第3章超聲波檢測2014

第三章超聲波檢測1超聲波檢測利用超聲波在材料中傳播特性，對工件內(nèi)部質(zhì)量進行檢測；超聲波在均勻介質(zhì)中將直線傳播，當(dāng)遇到異種介質(zhì)超聲波將發(fā)生反射、折射、透射或發(fā)生波型轉(zhuǎn)換等，利用這些波到達超探儀接收到的信號來判斷工件質(zhì)量狀況這就是超聲波檢測。2超聲波檢測主要用于探測試件的內(nèi)部缺陷，它的應(yīng)用十分廣泛。所謂超聲波是指超過人耳聽覺，頻率大于20千赫茲的聲波。用于檢測的超聲波，頻率為0.4～25兆赫茲，其中用得最多的是1～5兆赫茲。在金屬的探測中用的是高頻率的超聲波。這是因為：1、超聲波的指向性好，能形成窄的波束；2、波長短，小的缺陷也能夠較好地反射；3、距離的分辨力好，缺陷的分辨率高。

超聲波探傷方法很多，目前用得最多的是脈沖反射法。31、超聲波的發(fā)生及其性質(zhì)1）超聲波的發(fā)生和接收：超聲波是一種高頻機械波。發(fā)生超聲波探傷用的高頻超聲波用的是壓電換能器。壓電材料主要采用石英、鈦酸鋇、鋯鈦酸鉛和硫酸鋰等。主要是它們具有壓電效應(yīng)，可以將電振動轉(zhuǎn)換成機械振動，也能將機械振動轉(zhuǎn)換成電振動。4１、壓電效應(yīng)１）正壓電效應(yīng)晶體材料在外力拉壓作用下，產(chǎn)生交變電場的效應(yīng)稱為正壓電效應(yīng)。２）負(fù)壓電效應(yīng)晶體材料在交變電場作用下，產(chǎn)生伸縮變形的效應(yīng)稱為負(fù)壓電效應(yīng)。ＡＢ－＋＋—a)石英晶體b)正壓電效應(yīng)c)負(fù)壓電效應(yīng)5要使壓電材料產(chǎn)生超聲波，將它切成能在一定頻率下共振的晶片，當(dāng)高頻電壓加到晶片的兩個電極上時，晶片就在厚度方向產(chǎn)生伸縮（振動），這樣就把電振動轉(zhuǎn)換成機械振動了。其發(fā)生的超聲波可傳播到被檢物體中去。反之，將高頻機械振動傳到晶片上時，晶片就被振動，在晶片兩電極之間就產(chǎn)生頻率與超聲波相等、強度與超聲波成正比的高頻電壓，這個高頻電壓經(jīng)放大、檢波、顯示在示波屏上。這就是超聲波的接收。通常在超聲波探傷中只使用一個晶片，這個晶片既作發(fā)射又作接收。62）超聲波的種類：超聲波在介質(zhì)中傳播有不同的方式，波形不同，其振動方式不同，傳播速度也不同。

