《超声检测方法》ppt课件

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1、2-2超声检测方法2-2-1超声检测用仪器与探头的选择(1)仪器选择探伤仪器的选择，应从探伤对象的材料和缺陷的状况考虑，如果仪器选得不正确，不但导致不可靠的探伤结果，而且在经济上也带来损失。仪器的选择应从选择最合适的探头开始，因为探头的性能是检测缺陷的关键，而探伤装置本身则应使探头的性能获得最充分地发挥。在考虑探伤操作要求的同时，还要考虑仪器的自动化程度，同时考虑选择试块、辅助工具以及耦合介质等。超声波探伤仪是根据超声波传播原理、电声转换原理和无线电测量原理设计的，其中应用最广泛的是脉冲式超声波探伤仪。按照超声波在两个不同声阻抗介质的界面上将发

2、生反射，反射能量将取决于界面两种介质声阻抗的差异大小以及界面的取向和大小。脉冲式超声波探伤仪主要分为A型显示和平面显示两大类，其中A型显示超声波探伤仪如图荧光屏上纵坐标代表反射波幅度，横坐标代表声波传播时间，以缺陷波的幅度和位置来确定缺陷的大小和在工件中的位置。这种仪器具有结构简单、使用方便和适用面广等许多优点，因此在目前应用最为广泛，在我国已形成系列产品。A型显示超声探伤仪的缺点，是难以判断缺陷的几何形状和缺乏直观性。为了更好地进行定量、定位探伤，设计了可对缺陷几何形状作出判断的仪器，如B型显示、C型显示、准三维显示和超声透视等。B型显示是一

3、种可以显示出工件的某一纵断面的显示方法，探头移动距离作为横轴，探伤距离(深度)作为纵轴若对应于探头各个位置的纵向扫查有反射，把它作为辉度变化显示，以固定速度移动探头，即完成探伤图形。在B型显示中所用示波管的荧光屏是由长余辉荧光物质组成，当声束照射大缺陷时，其后面小缺陷和底面反射就无法记录。C型显示是使探头工件上纵、横交替扫查，把在探伤距离特定范围内的反射作为辉度变化的显示方式，能得到平面的横截面图。C型显示利用探头在探伤面上的位移与荧光屏上亮点的位移同步，工件如有缺陷，则在荧光屏上相应位置就显示出亮点。早期C型显示的缺点是只能检测出缺陷的长度和

4、宽度，不能测出缺陷埋藏深度，现改用彩色荧光屏显示，以不同颜色来表示埋藏深度。C型显示是很直观的显示方法，同时采用高分辨力探头，主要用于要求高的工件的探伤。若把接收探头放在发射探头的对面，也就是说把探头放在被检工件的两侧，则所得图象已不是显示的某断面，而是超声投影面，称为超声透视。当然在获得B型显示和C型显示的基础上，通过计算机信号处理技术，可以获得缺陷图象的准三维显示，具有立体形象。选择探伤装置时，首先要考虑所要求的探伤条件如频率高低。例如，铸件应选用低频率。要探伤装置能否配合采用高分辨率探头，能否满足高灵敏度探伤的高信噪比要求等。(2)探头选

5、择目前应用最广、数量最多的超声换能器是以压电效应为原理的超声换能器，它将来自发射电路的电脉冲加到压电晶片上，变成同频率的机械振动，从而向被检测对象辐射出超声波。同时，它又将从声场中反射回来的声信号转换成电信号，送入接收、放大电路，变为可供在荧光屏上观察和判断的检测信号。探头的基本形式是直探头和斜探头，直探头用于发射和接收纵波，斜探头常用的有横波探头、表面波探头和板波探头其它各种探头(例如聚焦探头、组合探头、高分辨力探头和高温探头)都是它们的变型。探头的迅速发展给人们留下了深刻的印象，使人们充分认识到探头虽小，但它集中了大量声学中的基本问题。例如

6、，探头中存在吸收衰减、电声能量转换以及多层波传导传播等，因此它是探伤仪的主体，而不是探伤装置的附件。在探头中，最重要的是压电晶片和阻尼块(吸收块)，压电晶片下面的保护膜也很重要。压电晶片是探头的核心，由压电材料加工而成，压电材料近年来发展很快，品种繁多。在超声检测中用得最广泛的压电材料是锆钛酸铅(PZT)，灵敏度高，成本低和工艺简单。其次是石英和钛酸钡，晶片厚度取决于所需频率。吸收块是对压电晶片的振动起阻尼作用，目的是提高探头分辨缺陷的能力，常用环氧树脂加钨粉，要求吸收系数要大，能使声波散射。同时，吸收块在靠近压电晶片的地方、其声阻抗尽可能接近

7、压电晶片的声阻抗。通常是从工艺上采取措施，提高环氧树脂钨粉吸收块的声阻抗值、使之接近压电晶片，是制作高分辨力探头的关键。当然采用高阻尼吸收块将显著降低超声检测的灵敏度，因此应视具体情况综合考虑这两方面的要求。一般来说，由于产生纵波最容易，而且转换效率也高，因此在需要其它波型时，大都考虑首先获得纵波，然后用波型转换来得到其它波形。斜探头就是采用斜楔对波型转换的作用原理，利用纵波在斜楔与工件界面上的波型转换而在工件产生所需的波型。对斜探头来说，除了考虑获得所需的波型及足够的声能外，还应注意不致由于斜楔的存在而使杂波增加，影响缺陷波形的判别。必须认真

8、设计斜楔的形状，使斜楔中由界面反射回来的声能不回到压电晶片上来。斜楔的材料一般都采用有机玻璃，在斜楔的某些部位增填吸收材料，以便把从斜楔与工件界面反射