超聲檢測方法

1、會計學(xué)1超聲檢測方法超聲檢測方法 超聲波探傷儀是根據(jù)超聲波傳播原理、電聲超聲波探傷儀是根據(jù)超聲波傳播原理、電聲轉(zhuǎn)換原理和無線電測量原理設(shè)計的，其中應(yīng)用最轉(zhuǎn)換原理和無線電測量原理設(shè)計的，其中應(yīng)用最廣泛的是脈沖式超聲波探傷儀。廣泛的是脈沖式超聲波探傷儀。 按照超聲波在兩個不同聲阻抗介質(zhì)的界面上按照超聲波在兩個不同聲阻抗介質(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)聲將發(fā)生反射，反射能量將取決于界面兩種介質(zhì)聲阻抗的差異大小以及界面的取向和大小。阻抗的差異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

2、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)代表聲波傳播時間，以缺陷波的幅度和位置來確定聲波傳播時間，以缺陷波的幅度和位置來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。這種儀器具有結(jié)構(gòu)簡單、使用方便和適用面廣這種儀器具有結(jié)構(gòu)簡單、使用方便和適用面廣等許多優(yōu)點，因此在目前應(yīng)用最為廣泛，在我等許多優(yōu)點，因此在目前應(yīng)用最為廣泛，在我國已形成系列產(chǎn)品。國已形成系列產(chǎn)品。 A型顯示超聲探傷儀的缺點，是難以判斷缺陷型顯示超聲探傷儀的缺點，是難以判斷缺陷的幾何形狀和缺乏直觀

3、性。的幾何形狀和缺乏直觀性。 為了更好地進行定量、定位探傷，設(shè)計了可為了更好地進行定量、定位探傷，設(shè)計了可對缺陷幾何形狀作出判斷的儀器，如對缺陷幾何形狀作出判斷的儀器，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，探頭移動距離作為橫移動距離作為橫軸，探傷距離軸，探傷距離(深深度度)作為縱軸作為縱軸若對應(yīng)于探頭各若對應(yīng)于探頭各個位置的縱向掃個位置的縱向掃查有反射，把它查有反射，把它作為輝度變化顯作為輝度變化顯示，以固定速度示，以固定速度移動探頭，即完移

4、動探頭，即完成探傷圖形。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余輝熒屏是由長余輝熒光物質(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，其后面小缺時，其后面小缺陷和底面反射就陷和底面反射就無法記錄。無法記錄。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，把在探傷距離查，把在探傷距離特定范圍內(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的與熒光屏上亮點的位移同步，工件如位移同步，工件如有

5、缺陷，則在熒光有缺陷，則在熒光屏上相應(yīng)位置就顯屏上相應(yīng)位置就顯示出亮點。示出亮點。 早期早期C型顯示的缺點是只能檢測出缺陷的長度型顯示的缺點是只能檢測出缺陷的長度和寬度，不能測出缺陷埋藏深度，現(xiàn)改用彩色和寬度，不能測出缺陷埋藏深度，現(xiàn)改用彩色熒光屏顯示，以不同顏色來表示埋藏深度。熒光屏顯示，以不同顏色來表示埋藏深度。 C型顯示是很直觀的顯示方法，同時采用高分型顯示是很直觀的顯示方法，同時采用高分辨力探頭，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。若把接收探頭放在發(fā)若把接收探頭放在發(fā)射探頭的對面，也就射探頭的對面，也就是說把探頭放在被檢是說把探頭放在被檢工件的兩側(cè)，則所得

6、工件的兩側(cè)，則所得圖象已不是顯示的某圖象已不是顯示的某斷面，而是超聲投影斷面，而是超聲投影面，稱為超聲透視。面，稱為超聲透視。 當(dāng)然在獲得當(dāng)然在獲得B型顯示和型顯示和C型顯示的基礎(chǔ)上，通型顯示的基礎(chǔ)上，通過計算機信號處理技術(shù)，可以獲得缺陷圖象的過計算機信號處理技術(shù)，可以獲得缺陷圖象的準(zhǔn)三維顯示，具有立體形象。準(zhǔn)三維顯示，具有立體形象。 選擇探傷裝置時，首先要考慮所要求的探傷選擇探傷裝置時，首先要考慮所要求的探傷條件如頻率高低。例如，鑄件應(yīng)選用低頻率。條件如頻率高低。例如，鑄件應(yīng)選用低頻率。要探傷裝置能否配合采用高分辨率探頭，能否要探傷裝置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

