超聲檢測(cè)設(shè)備與器材參考課件

超聲檢測(cè)設(shè)備與器材超聲檢測(cè)設(shè)備與器材1優(yōu)選超聲檢測(cè)設(shè)備與器材優(yōu)選超聲檢測(cè)設(shè)備與器材24.1超聲檢測(cè)儀超聲檢測(cè)的主體設(shè)備。作用：產(chǎn)生電振蕩并加于換能器（探頭）上，激勵(lì)探頭發(fā)射超聲波，同時(shí)接受來(lái)自探頭的電信號(hào)，將其放大后以一定的方式顯示出來(lái)，從而得到被檢工件中有無(wú)缺陷的信息。4.1.1超聲檢測(cè)儀的分類1.概述超聲檢測(cè)儀指示的三種參量：(1)超聲的穿透能量穿透式檢測(cè)儀：發(fā)射頻率不變（或在小范圍內(nèi)周期性變化）的超聲連續(xù)波，根據(jù)透過(guò)工件的超聲波強(qiáng)度變化判斷工件中有無(wú)缺陷及缺陷大小。(2)頻率可變的超聲連續(xù)波在工件中形成駐波的情況調(diào)頻波探傷儀：儀器通過(guò)探頭向工件發(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(wú)缺陷。共振式測(cè)厚儀4.1超聲檢測(cè)儀3(3)脈沖波的幅度和運(yùn)行時(shí)間脈沖波探傷儀：儀器通過(guò)探頭向工件周期性地發(fā)射一持續(xù)時(shí)間很短的電脈沖，激勵(lì)探頭發(fā)射脈沖超聲波，并接收從工件中反射回來(lái)的脈沖波信號(hào)，通過(guò)檢測(cè)信號(hào)的返回時(shí)間和幅度判斷是否存在缺陷及缺陷大小等情況。兩種信號(hào)顯示方式：A型和超聲成像（B、C、D、S、P）。衍射時(shí)差法超聲檢測(cè)儀：采用一發(fā)一收雙探頭方式，接收從工件中衍射回來(lái)的脈沖波信號(hào)，通過(guò)檢測(cè)信號(hào)的返回時(shí)間來(lái)判斷是否存在缺陷及缺陷大小等情況。TFB被檢工件超聲波探傷儀探頭(3)脈沖波的幅度和運(yùn)行時(shí)間T被檢工件超聲波探傷42.A型顯示、B型顯示與C型顯示(1)A型顯示波形顯示，將超聲信號(hào)的幅度與傳播時(shí)間的關(guān)系以直角坐標(biāo)的形式顯示。橫坐標(biāo)代表聲波的傳播時(shí)間，縱坐標(biāo)代表信號(hào)幅度。2.A型顯示、B型顯示與C型顯示(1)A型顯示5(2)B型顯示圖像顯示，是工件的一個(gè)二維截面圖。橫坐標(biāo)代表探頭在工件表面的一條直線掃查距離，縱坐標(biāo)代表聲傳播時(shí)間（距離）。顯示被檢工件任一縱截面上缺陷的分布及缺陷的深度。(2)B型顯示6(3)C型顯示圖像顯示，是工件的一個(gè)平面投影圖。圖的二維坐標(biāo)對(duì)應(yīng)探頭的掃查位置，工件中缺陷的形狀和深度以亮度或顏色表示。(3)C型顯示74.1.2模擬式超聲檢測(cè)儀1.儀器電路方框圖和工作原理儀器電路方框圖：說(shuō)明儀器的大概結(jié)構(gòu)和工作原理。主要組成部分：同步電路、掃描電路、發(fā)射電路、接收放大電路、顯示電路和電源電路等。工作原理：4.1.2模擬式超聲檢測(cè)儀82.儀器主要組成部分的作用(1)同步電路（觸發(fā)電路）作用：產(chǎn)生數(shù)十～數(shù)千赫茲(Hz)的同步脈沖，作為發(fā)射電路、掃描電路以及其他輔助電路的觸發(fā)脈沖，使各電路在時(shí)間上協(xié)調(diào)一致工作。重復(fù)頻率：是一個(gè)儀器參數(shù),探傷儀器驅(qū)動(dòng)探頭發(fā)射超聲波的次數(shù)，例如PRF設(shè)置為1kHz即為儀器每秒驅(qū)動(dòng)探頭發(fā)射1000次超聲波。