根據(jù)波動傳播時介質(zhì)質(zhì)點的振動方向相對于波的傳播方向的不同，可將波動分為縱波、橫波、表面波和板波等。

7A、縱波：介質(zhì)中質(zhì)點的振動方向與波的傳播方向互相平行的波。凡能承受拉伸或壓縮應(yīng)力的介質(zhì)都能傳播縱波。8B、橫波：介質(zhì)中質(zhì)點的振動方向與波的傳播方向互相垂直的波。當(dāng)介質(zhì)質(zhì)點受到交變的剪切應(yīng)力作用時，產(chǎn)生切變形變，從而形成橫波。橫波只能在固體介質(zhì)中傳播，不能在液體和氣體介質(zhì)中傳播。9D、板波：在板厚與波長相當(dāng)?shù)谋“逯袀鞑サ牟?。按質(zhì)點的振動方向不同分為SH波和蘭姆波。C、表面波：當(dāng)介質(zhì)表面受到交變應(yīng)力作用時，產(chǎn)生沿介質(zhì)表面?zhèn)鞑サ牟ā？梢砸暈榭v波與橫波的合成。只能在固體介質(zhì)中傳播，不能在液體和氣體介質(zhì)中傳播。10在超聲波探傷中，通常用直探頭來產(chǎn)生縱波，縱波是向探頭接觸面相垂直的方向傳播。橫波通常是用斜探頭來發(fā)生的，斜探頭是將晶片貼在有機玻璃制的斜楔上，晶片振動發(fā)生的縱波在斜楔中前進，在探傷面上發(fā)生折射，聲波斜射入被檢物中。通常折射縱波反射不進入被檢物，只有折射橫波傳入被檢物中。3）探頭：11探頭的種類和結(jié)構(gòu)1)直探頭（縱波探頭）接口外殼電纜線阻尼塊壓電晶片保護膜直探頭用于發(fā)射和接收縱波故又稱縱波探頭。主要用于探測與探測面平行的缺陷。如板材鍛件探傷等。122)斜探頭接口外殼電纜線阻尼塊壓電晶片斜楔斜探頭可分為縱波斜探頭（aL<a1）,橫波斜探頭（aL=a1~aII）和表面波探頭(aL≧aII)橫波斜探頭是利用橫波探傷，主要是用于檢測與探測面垂直或成一定角度的缺陷，如焊接汽輪機葉輪等。表面波探頭當(dāng)入射角大于第二臨界角在工件中產(chǎn)生表面波，主要檢測工件表面缺陷吸聲材料133)雙晶探頭（分割探頭）接口外殼電纜線阻尼塊壓電晶片延時塊隔聲層探傷區(qū)雙晶探頭有兩塊壓電晶片，一塊用于發(fā)射聲波，一塊用于接收聲波。根據(jù)入射角不同分為縱波雙晶探頭和橫波雙晶探頭。優(yōu)點：（1）靈敏度高（2）雜波少盲區(qū)?。?）工件中近場區(qū)小（4）探測范圍可調(diào)雙晶探頭主要用于檢測近表面缺陷。根椐工件因選擇合適的工作頻率、晶片尺寸和探測深度。143)聚焦探頭探傷區(qū)接口外殼電纜線阻尼塊壓電晶片斜楔吸聲材料聲透鏡聚焦區(qū)聚焦探頭分為點聚焦和線聚焦。點聚焦理想焦點為一點，其聲透鏡為球面；線聚焦理想焦點為一條線，其聲透鏡為柱面。15４)可變角探頭可變角探頭入射角可變，轉(zhuǎn)動壓電晶片可使入射角連續(xù)變化，從而實現(xiàn)縱波、橫波、表面波和板波探傷。角度標(biāo)尺接口外殼壓電晶片旋轉(zhuǎn)桿耦合劑保護膜16探頭型號和規(guī)格1)探頭的標(biāo)識探頭的型號標(biāo)識由以下幾部分組成：

基本頻率晶片材料晶片尺寸探頭種類特征基本頻率：探頭的發(fā)射頻率，用阿拉伯?dāng)?shù)字表示，單位為ＭＨｚ晶片材料：用化學(xué)元素縮寫符號表示晶片尺寸：壓電晶片的大小，圓形晶片用直徑表示，矩形用長乘寬表示，單位mm探頭種類：漢語拼音縮寫字母代表示探頭特征：漢語拼音縮寫字母代表示２)舉例2.5

P

13X13

K

25

B

14

ZK值為２K值斜探頭矩形晶片13X13mm鋯鈦酸鉛陶瓷頻率2.5MHz2.5

P

13X13

K

2直探頭圓形晶片直徑為14mm鈦酸鋇陶瓷頻率2.5MHz174）波長：波在一個周期內(nèi)或者說質(zhì)點完成一次振動所經(jīng)過的路程稱為波長。用λ表示，根據(jù)頻率f和波速C的定義，三者有下列關(guān)系：