7、要求等。滿足高靈敏度探傷的高信噪比要求等。(2)探頭選擇探頭選擇 目前應(yīng)用最廣、數(shù)量最多的超聲換能器是以目前應(yīng)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，它將來自發(fā)射壓電效應(yīng)為原理的超聲換能器，它將來自發(fā)射電路的電脈沖加到壓電晶片上，變成同頻率的電路的電脈沖加到壓電晶片上，變成同頻率的機械振動，從而向被檢測對象輻射出超聲波。機械振動，從而向被檢測對象輻射出超聲波。探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，它又將從聲場中反射回來的聲信號轉(zhuǎn)換同時，它又將從聲場中反射回來的聲信號轉(zhuǎn)換成電信號，送入接收、放大電路，變?yōu)榭晒┰诔呻娦盘?，送入接收、放大電路，變?yōu)榭晒┰跓晒馄辽嫌^

8、察和判斷的檢熒光屏上觀察和判斷的檢 測信號。測信號。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基本形式是直探頭和斜探頭，直探頭用探頭的基本形式是直探頭和斜探頭，直探頭用于發(fā)射和接收縱波，斜探頭常用的有橫波探頭于發(fā)射和接收縱波，斜探頭常用的有橫波探頭、表面波探頭和板波探頭、表面波探頭和板波探頭 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。 探頭的迅速發(fā)展給人們留下了深刻的印象，探頭的迅速發(fā)展給人們留下了深刻的印象，使人們充分認(rèn)識到探頭雖小，但它集中了大量使人們充分認(rèn)識到探頭雖小

9、，但它集中了大量聲學(xué)中的基本問題。聲學(xué)中的基本問題。 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，而不是探傷裝置的附件。體，而不是探傷裝置的附件。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)，壓電晶片下面的保護膜也很重要。壓電晶，壓電晶片下面的保護膜也很重要。壓電晶片是探頭的核心，由壓電材料加工而成，壓電片是探頭的核心，由壓電材料加工而成，壓電材料近年來發(fā)展很快，品種繁多。材料近年來發(fā)展很快，品種繁多。在超聲檢測中用得最廣泛的壓電材料是

10、鋯鈦酸在超聲檢測中用得最廣泛的壓電材料是鋯鈦酸鉛鉛(PZT)，靈敏度高，成本低和工藝簡單。其次，靈敏度高，成本低和工藝簡單。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。吸收塊是對壓電晶片的振動起阻尼作用，目的吸收塊是對壓電晶片的振動起阻尼作用，目的是提高探頭分辨缺陷的能力，常用環(huán)氧樹脂加是提高探頭分辨缺陷的能力，常用環(huán)氧樹脂加鎢粉，要求吸收系數(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，吸收塊在靠近壓電晶片的地方、其聲同時，吸收塊在靠近壓電晶片的地方、其聲阻抗盡可能接近壓電晶片的聲阻抗。阻抗盡可能接近壓電晶片的聲阻抗。 通常是從工藝

11、上采取措施，提高環(huán)氧樹脂鎢通常是從工藝上采取措施，提高環(huán)氧樹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，是制作高分辨力探頭的關(guān)鍵。制作高分辨力探頭的關(guān)鍵。 當(dāng)然采用高阻尼吸收塊將顯著降低超聲檢測當(dāng)然采用高阻尼吸收塊將顯著降低超聲檢測的靈敏度，因此應(yīng)視具體情況綜合考慮這兩方的靈敏度，因此應(yīng)視具體情況綜合考慮這兩方面的要求。面的要求。 一般來說，由于產(chǎn)生縱波最容易，而且轉(zhuǎn)換效一般來說，由于產(chǎn)生縱波最容易，而且轉(zhuǎn)換效率也高，因此在需要其它波型時，大都考慮首先率也高，因此在需要其它波型時，大都考慮首先獲得縱波，然后用波型轉(zhuǎn)換來得到其它波形。獲得縱波，然后用波型轉(zhuǎn)換