對(duì)于模擬式探傷儀器，顯示屏的亮度需要有一定的掃描信號(hào)來(lái)驅(qū)動(dòng)射線管維持，因?yàn)镻RF過(guò)低會(huì)造成顯示屏暗淡。

對(duì)于數(shù)字式探傷儀，LCD顯示屏亮度不再依賴PRF，那么PRF就只與探頭掃查速度有關(guān)：因?yàn)樘筋^在移動(dòng)的過(guò)程中，如果移動(dòng)的速度過(guò)快而PRF太低，可能會(huì)造成探頭劃過(guò)某處缺陷時(shí)，還沒(méi)有超聲波“照射”到缺陷，造成漏檢。如果PRF過(guò)高,儀器第一次發(fā)射的超聲波還沒(méi)有被探頭接收到，就接著發(fā)出了第二次、第三次超聲波，結(jié)果第一次超聲波的回波也許夾雜在了第二次激發(fā)后，發(fā)生邏輯混亂，在顯示屏上無(wú)規(guī)律的顯示回波跳動(dòng).2.儀器主要組成部分的作用9鋁焊接接頭超聲檢測(cè)對(duì)比試塊；鋁焊接接頭超聲檢測(cè)對(duì)比試塊；橫坐標(biāo)代表探頭在工件表面的一條直線掃查距離，縱坐標(biāo)代表聲傳播時(shí)間（距離）。使掃描線上的回波位置大幅度左右移動(dòng)，而不改變回波之間的間距。聚焦調(diào)節(jié)示波管中電子束的聚焦程度，使波形清晰；發(fā)射部分機(jī)械品質(zhì)因子θm較小，以便獲得較高的分辨率和較小的盲區(qū)。用途：用于儀器探頭系統(tǒng)性能測(cè)試校準(zhǔn)和檢測(cè)校準(zhǔn)。垂直上下移動(dòng)時(shí)基線。顯示選擇開(kāi)關(guān)選擇射頻、全波檢波、正檢波和負(fù)檢波顯示方式；將來(lái)自探頭的電信號(hào)進(jìn)行放大、檢波后輸至顯示電路。波束分類：聚焦、非聚焦。波束分類：聚焦、非聚焦。鍛件橫波檢測(cè)對(duì)比試塊；鋁及鋁合金壓力管道和管子焊接接頭超聲檢測(cè)對(duì)比試塊；（包括與示波器結(jié)合的性能）重復(fù)頻率調(diào)節(jié)脈沖重復(fù)頻率，改變發(fā)射電路每秒鐘發(fā)射脈沖的次數(shù)。水平線性范圍A型顯示的像數(shù)質(zhì)量脈沖重復(fù)頻率垂直線性當(dāng)改變探頭傾角使聲束從水中傾斜入射至工件表面，可通過(guò)折射在工件中產(chǎn)生純橫波。鋁及鋁合金壓力管道和管子焊接接頭超聲檢測(cè)對(duì)比試塊；發(fā)射電路、接收電路中的衰減器和高頻放大器與模擬式儀器相同。延遲、水平(零位)調(diào)節(jié)開(kāi)始脈沖時(shí)刻與開(kāi)始掃描時(shí)刻之間的時(shí)間差。聚焦調(diào)節(jié)示波管中電子束的聚焦程度，使波形清晰；耦合劑作用：排除探頭與工件表面之間的空氣，使超聲波有效的傳入工件，達(dá)到檢測(cè)目的。（3）無(wú)縫鋼管對(duì)比試塊T1、T2、T3型堆焊層超聲檢測(cè)對(duì)比試塊；介電常數(shù)ε：介質(zhì)的介電性質(zhì)。（1）橫通孔和長(zhǎng)橫孔：具有軸對(duì)稱特點(diǎn)，反射波幅比較穩(wěn)定，有線性缺陷特征。1超聲檢測(cè)儀、探頭的主要性能及其組合性能抑制電路：用于將幅度較小的一部分信號(hào)截去，不在顯示屏上顯示。鋁焊接接頭超聲檢測(cè)對(duì)比試塊；可提供檢測(cè)波形記錄與存貯等附加功能。（2）測(cè)量第一次底波B1與第二次底波B2之間的時(shí)間或任意兩次相鄰底波之間的時(shí)間。發(fā)射電路、接收電路中的衰減器和高頻放大器與模擬式儀器相同。2壓電材料的主要性能參數(shù)兩種儀器的最基本部分——發(fā)射電路和接收電路相同，儀器的靈敏度、分辨力、放大線性差別不大。