C=fλ185）超聲場及其特征量：充滿超聲波的空間叫做超聲場，描述超聲場的特征量有聲壓、聲強和聲阻抗。

196）界面的反射和透射：垂直入射時的反射和透射：當(dāng)超聲波垂直地傳到界面上時，一部分超聲波被反射，而剩余的部分就穿透過去，稱為透射.20例如當(dāng)鋼中的超聲波傳到底面遇到空氣界面時，由于空氣與鋼的聲速和密度相差很大，超聲波在界面上接近100%地反射，幾乎完全不會傳到空氣中（只傳約0.002%），而鋼同水接觸時，則有88%的聲能被反射，有12%的聲能穿透進入水中。通過超聲波在界面上反射和透射特性得知，如果探頭與被檢物之間有空氣時，超聲波因在界面上全部被反射而不能進入工件，這就是為什么在探傷時，必須在探頭與工件之間涂機油或甘油等耦合劑的原因。21B、斜射時的反射和折射：當(dāng)超聲波斜射到界面上時，在界面上會產(chǎn)生反射和折射。假如介質(zhì)為液體、氣體時，反射波和折射波只有縱波。當(dāng)斜探頭接觸鋼件時，因為兩者都是固體，所以反射波和折射波都存在縱波和橫波。此時，反射角和折射角是由兩種介質(zhì)中的聲速來決定。折射角的計算公式為：sini1/C1=sinθL/CL2=sinθS/Cs2式中i1入射角；C1入射波聲速；θL縱波折射角；CL2第二介質(zhì)的縱波聲速；θS橫波折射角；Cs2第二介質(zhì)的橫波聲速。22用斜探頭時，從晶片發(fā)出的縱波傳入斜楔后，斜射到探傷面上，如果傳入第二介質(zhì)中同時存在縱波和橫波時，對判別會發(fā)生困難。入射角的角度大于第一臨界角（就是使縱波全部反射，而不進入第二介質(zhì)），使被檢物中只有橫波射入。當(dāng)入射角大于第二臨界角時，第二介質(zhì)中的折射橫波也將不存在，波將沿工件表面?zhèn)鞑ァ＿@就要求縱波的入射角必須在第一臨界角與第二臨界角之間。如斜楔采用有機玻璃（縱波聲速為2.73×103米/秒），被檢材料為鋼（縱波聲速為5.9×103米/秒），則第一臨界角α1=27o36′，第二臨界角α2=57o48′。實際用的折射角范圍為38o～80o。折射角大小也可以用其正切值表示，稱為K值，例如折射角45o的探頭K值為1，K2就是折射角為63.4o的探頭。237）指向性：A、聲波的指向性：聲束集中向一個方向輻射的性質(zhì)，叫做聲波的指向性。探傷采用高頻超聲波，其理由之一就是希望它具有指向性，才便于超聲波探傷發(fā)現(xiàn)缺陷，確定缺陷位置。b晶片aθ0如圖聲束的指向性24晶片發(fā)出的超聲波，其方向在某一個范圍內(nèi)，聲束是不擴散的，可是，發(fā)射到一定程度時，由于晶片的制約力減弱，聲束就擴散了。B、指向角：超聲波探頭的聲場中，在一定角度θ中包含了大部分的超聲波能量，這個角度就叫做指向角（或叫半擴散角）。指向角θ0與超聲波波長λ，晶片直徑D的關(guān)系為：

θ0=arcsin(1.12λ/D)頻率愈高（波長愈短），晶片愈大，則指向角就愈小。b晶片aθ0如圖聲束的指向性258）近場區(qū)與遠場區(qū)：在超聲波探頭的聲場中，按聲壓變化規(guī)律分為近場區(qū)和遠場區(qū)。在近場區(qū)內(nèi)，由于波的干涉效應(yīng)使某些地方聲壓相互干涉而加強，另一些地方相互干涉而減弱，其結(jié)果是聲壓起伏變化很大，出現(xiàn)許多個聲壓極大和極小點。在聲束軸線上最后一個聲壓極大值至聲源的距離稱為近場長度，用N表示。N值大小與晶片直徑D以及波長有關(guān)：

N≈D2/4λ26近場區(qū)內(nèi)探測缺陷在定量上會出現(xiàn)誤差，聲壓極大值處即使小缺陷的回波也可能較高，而聲壓極小值處，有可能發(fā)生較大缺陷的回波較低的情況。因此要避免在近場區(qū)對缺陷定量。聲場中近場區(qū)以外的區(qū)域稱為遠場區(qū)，遠場區(qū)內(nèi)聲束軸線上的聲壓隨距離的增大而降低。272、超聲波檢測的原理：超聲波檢測可以分為超聲波探傷和超聲波測厚，以及超聲波測晶粒度、測應(yīng)力等。在超聲波探傷中，有根據(jù)缺陷的回波和底面的回波進行判斷的脈沖反射法；有根據(jù)缺陷的陰影來判斷缺陷情況的穿透法；還有由被檢物產(chǎn)生駐波來判斷缺陷情況或者判斷板厚的共振法。目前用得最多的方法是脈沖反射法。脈沖反射法在垂直探傷時用縱波，在斜入射探傷時用橫波。把超聲波射入被檢物的一面，然后在同一面接收從缺陷處反射回來的回波，根據(jù)回波情況來判斷缺陷的情況。28超聲波的垂直入射縱波探傷和傾斜入射的橫波探傷是超聲波探傷中兩種主要探傷方法。兩種方法各有用途互為補充，縱波探傷主要能發(fā)現(xiàn)與探測面平行或稍有傾斜的缺陷，主要用于鋼板、鍛件、鑄件的探傷。而傾斜入射的橫波探傷，主要能發(fā)現(xiàn)垂直于探傷面或傾斜較大的缺陷，主要用于焊縫的探傷。293、試塊