12、來得到其它波形。 斜探頭就是采用斜楔對波型轉(zhuǎn)換的作用原理，斜探頭就是采用斜楔對波型轉(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。 對斜探頭來說，除了考慮獲得所需的波型及足對斜探頭來說，除了考慮獲得所需的波型及足夠的聲能外，還應(yīng)注意不致由于斜楔的存在而使夠的聲能外，還應(yīng)注意不致由于斜楔的存在而使雜波增加，影響缺陷波形的判別。雜波增加，影響缺陷波形的判別。 必須認(rèn)真設(shè)計斜楔的形狀，使斜楔中由界面反必須認(rèn)真設(shè)計斜楔的形狀，使斜楔中由界面反射回來的聲能不回到壓電晶片上來。射回來的聲能不回到壓電晶片上來。 斜楔的材

13、料一般都采用有機玻璃，在斜楔的某斜楔的材料一般都采用有機玻璃，在斜楔的某些部位增填吸收材料，以便把從斜楔與工件界面些部位增填吸收材料，以便把從斜楔與工件界面反射回來的雜波盡可能吸收掉。反射回來的雜波盡可能吸收掉。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。雙晶斜探頭的結(jié)構(gòu)，透聲楔分為兩部所組成。雙晶斜探頭的結(jié)構(gòu)，透聲楔分為兩部分，中間設(shè)有隔聲層。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，還有對稱傾角射角外，還有對稱傾角( (一般一般= =4o10o)。雙晶探頭采用收發(fā)分離的兩塊晶片，消

14、除了有雙晶探頭采用收發(fā)分離的兩塊晶片，消除了有機玻璃與工件界面上的反射雜波，始脈沖不能機玻璃與工件界面上的反射雜波，始脈沖不能進入接收放大器，盲區(qū)減小，可以發(fā)現(xiàn)近表面進入接收放大器，盲區(qū)減小，可以發(fā)現(xiàn)近表面缺陷。缺陷。 雙晶探頭具有聚焦雙晶探頭具有聚焦作用，其聲場主聲束作用，其聲場主聲束軸線相交于軸線相交于Q點。點。 在由在由a，b， c、d 點構(gòu)成菱形區(qū)，是檢點構(gòu)成菱形區(qū)，是檢測靈敏度較高的部位測靈敏度較高的部位。 檢測靈敏度隨深度改檢測靈敏度隨深度改變，變，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點點的靈敏度最高。的靈敏度最高。多分量換觸器同時產(chǎn)生和接收多分量換觸器同時產(chǎn)

15、生和接收2個以上信號，例個以上信號，例如如2分量換能器可以產(chǎn)生和接收一個縱波和一個分量換能器可以產(chǎn)生和接收一個縱波和一個橫波分量，或兩個互相垂直的橫波分量。橫波分量，或兩個互相垂直的橫波分量。3分量換能器可以產(chǎn)生和接收一個縱波分量和兩分量換能器可以產(chǎn)生和接收一個縱波分量和兩個互相垂直的橫波分量。多分量換能器的工作個互相垂直的橫波分量。多分量換能器的工作原理如圖所示。原理如圖所示。多分量換能器用于聲發(fā)射檢測和應(yīng)力測試。包多分量換能器用于聲發(fā)射檢測和應(yīng)力測試。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

16、量換能器。三分量換能器。箭頭和箭頭和為晶片為晶片2的振動方向，的振動方向，和和為信號電為信號電極的極性。由于晶片之間不能共用信號線，彼極的極性。由于晶片之間不能共用信號線，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。有時需要不同入射角，可采用可變角度探頭。例有時需要不同入射角，可采用可變角度探頭。例如在板波探傷中，為選擇合適板波，采用變角度如在板波探傷中，為選擇合適板波，采用變角度探頭。圖是幾種可變角度探頭的結(jié)構(gòu)原理。探頭。圖是幾種可變角度探頭的結(jié)構(gòu)原理。圖圖a通過轉(zhuǎn)動上面楔塊來改變?nèi)肷浣?，缺點是沒通過轉(zhuǎn)動上面楔塊來改變?nèi)肷浣?，缺點是沒有吸收塊。圖有吸收塊。圖b

17、缺點是當(dāng)改變?nèi)肷浣菚r探頭入射缺點是當(dāng)改變?nèi)肷浣菚r探頭入射點、折射角和在透聲楔內(nèi)聲程改變。圖點、折射角和在透聲楔內(nèi)聲程改變。圖c缺點是缺點是在透聲楔內(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。 近年來出現(xiàn)了一種新型薄膜探頭，用高聚合物近年來出現(xiàn)了一種新型薄膜探頭，用高聚合物壓電薄膜制造，適用于任何形狀的工件。壓電薄膜制造，適用于任何形狀的工件。 該探頭具有良好的寬頻帶特性，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。 其缺點是靈敏度偏低，加工難度較大。其缺點是靈敏度偏低，加工難度較