（1）標(biāo)準(zhǔn)試塊：由權(quán)威機(jī)構(gòu)制定的試塊，其特性與制作要求有專門的標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定。2.儀器主要組成部分的作用同步電路（觸發(fā)電路）重復(fù)頻率的選擇：視被檢工件厚度進(jìn)行調(diào)節(jié)。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?；孟蟛ǎ焊咧貜?fù)頻率使兩次脈沖間隔時(shí)間變短，使未充分衰減的多次反射進(jìn)入下一周期，形成的波形。鋁焊接接頭超聲檢測(cè)對(duì)比試塊；脈沖重復(fù)頻率10(2)掃描電路（時(shí)基電路）作用：產(chǎn)生鋸齒波電壓，施加到示波管水平偏轉(zhuǎn)板上，使顯示管熒光屏上的光點(diǎn)沿水平方向從左向右作等速移動(dòng)，產(chǎn)生一條水平掃描時(shí)基線。時(shí)基線調(diào)節(jié)：測(cè)量范圍（聲速）粗調(diào)和細(xì)調(diào)：改變屏幕上顯示的時(shí)間（距離）范圍的大小，實(shí)質(zhì)是調(diào)節(jié)掃描速度（鋸齒波的斜率）。延遲：調(diào)節(jié)屏幕上顯示的時(shí)間范圍的起點(diǎn)，即時(shí)基電路觸發(fā)的延遲時(shí)間。將同步信號(hào)延遲一段時(shí)間后觸發(fā)掃描電路，使掃描延遲一段時(shí)間開(kāi)始。(2)掃描電路（時(shí)基電路）11(3)發(fā)射電路作用：電脈沖信號(hào)發(fā)生器，產(chǎn)生高壓電脈沖施加到壓電晶片上產(chǎn)生脈沖超聲波。電路形式：調(diào)諧式：電路諧振頻率由電路中的電感、電容決定，發(fā)出的超聲波脈沖頻帶較窄。諧振頻率調(diào)諧到與探頭的固有頻率相一致。非調(diào)諧式：發(fā)射一短脈沖（尖脈沖或方波），脈沖頻帶較寬，可適應(yīng)不同頻帶范圍的探頭。

阻尼電阻R0：通過(guò)改變發(fā)射電路中的阻尼電阻，調(diào)節(jié)發(fā)射脈沖的電壓幅度和脈沖寬度。(3)發(fā)射電路阻尼電阻R0：12非調(diào)諧式：發(fā)射一短脈沖（尖脈沖或方波），脈沖頻帶較寬，可適應(yīng)不同頻帶范圍的探頭。雙晶探頭（分割探頭）（1）橫通孔和長(zhǎng)橫孔：具有軸對(duì)稱特點(diǎn)，反射波幅比較穩(wěn)定，有線性缺陷特征。顯示器的刷新頻率與超聲波重作用：電脈沖信號(hào)發(fā)生器，產(chǎn)生高壓電脈沖施加到壓電晶片上產(chǎn)生脈沖超聲波。T1、T2、T3型堆焊層超聲檢測(cè)對(duì)比試塊；結(jié)構(gòu)與橫波斜探頭一樣。（3）CSK-1A、CSK-ⅡA、CSK-ⅢA和CSK-ⅣA試塊A型顯示、B型顯示與C型顯示（2）外形尺寸盡可能被檢工件一致，表面狀態(tài)與被檢工件相同或相近。將來(lái)自探頭的電信號(hào)進(jìn)行放大、檢波后輸至顯示電路。顯示器的刷新頻率與超聲波重如果PRF過(guò)高,儀器第一次發(fā)射的超聲波還沒(méi)有被探頭接收到，就接著發(fā)出了第二次、第三次超聲波，結(jié)果第一次超聲波的回波也許夾雜在了第二次激發(fā)后，發(fā)生邏輯混亂，在顯示屏上無(wú)規(guī)律的顯示回波跳動(dòng).單探：自發(fā)自收工作狀態(tài)。儀器電路方框圖：說(shuō)明儀器的大概結(jié)構(gòu)和工作原理。脈沖持續(xù)時(shí)間衰減器精度（4）V形槽和其他切割槽：具有表面開(kāi)口的線性缺陷的特點(diǎn)，適用于鋼管等工件橫波檢測(cè)。