1）用途：在無損檢測技術(shù)中，常常采用與已知量相比較的方法來確定被檢物的狀況。超聲波探傷中是以試塊作為比較的依據(jù)。試塊上有各種已知的特征，例如特定的尺寸，規(guī)定的人工缺陷某一尺寸的平底孔、橫通孔、凹槽等。用試塊作為調(diào)節(jié)儀器、定量缺陷的參考依據(jù)，是超聲波探傷的一個特點。超聲波探傷技術(shù)的發(fā)展，一直與試塊的研制、使用分不開的。30試塊在超聲波探傷中的用途主要有三方面：A、確定合適的探傷方法。在超聲波探傷中，可以應(yīng)用在某個部位有某種人工缺陷的試塊來摸索探傷方法。在這種試塊上摸索到的探傷規(guī)律和方法，可應(yīng)用到與試塊同材質(zhì)、同形式、同尺寸的工件探傷中去。31B、確定探傷靈敏度和評價缺陷大小。對于不同種類、不同厚度、不同要求的工件，需要不同的探傷靈敏度。為了確定探傷時的靈敏度，就需要帶各種人工缺陷的試塊，用人工缺陷的波高來表示探傷靈敏度，是試塊常用的一種方法。為了評價工件中某一深度處的缺陷大小，用試塊中同一深度各種尺寸的人工缺陷與之比較，這就是探傷中應(yīng)用的缺陷當(dāng)量法。C、校驗儀器和測試探頭性能。通過試塊可以測試儀器或探頭的性能，以及儀器和探頭連接在一起的系統(tǒng)綜合性能。323）試塊的種類：根據(jù)試塊的用途，可分為三大類：A、調(diào)節(jié)儀器及測試探頭的試塊。如圖B、縱波探傷用試塊，人工缺陷為平底孔。C、橫波探傷用試塊。如圖33試塊的種類和結(jié)構(gòu)1)IIW試塊TR2RIIW試塊是國際焊接學(xué)會標(biāo)準(zhǔn)試塊，該試塊是荷蘭代表首先提出來的，故又稱荷蘭試塊，因形狀似船形又稱船形試塊。342)IIW2試塊(牛角試塊)T25100

T255075100中心不開槽中心開槽IIW2試塊也是國際焊接學(xué)會標(biāo)準(zhǔn)試塊，由于外形像牛角，故俗稱牛角試塊。與IIW試塊相比IIW2試塊體積小重量輕，形狀簡單，易加工，便攜帶，但功能較IIW試塊要少。353)半圓試塊