18、大。 探頭的主要指標(biāo)除頻率外，還有檢測靈敏度探頭的主要指標(biāo)除頻率外，還有檢測靈敏度和分辨力，檢測靈敏度是指探頭與探傷儀配合和分辨力，檢測靈敏度是指探頭與探傷儀配合起來，在最大深度上發(fā)現(xiàn)最小缺陷的能力、它起來，在最大深度上發(fā)現(xiàn)最小缺陷的能力、它與探頭的換能特性有關(guān)，輻射效率高、接收靈與探頭的換能特性有關(guān)，輻射效率高、接收靈敏度高的探頭的檢測靈敏度高。敏度高的探頭的檢測靈敏度高。 輻射面積愈大、檢測靈敏度愈高。輻射面積愈大、檢測靈敏度愈高。檢測分辨能力可分為橫向分辨率和縱向分檢測分辨能力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€相辨率，縱向分辨力是指聲波傳播方向?qū)蓚€相鄰缺陷的

19、分辨能力。脈沖愈窄則分辨能力愈高鄰缺陷的分辨能力。脈沖愈窄則分辨能力愈高，頻率愈高則分辨能力愈高，靈敏度愈高則分，頻率愈高則分辨能力愈高，靈敏度愈高則分辨力愈低。辨力愈低。 橫向分辨力是指傳播方向上對兩個并排缺陷橫向分辨力是指傳播方向上對兩個并排缺陷的分辨能力，探傷用聲束愈窄、頻率愈高、則的分辨能力，探傷用聲束愈窄、頻率愈高、則橫向分辨力愈高。橫向分辨力愈高。 上述分析知，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，對超聲檢測均有很大的影響。特性，對超聲檢測均有很大的影響。 要探出以任何形式及任何位置上的缺陷，要求要探出以任何形式及任何位置上的缺陷，要求探頭的聲場能夠

20、以同樣的靈敏度覆蓋試件的最大探頭的聲場能夠以同樣的靈敏度覆蓋試件的最大范圍。但指向角大時檢測靈敏度降低。范圍。但指向角大時檢測靈敏度降低。 高強度細(xì)聲束的探頭能探出小缺陷，但是探傷高強度細(xì)聲束的探頭能探出小缺陷，但是探傷的范圍非常小，同時能探出的缺陷也只限于其反的范圍非常小，同時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缺陷，用這種探頭必須用比較小的掃查間隔。頭必須用比較小的掃查間隔。即使如此，仍有漏檢的缺陷。很明顯，只有犧牲即使如此，仍有漏檢的缺陷。很明顯，只有犧牲檢查速度才能提高檢測靈敏度。檢查速度才能提高檢測靈敏度。 大多數(shù)探頭直徑為大

21、多數(shù)探頭直徑為540mm，直徑大于，直徑大于40mm時，由于很難獲得與之對應(yīng)的平坦接觸面時，由于很難獲得與之對應(yīng)的平坦接觸面，故不適于大部分檢測。，故不適于大部分檢測。 直徑小于直徑小于5mm時，靈敏度顯著下降，這是因時，靈敏度顯著下降，這是因為近場區(qū)底波高度與換能器面積成正比，而遠場為近場區(qū)底波高度與換能器面積成正比，而遠場區(qū)與換能器面積的平方成正比。區(qū)與換能器面積的平方成正比。 一個良好的超聲換能器，應(yīng)該在遠場區(qū)具有一個良好的超聲換能器，應(yīng)該在遠場區(qū)具有良好的靈敏度，而在近場區(qū)則具有良好的分辨良好的靈敏度，而在近場區(qū)則具有良好的分辨力，但兩者往往是矛盾的。力，但兩者往往是矛盾的。 選擇探頭

