 2) 面積幅度組，由面積幅度組，由8種不同孔徑、一樣金屬種不同孔徑、一樣金屬間隔的間隔的8個(gè)試塊組成；個(gè)試塊組成； 3) 間隔幅度組，由間隔幅度組，由30種不同金屬間隔、每種不同金屬間隔、每種又有種又有3種不同孔徑的共種不同孔徑的共90個(gè)試塊組成。個(gè)試塊組成。 這套試塊主要用于縱波檢測(cè)，可用于探頭、這套試塊主要用于縱波檢測(cè)，可用于探頭、探傷儀的性能測(cè)試，靈敏度的調(diào)整、和丈量范探傷儀的性能測(cè)試，靈敏度的調(diào)整、和丈量范圍的調(diào)整等。圍的調(diào)整等。2-2-5 超聲檢測(cè)方法分類超聲檢測(cè)方法分類 (1) 脈沖反射法與穿透法脈沖反射法與穿透法 穿透法，在工件兩側(cè)各放一探頭，一穿透法，在工件兩側(cè)各放一探

35、頭，一個(gè)探頭向工件內(nèi)發(fā)射超聲波，另一個(gè)個(gè)探頭向工件內(nèi)發(fā)射超聲波，另一個(gè)探頭接納超聲波探頭接納超聲波當(dāng)工件完好時(shí)，可接納到較強(qiáng)信號(hào)。當(dāng)工件內(nèi)有當(dāng)工件完好時(shí)，可接納到較強(qiáng)信號(hào)。當(dāng)工件內(nèi)有面積大于聲束截面的缺陷時(shí)，聲能被缺陷全部反面積大于聲束截面的缺陷時(shí)，聲能被缺陷全部反射，另一個(gè)探頭完全收不到超聲信號(hào)。射，另一個(gè)探頭完全收不到超聲信號(hào)。穿透法的優(yōu)點(diǎn)是不存在盲區(qū)，聲程衰減少。缺陷穿透法的優(yōu)點(diǎn)是不存在盲區(qū)，聲程衰減少。缺陷是檢測(cè)靈敏度低，不能對(duì)缺陷定位，現(xiàn)場(chǎng)操作不是檢測(cè)靈敏度低，不能對(duì)缺陷定位，現(xiàn)場(chǎng)操作不便，運(yùn)用比較少。便，運(yùn)用比較少。脈沖反射法如下圖，只需采用一個(gè)又發(fā)又收的探脈沖反射法如下圖，只需采

36、用一個(gè)又發(fā)又收的探頭進(jìn)展檢測(cè)。當(dāng)工件完好無(wú)缺陷時(shí)，熒光屏上只頭進(jìn)展檢測(cè)。當(dāng)工件完好無(wú)缺陷時(shí)，熒光屏上只需始脈沖和底波顯示。需始脈沖和底波顯示。工件中有小缺陷時(shí)，在始波和底波之間有缺陷波工件中有小缺陷時(shí)，在始波和底波之間有缺陷波顯示，經(jīng)過(guò)缺陷波在時(shí)基軸上的位置來(lái)確定缺陷顯示，經(jīng)過(guò)缺陷波在時(shí)基軸上的位置來(lái)確定缺陷在工件中位置，缺陷波的高度取決于缺陷大小在工件中位置，缺陷波的高度取決于缺陷大小當(dāng)有缺陷波出觀時(shí)，底波高度下降。當(dāng)工件中有當(dāng)有缺陷波出觀時(shí)，底波高度下降。當(dāng)工件中有大于聲束截面的大缺陷時(shí)，全部聲能被缺陷所反大于聲束截面的大缺陷時(shí)，全部聲能被缺陷所反射，熒光屏上只需始波和缺陷波，底波消逝。射

37、，熒光屏上只需始波和缺陷波，底波消逝。脈沖反射法的優(yōu)點(diǎn)是檢測(cè)靈敏度高，缺陷可以定脈沖反射法的優(yōu)點(diǎn)是檢測(cè)靈敏度高，缺陷可以定位，操作靈敏方便，適用范圍廣，是當(dāng)前國(guó)內(nèi)外位，操作靈敏方便，適用范圍廣，是當(dāng)前國(guó)內(nèi)外運(yùn)用最廣泛的超聲檢測(cè)方法。運(yùn)用最廣泛的超聲檢測(cè)方法。脈沖反射法的缺陷是存在盲區(qū)，對(duì)近外表缺陷的脈沖反射法的缺陷是存在盲區(qū)，對(duì)近外表缺陷的檢測(cè)才干差，當(dāng)缺陷反射面與聲束軸線不垂直時(shí)檢測(cè)才干差，當(dāng)缺陷反射面與聲束軸線不垂直時(shí)容易漏檢，以及往復(fù)聲程的超聲波衰減大。容易漏檢，以及往復(fù)聲程的超聲波衰減大。(2)直接接觸法與液浸法直接接觸法與液浸法接觸法，探頭經(jīng)過(guò)耦合薄層、與工件檢測(cè)接觸法，探頭經(jīng)過(guò)耦合

38、薄層、與工件檢測(cè)面接觸的探傷方法，具有方便、靈敏、耦面接觸的探傷方法，具有方便、靈敏、耦合層薄、聲能損失小等優(yōu)點(diǎn)，運(yùn)用廣泛，合層薄、聲能損失小等優(yōu)點(diǎn)，運(yùn)用廣泛，可用于縱波檢測(cè)、橫波檢測(cè)、外表波檢測(cè)可用于縱波檢測(cè)、橫波檢測(cè)、外表波檢測(cè)和板波檢測(cè)等。和板波檢測(cè)等。探頭探頭耦合劑耦合劑工件工件該方法對(duì)探頭所加壓力大小、耦合層厚薄、接觸該方法對(duì)探頭所加壓力大小、耦合層厚薄、接觸面積大小等影響要素難于支配，以及探頭容易磨面積大小等影響要素難于支配，以及探頭容易磨損、檢測(cè)速度低等缺陷，使其運(yùn)用遭到限制。損、檢測(cè)速度低等缺陷，使其運(yùn)用遭到限制。探頭探頭耦合劑耦合劑工件工件液浸法檢測(cè)，就是在探頭與工件間設(shè)置一層一定液浸法檢測(cè)，就是在探頭與工件間設(shè)置一層一定厚度的液體耦合層，常用水做耦合劑，故又稱水厚度的液體耦合層，常用水做耦合劑，故又稱水浸法檢測(cè)。浸法檢測(cè)。探頭探頭液體液體工件工件液浸法檢測(cè)時(shí)，探頭與工件不發(fā)生直接接觸，既液浸法檢測(cè)時(shí)，探頭與工