R3RT半圓試塊是一種便于攜帶的調(diào)校型試塊，材質(zhì)與IIW試塊相同，分中心開切口槽與不開槽兩種。364)CSK-IA試塊

R50R100TCSK-IA試塊是國內(nèi)自主設(shè)計的標(biāo)準(zhǔn)試塊，功能與IIW試塊相同。增加了R50的反射面。375)CS-1、CS-2試塊386)CSK-IIIA試塊(參考試塊)394、超聲波探傷工藝要點：1）超聲波探傷的分類：A、按原理分類：有脈沖反射法、穿透法和共振法三中。目前探傷用得最多的是脈沖反射法。B、按顯示方式分類：有A型顯示、B型顯示、C型顯示等。目前使用最多的是A型顯示探傷法。40C、按探傷波型分類：脈沖反射法大致可分為直射探傷法（縱波探傷法）、斜射探傷法（橫波探傷法）、表面波探傷法和板波探傷法。用得較多的是縱波和橫波探傷法。D、按探頭數(shù)目分類：有單探頭法、雙探頭法、多探頭法。用得最多的是單探頭法。E、按接觸方法分類：有直接接觸法和水浸法兩種。直接接觸法的操作要領(lǐng)是，在探頭和工件表面之間要涂布耦合劑，以消除空隙，讓超聲波能順利地進入工件。耦合劑可以用機油、水、甘油和水玻璃等。用水浸法時，探頭和工件之間介有水層，超聲波通過水層傳播，受表面狀態(tài)影響不大，可以進行穩(wěn)定的探傷。41F、波形情況1）縱波探傷示意圖探頭發(fā)射和接收超聲波，發(fā)射的超聲波是脈沖波，脈沖超聲在工件中遇界面反射超聲波，超聲再在探頭中換成電信號經(jīng)放大后顯示，顯示屏上橫座標(biāo)表示超聲波在工件中傳播的時間，縱座標(biāo)表示反射的超聲波聲壓，與反射面積大小對應(yīng)。422、橫波探傷示意圖432）基本操作：超聲波脈沖反射A型顯示探傷操作要點敘述如下：A、探傷時機選擇。根據(jù)要達到的檢測目的，選擇最適當(dāng)?shù)奶絺麜r機，例如：為減小晶粒的影響，電渣焊焊縫應(yīng)在正火處理后探傷；鍛件在鍛造后可能產(chǎn)生鍛造缺陷，應(yīng)在鍛造全部完成后對鍛件進行探傷。B、探傷方法選擇。根據(jù)工件情況，選定探傷方法，如：對焊縫，選擇單斜探頭接觸法，對軸類鍛件探傷，選用單探頭垂直探傷法。C、探傷儀器的選擇。根據(jù)探傷方法及工件情況，選定能滿足工件探傷要求的探傷儀器進行探傷。44D、探傷方向和掃查面的選定。進行超聲波探傷時，探傷方向很重要，探傷方向應(yīng)以能發(fā)現(xiàn)缺陷為準(zhǔn)。應(yīng)以缺陷的種類和方向來決定，以使超聲波波束垂直射向缺陷上，其反射回波最大。如：焊縫探傷時，應(yīng)根據(jù)焊縫坡口形式和厚度選擇掃查面，從一面兩側(cè)還是兩面四側(cè)探傷？E、頻率的選擇。根據(jù)工件的厚度和材料的晶粒大小，合理的選擇探傷頻率，例如：對粗晶的探傷，不宜選用高頻，因為高頻衰減大，往往達不到足夠的穿透力。F、晶片直徑、折射角的選定。根據(jù)探傷的對象和目的，合理選用晶片尺寸和折射角。45超聲波探傷儀簡單介紹（供學(xué)生了解大體情況）一、超聲波探傷儀的概述１、超聲波探傷儀的作用超聲波探傷儀是超聲波探傷的主體設(shè)備，它的作用是產(chǎn)生電振蕩并加于換能器（探頭）上，激勵探頭發(fā)射超聲波，同時將探頭送回的電信號進行放大，通過一定的方式顯示出來，從而得到被探工件內(nèi)部有無缺陷及缺陷位置大小等信息。46二、超聲波探傷儀的分類１、按波形特征分類i脈沖波超聲波探傷儀通過探頭向工件周期性的發(fā)射不連續(xù)且頻率不變的超聲波，要據(jù)超聲波的傳播時間及幅度判斷工件中的缺陷位置和大小，是目前使用最廣泛的探傷儀。Ｔ－重復(fù)周期f0=1/t0－標(biāo)稱頻率Ａ－振幅強度47１、按波形特征分類ii連續(xù)波超聲波探傷儀這類儀器是連續(xù)的發(fā)射和接收頻率和振幅都不變的超聲信號，根據(jù)透過工件的超聲波變化判斷工件中有無缺陷及缺陷大小，這類儀器靈敏度低，且不能確定缺陷位置，因而已大多被脈沖波探傷儀所代替。二、超聲波探傷儀的分類48１、按波形特征分類iii調(diào)頻波超聲波探傷儀這類儀器通過探頭向工件中發(fā)射連續(xù)的頻率周期性變化的超聲波，根據(jù)發(fā)射波與反射波的差頻變化情況判斷工件中有無缺陷。但只適合檢查與探測面平行的缺陷，所以也大多被脈沖波探傷儀所代替。二、超聲波探傷儀的分類492、按缺陷顯示方式分類iA型顯示超聲探傷儀是目前脈沖反射式超聲波探傷儀最基本的一種顯示方式，在熒光屏上以縱座標(biāo)代表反射波的幅度，以橫座標(biāo)代表聲波的傳播時間，從缺陷波的幅度和位置來確定缺陷的大小和存在的位置。二、超聲波探傷儀的分類502、按缺陷顯示方式分類iiB型顯示超聲探傷儀以屏幕面代表被檢測對旬由探頭移動線和聲束決定的截面，縱座標(biāo)代表聲波的傳播時間，橫座標(biāo)代表探頭的水平位置，它可以顯示出缺陷在縱截面上的二維特征。二、超聲波探傷儀的分類512、按缺陷顯示方式分類iiiC型顯示超聲探傷儀是一種圖像顯示方式，以屏幕代表被檢測對象的投影面，這種顯示方式能給出缺陷的水平投影位置，但不能給出深度。二、超聲波探傷儀的分類52二、超聲波探傷儀的分類3、按聲波通道分類①單通道探傷儀：這種儀器由一個或一對探頭單獨工作，是目前超聲波探傷中應(yīng)用最廣泛的儀器。②多通道探傷儀：這種儀器由多個或多對探頭交替工作，每一通道相當(dāng)于一臺單通道探傷儀，適用于自動化探傷。目前，探傷中廣泛使用的超聲波探傷儀都是A型顯示脈沖反射式探傷儀。53A型脈沖反射式超聲波探傷儀的一般工作原理