22、時，應(yīng)考慮不同的探傷對象。形狀選擇探頭時，應(yīng)考慮不同的探傷對象。形狀復(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。薄壁件則相反，可采用分割式探頭。大衰減材料壁件則相反，可采用分割式探頭。大衰減材料選用頻率低、脈沖窄、直徑選用頻率低、脈沖窄、直徑20mm探頭。探頭。 選擇探頭時，對缺陷的狀況應(yīng)做考慮。選擇探頭時，對缺陷的狀況應(yīng)做考慮。 超聲波束軸線要盡可能與缺陷主要擴展方向超聲波束軸線要盡可能與缺陷主要擴展方向正交，用斜角探傷時、要選擇合適的折射角。正交，用斜角探傷時、要選擇合適的折射角。 根據(jù)

23、缺陷在工件中的大致位置選擇合適的頻根據(jù)缺陷在工件中的大致位置選擇合適的頻率與振子尺寸。率與振子尺寸。例如，近表面缺陷，可選用分割式探頭。例如，近表面缺陷，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傷，要選用聚焦探頭。對微小缺陷，一般采用高頻探頭。對微小缺陷，一般采用高頻探頭。 頻率上限由衰減大小決定，下限則由檢測靈頻率上限由衰減大小決定，下限則由檢測靈敏度、脈沖寬度和聲束指向性決定。敏度、脈沖寬度和聲束指向性決定。 對橫波斜探頭

24、來說，為了使工件中的折射角對橫波斜探頭來說，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。 一般斜探頭主要用于橫波，因此設(shè)計時要求一般斜探頭主要用于橫波，因此設(shè)計時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。 對鋼來說常用有機玻璃或聚乙烯做斜楔。斜對鋼來說常用有機玻璃或聚乙烯做斜楔。斜楔采用有機玻璃的另一個優(yōu)點是，具有明顯的楔采用有機玻璃的另一個優(yōu)點是，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

25、射的斜探頭，由于干擾反射波引起的麻煩最少，而且在這個角度范圍內(nèi)的波引起的麻煩最少，而且在這個角度范圍內(nèi)的所有換能器具有大致相同的靈敏度，換能器的所有換能器具有大致相同的靈敏度，換能器的方向特征也不失真，因此應(yīng)用最廣。方向特征也不失真，因此應(yīng)用最廣。 斜楔的存在對壓電晶片的振動可起到一定的斜楔的存在對壓電晶片的振動可起到一定的阻尼作用，而且即使脈沖持續(xù)時間較長，一般阻尼作用，而且即使脈沖持續(xù)時間較長，一般也不會超過在斜楔內(nèi)的傳播時間，因此晶片背也不會超過在斜楔內(nèi)的傳播時間，因此晶片背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辨認(rèn)或為了防止斜楔內(nèi)回波影響缺陷回波

26、的辨認(rèn)或近表面缺陷的發(fā)現(xiàn)，需在斜楔的頂面和端面粘近表面缺陷的發(fā)現(xiàn)，需在斜楔的頂面和端面粘加吸聲材料，以消除楔內(nèi)回波。加吸聲材料，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)，為消除外探頭用高頻電纜與探傷儀相連結(jié)，為消除外來電波對探頭激勵脈沖及回波脈沖的影響，并來電波對探頭激勵脈沖及回波脈沖的影響，并防止這種高頻脈沖以電波形式向外輻射，常采防止這種高頻脈沖以電波形式向外輻射，常采用同軸電纜連結(jié)。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基本的測定對象，是反射脈沖反射法超聲探傷基本的測定對象，是反射源反射波的位置及其大小，測定其

27、絕對值比較困源反射波的位置及其大小，測定其絕對值比較困難，實際上都是采用與已知量相比較的辦法來確難，實際上都是采用與已知量相比較的辦法來確定被檢物狀況。定被檢物狀況。 超聲檢測對缺陷的定量主要以試塊為比較的超聲檢測對缺陷的定量主要以試塊為比較的依據(jù)，通常把被檢物中的缺陷反射聲壓的聲源位依據(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)則反射體置與試塊中規(guī)則反射體(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。 常用試塊來確定合適的探傷方法，來確定和常用試塊來確定合適的探傷方法，來確定和調(diào)整探傷儀的測定范圍、檢驗儀器和探頭的