1、儀器電路原理圖電路圖是把儀器每一部分用一方框來表示，各方框之間用線條連起來，表示各部分之間的關(guān)系，說明儀器的大致結(jié)構(gòu)和工作原理。542．儀器主要組成部分的作用同步電路：同步電路又稱觸發(fā)電路，它每秒鐘產(chǎn)生數(shù)十至數(shù)千個脈沖，用來觸發(fā)探傷儀掃描電路、發(fā)射電路等，使之步調(diào)一致、有條不紊地工作。因此，同步電路是整個探傷儀的“中樞”，同步電路出了故障，整個探傷儀便無法工作。(2)掃描電路：掃描電路又稱時基電路，用來產(chǎn)生鋸齒波電壓，加在示波管水平偏轉(zhuǎn)板上，使示波管熒光屏上的光點沿水平方向作等速移動，產(chǎn)生一條水平掃描時基線。探傷儀面板上的深度粗調(diào)、微調(diào)、掃描延遲旋鈕都是掃描電路的控制旋鈕。探傷時，應(yīng)根據(jù)被探工件的探測深度范圍選擇適當(dāng)?shù)纳疃葯n級，井配合微調(diào)旋鈕調(diào)整，使刻度板水平軸上每一格代表一定的距離。掃描電路的方框圖及其波形見圖。A型脈沖反射式超聲波探傷儀的一般工作原理

55(3)發(fā)射電路：發(fā)射電路利用閘流管或可控硅的開關(guān)特性，產(chǎn)生幾百伏至上千伏的電脈沖。電脈沖加于發(fā)射探頭，激勵壓電晶片振動，使之發(fā)射超聲波，可控硅發(fā)射電路的典型電路。如圖所示。發(fā)射電路中的電阻Ro稱為阻尼電阻，用發(fā)射強度旋鈕可改變Ro的阻值。阻值大發(fā)射強度高，阻值小發(fā)射強度低，因Ro與探頭并聯(lián)，改變Ro同時也改變了探頭電阻尼大小，即影響探頭的分辨力。2．儀器主要組成部分的作用A型脈沖反射式超聲波探傷儀的一般工作原理

56(4)接收電路：接收電路由衰減器、射頻放大器、檢波器和視頻放大器等組成。它將來自探頭的電信號進行放大、檢波，最后加至示波管的垂直偏轉(zhuǎn)板上，井在熒光屏上顯示。由于接收的電信號非常微弱，通常只有數(shù)百微伏到數(shù)伏，而示波管全調(diào)制所需電壓要幾百伏，所以接收電路必須具有約105的放大能力。接收電路的性能對探傷儀性能影響極大，它直接影響到探傷儀的垂直線性、動態(tài)范圍、探傷靈敏度、分辨力等重要技術(shù)指標(biāo)。接收電路的方框圖及其波形如圖所示。由大小不等的缺陷所產(chǎn)生的回波信號電壓大約有幾百微伏到幾伏，為了使變化范圍如此大的缺陷回波在放大器內(nèi)得到正常的放大，并能在示波管熒光屏的有效觀察范圍內(nèi)正常顯示，可使用衰減器改變輸入到某級放大器信號的電平。一般把放大器的電壓放大倍數(shù)用分貝來表示：2．儀器主要組成部分的作用A型脈沖反射式超聲波探傷儀的一般工作原理

572．儀器主要組成部分的作用(5)顯示電路：顯示電路主要由示波管及外圍電路組成。示波管用來顯示探傷圖形，示波管由電子槍、偏轉(zhuǎn)系統(tǒng)和熒光屏等三部分組成。電子槍發(fā)射的聚束電子以很高的速度轟擊熒光屏?xí)r，使熒光物質(zhì)發(fā)光，在熒光屏上形成亮點。掃描電路的掃描電壓和接收電路的信號電壓分別加至水平偏轉(zhuǎn)板和垂直偏轉(zhuǎn)板，使電子束發(fā)生偏轉(zhuǎn)，因而亮點就在熒光屏上移動，描出探傷圖形。由于掃描速度非?？欤庋劭瓷先ゾ秃孟笫庆o止的圖象。A型脈沖反射式超聲波探傷儀的一般工作原理

58(6)電源：電源的作用是給探傷儀各部分電路提供適當(dāng)?shù)碾娔埽拐麢C電路工作。模擬探傷儀一般用220伏或110伏交流市電，探傷儀內(nèi)部有供各部分電路使用的變壓、整流及穩(wěn)壓電路。數(shù)字便攜式探傷儀多用蓄電池供電，用充電器給蓄電池充電。2．儀器主要組成部分的作用A型脈沖反射式超聲波探傷儀的一般工作原理