28、性能調(diào)整探傷儀的測定范圍、檢驗儀器和探頭的性能以以 及確定探傷靈敏度和評價缺陷大小。及確定探傷靈敏度和評價缺陷大小。 試塊主要可分兩種：即標(biāo)準(zhǔn)試塊試塊主要可分兩種：即標(biāo)準(zhǔn)試塊(簡稱簡稱STB)和參考試塊和參考試塊(簡稱簡稱RB)。 標(biāo)準(zhǔn)試塊的材質(zhì)、形狀、幾何尺寸及性能等標(biāo)準(zhǔn)試塊的材質(zhì)、形狀、幾何尺寸及性能等是由有關(guān)技術(shù)權(quán)威機關(guān)規(guī)定的，用以測試探傷是由有關(guān)技術(shù)權(quán)威機關(guān)規(guī)定的，用以測試探傷儀的性能、調(diào)整靈敏度和時間的測定范圍。儀的性能、調(diào)整靈敏度和時間的測定范圍。 例如國際標(biāo)準(zhǔn)試塊例如國際標(biāo)準(zhǔn)試塊IIW、IIW2，我國標(biāo)準(zhǔn)試塊，我國標(biāo)準(zhǔn)試塊CSK-1B等。等。 超聲波探傷用的標(biāo)準(zhǔn)試塊的材料均為低碳

29、鎮(zhèn)超聲波探傷用的標(biāo)準(zhǔn)試塊的材料均為低碳鎮(zhèn)靜鋼，如靜鋼，如20號鋼，經(jīng)正火熱處理。號鋼，經(jīng)正火熱處理。 參考試塊是針對特定條件，而設(shè)計的非標(biāo)準(zhǔn)參考試塊是針對特定條件，而設(shè)計的非標(biāo)準(zhǔn)試塊，大都采用與被檢測工件材質(zhì)相同或相似試塊，大都采用與被檢測工件材質(zhì)相同或相似的材料制作。的材料制作。 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，或者存在自然缺陷，從本質(zhì)上說，它與標(biāo)準(zhǔn)試塊者存在自然缺陷，從本質(zhì)上說，它與標(biāo)準(zhǔn)試塊是一致的。是一致的。超聲波探傷標(biāo)超聲波探傷標(biāo)準(zhǔn)試塊為準(zhǔn)試塊為IIW試試塊，如圖所示塊，如圖所示 IIW試塊是國際焊接協(xié)會在試塊是國際焊接協(xié)會在1958年確定為用

30、于年確定為用于焊縫超聲探傷用的標(biāo)準(zhǔn)試塊，由于它是荷蘭人于焊縫超聲探傷用的標(biāo)準(zhǔn)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。 用于測定斜探頭的入射點、折射角、最大靈敏用于測定斜探頭的入射點、折射角、最大靈敏度、修正時間軸原點和調(diào)整時間軸的測定范圍。度、修正時間軸原點和調(diào)整時間軸的測定范圍。 使用直探頭時，可用來測定直探頭的分辨率、使用直探頭時，可用來測定直探頭的分辨率、盲區(qū)、時間軸的水平線性，以及調(diào)整時間軸的測盲區(qū)、時間軸的水平線性，以及調(diào)整時間軸的測定范圍等。定范圍等。 IIW2試塊如圖所試塊如圖所示，是國際焊接學(xué)示，是國際焊接學(xué)1974年通過的標(biāo)準(zhǔn)

31、年通過的標(biāo)準(zhǔn)試塊。試塊。 其優(yōu)點是容易加其優(yōu)點是容易加工，便于攜帶。工，便于攜帶。 我國我國GB11345-89標(biāo)準(zhǔn)推薦該試塊為標(biāo)準(zhǔn)推薦該試塊為現(xiàn)場校驗檢測靈敏現(xiàn)場校驗檢測靈敏度和時基線試塊。度和時基線試塊。 我國我國GB11345-89標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定CSK-1B試試塊為新標(biāo)準(zhǔn)試塊，結(jié)塊為新標(biāo)準(zhǔn)試塊，結(jié)構(gòu)與構(gòu)與IIW試塊類似。試塊類似。 它是國際標(biāo)準(zhǔn)化組它是國際標(biāo)準(zhǔn)化組織織ISO-2400標(biāo)準(zhǔn)試標(biāo)準(zhǔn)試塊塊(即即IIW-1型試塊型試塊)的的改變型。改變型。 在原有在原有CSK-1A基基礎(chǔ)上增加了測試斜探礎(chǔ)上增加了測試斜探頭折射角的刻度面。頭折射角的刻度面。 美國材料試驗美國材料試驗學(xué)會學(xué)會(A