59A型脈沖反射式模擬超聲波探傷儀的工作過程可參照下圖，簡要說明如下；同步電路產(chǎn)生的觸發(fā)脈沖同時加至掃描電路和發(fā)射電路，掃描電路受觸發(fā)開始工作，產(chǎn)生鋸齒波掃描電壓，加至示波管水平偏轉(zhuǎn)板，使電子束發(fā)生水平偏轉(zhuǎn)，在熒光屏上產(chǎn)生一條水平掃描線。與此同時，發(fā)射電路觸發(fā)產(chǎn)生調(diào)頻窄脈沖，加至探頭，激勵壓電晶片振動，在工件中產(chǎn)生超聲波，超聲波在工件中傳播，遇缺陷或底面發(fā)生反射，返回探頭時，又被壓電晶片轉(zhuǎn)變?yōu)殡娦盘枺?jīng)接收電路放大和檢波，加至示波管垂直偏轉(zhuǎn)板上，使電子束發(fā)生垂直偏轉(zhuǎn)，在水平掃描相應(yīng)位置上產(chǎn)生缺陷波和底波。根據(jù)缺陷的位置可以確定缺陷的埋藏深度，根據(jù)缺陷波的幅度可以估算缺陷當(dāng)量的大小。A型脈沖反射式超聲波探傷儀的一般工作原理3．儀器的工作流程604.儀器主要開關(guān)旋鈕的作用及其調(diào)整A型脈沖反射式超聲波探傷儀的一般工作原理名稱功能顯示部分輝度旋鈕調(diào)節(jié)時基線和圖形的亮度聚焦旋鈕調(diào)節(jié)示波管中電子束的聚焦程度，使時基線和波形清晰水平旋鈕左右移動時基線，使時基線掃描范圍與面板的刻度線范圍相重合垂直旋鈕上下移動時基線，使時基線與面板上的時基線刻度線相重合發(fā)射部分工作方式選擇旋鈕可在單探頭工作方式和雙探頭工作方式間轉(zhuǎn)換發(fā)射強度旋鈕（或稱阻尼旋鈕）通過改變發(fā)射電路中的阻尼電阻來調(diào)節(jié)發(fā)射超聲波的強度和寬度重復(fù)頻率旋鈕改變發(fā)射電路每秒鐘內(nèi)發(fā)射高壓脈沖的次數(shù)614.儀器主要開關(guān)旋鈕的作用及其調(diào)整A型脈沖反射式超聲波探傷儀的一般工作原理接收部分衰減器旋鈕（或稱增益旋鈕）可定量調(diào)節(jié)顯示的反射波高度，用于調(diào)節(jié)檢測靈敏度，評定缺陷反射波大小增益微調(diào)旋鈕可在小范圍內(nèi)（如6dB內(nèi)）連續(xù)地調(diào)節(jié)波高頻率選擇旋鈕可選擇接收電路的頻率響應(yīng)檢波方式旋鈕可選擇非檢波、全波檢波、正檢波和負(fù)檢波抑制旋鈕使幅度較小的一部分噪聲信號不在顯示屏上顯示名稱功能62名稱功能時基線部分深度粗調(diào)旋鈕（掃描范圍旋鈕）以大的區(qū)間調(diào)節(jié)時基線長度所代表的檢測范圍，以使需要檢測的深度范圍的反射波顯示在屏幕上深度微調(diào)旋鈕（聲速旋鈕）可連續(xù)精確地調(diào)節(jié)時基線代表的檢測范圍，使時基線刻度與聲傳播距離成所需的比例，以對缺陷準(zhǔn)確定位延遲旋鈕調(diào)節(jié)掃描線起始點，將其延遲一段時間開始，配合深度細調(diào)，可將所需觀察的波形展寬，以便更細致地觀察，也可用于平移顯示的波形，使反射波與時基線刻度對準(zhǔn)4.儀器主要開關(guān)旋鈕的作用及其調(diào)整A型脈沖反射式超聲波探傷儀的一般工作原理63A型脈沖反射式超聲波探傷儀的一般工作原理5.模擬儀器的定位調(diào)節(jié)（掃描比例）模擬儀器的缺陷定位主要是通過掃描比例的調(diào)節(jié)，從而在屏幕上觀察缺陷回波相對屏幕的位置來確定。在模擬儀器的顯波屏上橫坐標(biāo)軸上有著等分的十個大格，每一個大格內(nèi)又有等分的十小格，通過調(diào)節(jié)深度和延遲旋鈕當(dāng)示波器內(nèi)的電子槍的掃描速度調(diào)節(jié)到某一時刻，屏幕上的每一個小格都與實際距離相對應(yīng)時，掃描比例調(diào)整完畢。如果屏幕上每一小格與實際深度距離相對應(yīng)，則稱之為深度比例，如與水平距離相對應(yīng)，則稱之為水平比例。當(dāng)每一小格與實際距離一毫米相對應(yīng)，則稱之為比例1:1，每一小格與2毫米對應(yīng)，稱為1:2，每兩小格與實際距離一毫米對應(yīng)稱為2:1，以此類推。在探傷過程中，發(fā)現(xiàn)了缺陷回波，只需要從儀器上數(shù)出缺陷波對應(yīng)屏幕上的格數(shù)再根據(jù)掃描比例進行計算即可得到6465