32、STM)提出提出了一套鋁合金超了一套鋁合金超聲波標(biāo)準(zhǔn)試塊。聲波標(biāo)準(zhǔn)試塊。 這套試塊用鋁這套試塊用鋁合金制作，是因合金制作，是因為不同成分的鋁為不同成分的鋁合金透聲性能基合金透聲性能基本相同。本相同。試塊由下述三組組成。試塊由下述三組組成。 1) 基本組，由基本組，由3種不同孔徑、種不同孔徑、8種不同金屬距種不同金屬距離的離的8個試塊組成；個試塊組成； 2) 面積面積幅度組，由幅度組，由8種不同孔徑、相同金屬種不同孔徑、相同金屬距離的距離的8個試塊組成；個試塊組成； 3) 距離距離幅度組，由幅度組，由30種不同金屬距離、每種不同金屬距離、每種又有種又有3種不同孔徑的共種不同孔徑的共90個試塊組成

33、。個試塊組成。 這套試塊主要用于縱波檢測，可用于探頭、這套試塊主要用于縱波檢測，可用于探頭、探傷儀的性能測試，靈敏度的調(diào)整、和測量范探傷儀的性能測試，靈敏度的調(diào)整、和測量范圍的調(diào)整等。圍的調(diào)整等。2-2-5 超聲檢測方法分類超聲檢測方法分類 (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，一個探頭向穿透法，在工件兩側(cè)各放一探頭，一個探頭向工件內(nèi)發(fā)射超聲波，另一個探頭接收超聲波工件內(nèi)發(fā)射超聲波，另一個探頭接收超聲波當(dāng)工件完好時，可接收到較強信號。當(dāng)工件內(nèi)有當(dāng)工件完好時，可接收到較強信號。當(dāng)工件內(nèi)有面積大于聲束截面的缺陷時，聲能被缺陷全部反面積大于聲束截面的缺陷時，聲能

34、被缺陷全部反射，另一個探頭完全收不到超聲信號。射，另一個探頭完全收不到超聲信號。穿透法的優(yōu)點是不存在盲區(qū)，聲程衰減少。缺點穿透法的優(yōu)點是不存在盲區(qū)，聲程衰減少。缺點是檢測靈敏度低，不能對缺陷定位，現(xiàn)場操作不是檢測靈敏度低，不能對缺陷定位，現(xiàn)場操作不便，應(yīng)用比較少。便，應(yīng)用比較少。脈沖反射法如圖所示，只需采用一個又發(fā)又收的脈沖反射法如圖所示，只需采用一個又發(fā)又收的探頭進行檢測。當(dāng)工件完好無缺陷時，熒光屏上探頭進行檢測。當(dāng)工件完好無缺陷時，熒光屏上只有始脈沖和底波顯示。只有始脈沖和底波顯示。工件中有小缺陷時，在始波和底波之間有缺陷波工件中有小缺陷時，在始波和底波之間有缺陷波顯示，通過缺陷波在時基軸

35、上的位置來確定缺陷顯示，通過缺陷波在時基軸上的位置來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，底波高度下降。當(dāng)工件中有當(dāng)有缺陷波出觀時，底波高度下降。當(dāng)工件中有大于聲束截面的大缺陷時，全部聲能被缺陷所反大于聲束截面的大缺陷時，全部聲能被缺陷所反射，熒光屏上只有始波和缺陷波，底波消失。射，熒光屏上只有始波和缺陷波，底波消失。脈沖反射法的優(yōu)點是檢測靈敏度高，缺陷可以定脈沖反射法的優(yōu)點是檢測靈敏度高，缺陷可以定位，操作靈活方便，適用范圍廣，是當(dāng)前國內(nèi)外位，操作靈活方便，適用范圍廣，是當(dāng)前國內(nèi)外應(yīng)用最廣泛的超聲檢測方法。應(yīng)用最廣泛的超聲檢

36、測方法。脈沖反射法的缺點是存在盲區(qū)，對近表面缺陷的脈沖反射法的缺點是存在盲區(qū)，對近表面缺陷的檢測能力差，當(dāng)缺陷反射面與聲束軸線不垂直時檢測能力差，當(dāng)缺陷反射面與聲束軸線不垂直時容易漏檢，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，探頭通過耦合薄層、與工件檢測面接觸接觸法，探頭通過耦合薄層、與工件檢測面接觸的探傷方法，具有方便、靈活、耦合層薄、聲能的探傷方法，具有方便、靈活、耦合層薄、聲能損失小等優(yōu)點，應(yīng)用廣泛，可用于縱波檢測、橫損失小等優(yōu)點，應(yīng)用廣泛，可用于縱波檢測、橫波檢測、表面波檢測和板波檢測等。波檢測、表面波檢測和板