介紹：儀器主要開關(guān)旋鈕作用及調(diào)整6566

6667

1、工作方式選擇開關(guān)（3）①、“雙探”（）：雙探頭一發(fā)一收工作，可用一個雙晶探頭或兩個單探頭工作。發(fā)射和接收探頭分別連接到發(fā)射（）和接收（）插座上。②、“單探”（或）：

a.：中等發(fā)射強度，發(fā)射強度不可變。

b.：可用“發(fā)射強度”旋鈕調(diào)節(jié)發(fā)射強度。儀器靈敏度和分辨力同時改變。6768

2、發(fā)射強度旋鈕（4）發(fā)射強度旋鈕作用是改變儀器發(fā)射脈沖功率，從而提高儀器靈敏度，但使始脈沖變寬，分辨力降低。一般應(yīng)放在較低的位置。

6869

3、衰減器（5、6）

衰減器的作用是調(diào)節(jié)儀器靈敏度和測量回波幅度（改變放大電路的放大倍數(shù)）。調(diào)節(jié)靈敏度時讀數(shù)大，靈敏度低；測量回波幅度時，讀數(shù)大，波幅高。粗調(diào)衰減器每檔10或20dB；細調(diào)衰減器每檔2、1或0.5dB。69704、增益旋鈕（8）連續(xù)改變探傷儀增益，用來把反射波校準(zhǔn)到基準(zhǔn)高度。儀器調(diào)節(jié)好后不再調(diào)整。7071

5、抑制旋鈕（7）：作用是抑制熒光屏上幅度較低或認(rèn)為不需要顯示的雜亂反射波，使之不顯示。使用抑制時，儀器垂直線性和動態(tài)范圍遭破壞，可能造成小缺陷漏檢，一般不用。71726、深度范圍旋鈕（13）較大幅度地改變掃描速度，使掃描線上的回波間距較大幅度地壓縮或擴展。用來粗調(diào)熒光屏掃描線代表的探測范圍。

72737、深度細調(diào)旋鈕（14）連續(xù)改變掃描線的掃描速度，使掃描線上的回波間距在一定范圍內(nèi)連續(xù)變化。用來精確調(diào)節(jié)探測范圍。7374

8、延遲旋鈕（15）調(diào)節(jié)開始發(fā)射脈沖時刻與開始掃描時刻的時間差。使掃描線上的回波沿掃描線水平移動，但間距不變。用來進行零位校正。水浸探傷中，用來把水中部分調(diào)節(jié)到熒光屏外不予顯示。

74759、聚焦旋鈕（17）調(diào)節(jié)電子束聚集程度，使示波屏上波形顯示清晰。其它儀器還有：

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8、延遲旋鈕（15）調(diào)節(jié)開始發(fā)射脈沖時刻與開始掃描時刻的時間差。使掃描線上的回波沿掃描線水平移動，但間距不變。用來進行零位校正。水浸探傷中，用來把水中部分調(diào)節(jié)到熒光屏外不予顯示。

9、聚焦旋鈕（17）調(diào)節(jié)電子束聚集程度，使示波屏上波形顯示清晰。其它儀器還有：

10、頻率旋鈕（窄帶探傷儀）調(diào)節(jié)放大器帶寬，選擇探傷頻率。7677

11、水平旋鈕使掃描線連同其上回波一起左右移動。用來校準(zhǔn)零位。

12、重復(fù)頻率旋鈕改變發(fā)射電路每秒發(fā)射脈沖的次數(shù)。工件厚度大，使用較低的重復(fù)頻率；厚度小，可使用較高的重復(fù)頻率。

13、垂直旋鈕改變掃描線的垂直位置，使之上下移動。

14、輝度旋鈕改變波形的亮度。7778

15、深度補償開關(guān)（DAC）改變放大器的線性，使不同距離上的缺陷回具有相同或相近的高度。

16、顯示選擇開關(guān)選擇“檢波”或“不檢波”顯示。

“檢波”顯示稱“視頻顯示”；

“不檢波”顯示又稱“射頻顯示。

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15、深度補償開關(guān)（DAC）改變放大器的線性，使不同距離上的缺陷回具有相同或相近的高度。

16、顯示選擇開關(guān)選擇“檢波”或“不檢波”顯示。

“檢波”顯示稱“視頻顯示”；

“不檢波”顯示又稱“射頻顯示。

79探頭前沿、K值測定：⒈斜探頭前沿測定(找斜探頭入射點）：在CSK－ⅠA試塊上測定（圖1）：將探頭置于ⅠA試塊上前后移動，并保持與試塊側(cè)面平行，在顯示屏上找到