37、波檢測等。探頭探頭耦合劑耦合劑工件工件該方法對探頭所加壓力大小、耦合層厚薄、接觸該方法對探頭所加壓力大小、耦合層厚薄、接觸面積大小等影響因素難于操縱，以及探頭容易磨面積大小等影響因素難于操縱，以及探頭容易磨損、檢測速度低等缺點，使其應(yīng)用受到限制。損、檢測速度低等缺點，使其應(yīng)用受到限制。探頭探頭耦合劑耦合劑工件工件液浸法檢測，就是在探頭與工件間設(shè)置一層一定液浸法檢測，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。浸法檢測。探頭探頭液體液體工件工件液浸法檢測時，探頭與工件不發(fā)生直接接觸，既液浸法檢測時，探頭與工件不發(fā)生直

38、接接觸，既可減少探頭的磨損，又能消除直接接觸法中那些可減少探頭的磨損，又能消除直接接觸法中那些難以控制的因素，同時也可提高檢測速度，便于難以控制的因素，同時也可提高檢測速度，便于實現(xiàn)自動檢測。實現(xiàn)自動檢測。探頭探頭液體液體工件工件采用液浸法檢測方法，由于聲束在水中和鋼中兩采用液浸法檢測方法，由于聲束在水中和鋼中兩次擴散，聲束指向性差，聲壓損失也大，往往采次擴散，聲束指向性差，聲壓損失也大，往往采用聚焦探頭。用聚焦探頭。探頭探頭液體液體工件工件(3)探頭與工件的耦合探頭與工件的耦合工件表面形狀和粗糙度對檢測靈敏度、檢測速工件表面形狀和粗糙度對檢測靈敏度、檢測速度和探頭磨損等都有直接影響。為提高聲

39、能從度和探頭磨損等都有直接影響。為提高聲能從探頭向工件內(nèi)的傳遞效率，在探頭和工件之間探頭向工件內(nèi)的傳遞效率，在探頭和工件之間填加耦合劑，同時可減少探頭磨損、便于探頭填加耦合劑，同時可減少探頭磨損、便于探頭移動。移動。 探頭探頭耦合劑耦合劑工件工件在接觸法，一般采用液態(tài)接觸，即在探頭與工在接觸法，一般采用液態(tài)接觸，即在探頭與工件之間涂敷液體、排除空氣間隙，這層液體稱件之間涂敷液體、排除空氣間隙，這層液體稱為耦合劑。影響耦合效果的因素很多，主要有為耦合劑。影響耦合效果的因素很多，主要有工件表面形狀、表面粗糙度和耦合劑種類等。工件表面形狀、表面粗糙度和耦合劑種類等。探頭探頭耦合劑耦合劑工件工件 工件

40、表面愈粗糙，入射到工件中的超聲能量工件表面愈粗糙，入射到工件中的超聲能量就愈少，檢測靈敏度較低。就愈少，檢測靈敏度較低。 要求工件表面粗糙度不大于要求工件表面粗糙度不大于1/10波長，否則波長，否則耦合情況顯著變差，出觀比較大的側(cè)向散射。耦合情況顯著變差，出觀比較大的側(cè)向散射。 能夠機械加工的表面最好在加工后檢測，不能夠機械加工的表面最好在加工后檢測，不能加工的應(yīng)進行適當(dāng)清理和打磨，去掉表面附能加工的應(yīng)進行適當(dāng)清理和打磨，去掉表面附著的氧化皮、涂料以及其它附著物。著的氧化皮、涂料以及其它附著物。 常用的超聲耦合劑，包括水、甘油、水玻璃常用的超聲耦合劑，包括水、甘油、水玻璃和機油等。機油最常用，根據(jù)工件表面狀況和和機油等。機油最常用，根據(jù)工件表面狀況和環(huán)境溫度可選用適當(dāng)粘度的機油。環(huán)境溫度可選用適當(dāng)粘度的機油。 甘油的耦合效果比較好，但有腐蝕性，成本甘油的耦合效果比較好，但有腐蝕性，成本也高。水玻璃效果也不錯，適用于粗糙表面，也高。水玻璃效果也不錯，適