主要差別：數(shù)字式儀器中的?！獢?shù)轉(zhuǎn)換、信號(hào)處理和顯示部分。爬波探頭：結(jié)構(gòu)與橫波探頭類似，入射角不同。水平偏轉(zhuǎn)極限數(shù)字采樣誤差線聚焦──聲透鏡為柱面，理想焦點(diǎn)為一條線。發(fā)射脈沖寬度大，盲區(qū)大，測(cè)量下限受限制，約1～1.鋁焊接接頭超聲檢測(cè)對(duì)比試塊；(4)接收電路將來(lái)自探頭的電信號(hào)進(jìn)行放大、檢波后輸至顯示電路。接收電路性能影響檢測(cè)儀的垂直線性、動(dòng)態(tài)范圍、探傷靈敏度、分辨率等技術(shù)指標(biāo)。組成：衰減器、高頻放大器、檢波器和視頻放大器等。衰減器：對(duì)信號(hào)幅度定量調(diào)節(jié)，給出不同信號(hào)幅度差的精確讀數(shù)，用于不同信號(hào)幅度的比較；將超出顯示器幅度范圍的過(guò)大信號(hào)衰減到顯示器可顯示的幅度。射頻放大電路：將衰減器輸出的射頻信號(hào)進(jìn)行放大。檢波電路：將探頭接收到的射頻信號(hào)轉(zhuǎn)換成視頻信號(hào)，以檢波的形式顯示。全波檢波：將視頻信號(hào)正、負(fù)半周的信號(hào)均轉(zhuǎn)換成正電壓信號(hào)；正檢波：將視頻信號(hào)正半周的信號(hào)均轉(zhuǎn)換成正電壓信號(hào)；負(fù)檢波：將視頻信號(hào)負(fù)半周的信號(hào)均轉(zhuǎn)換成正電壓信號(hào)。非調(diào)諧式：發(fā)射一短脈沖（尖脈沖或方波），脈沖頻帶較寬，可適應(yīng)13抑制電路：用于將幅度較小的一部分信號(hào)截去，不在顯示屏上顯示。使用抑制時(shí)，儀器的垂直線性和動(dòng)態(tài)范圍均會(huì)下降。阻塞：使用單晶片探頭以脈沖反射法進(jìn)行檢測(cè)時(shí)，發(fā)射脈沖在激勵(lì)探頭的同時(shí)也直接進(jìn)入接收電路，形成始波。由于發(fā)射脈沖電壓很高，在短時(shí)間內(nèi)放大器的放大量會(huì)降低，甚至沒(méi)有放大作用。盲區(qū)：由于發(fā)射脈沖自身寬度和放大器的阻塞現(xiàn)象，在靠近始波的一段時(shí)間范圍內(nèi)，所要求發(fā)現(xiàn)的缺陷往往不能發(fā)現(xiàn)。這段時(shí)間所對(duì)應(yīng)的入射面進(jìn)入試件的深度距離，稱為盲區(qū)。(5)顯示電路：由示波器和外圍電路組成。顯示檢測(cè)圖形。(6)電源電路：給檢測(cè)儀各部分電路提供適當(dāng)?shù)碾娔?。抑制電路：用于將幅度較小的一部分信號(hào)截去，不在顯示屏上顯示。143.儀器主要開(kāi)關(guān)旋鈕的作用及其調(diào)整發(fā)射部分工作方式選擇選擇檢測(cè)方式，即“雙探”和“單探”方式。雙探：一發(fā)一收工作狀態(tài)；單探：自發(fā)自收工作狀態(tài)。發(fā)射強(qiáng)度改變儀器發(fā)射脈沖功率（發(fā)射強(qiáng)度）。重復(fù)頻率調(diào)節(jié)脈沖重復(fù)頻率，改變發(fā)射電路每秒鐘發(fā)射脈沖的次數(shù)。接收部分

衰減器(粗、細(xì))調(diào)節(jié)檢測(cè)靈敏度和測(cè)量回波幅度。增益(增益細(xì)調(diào))改變接收放大器的放大倍數(shù)，連續(xù)改變檢測(cè)儀的靈敏度。抑制抑制熒光屏上幅度較低的或認(rèn)為不必要的雜亂反射波，使顯示的波形清晰。頻率選擇窄頻帶檢測(cè)儀具有，使發(fā)射電路與所用的探頭相匹配，并改變放大器的通頻帶。顯示選擇開(kāi)關(guān)選擇射頻、全波檢波、正檢波和負(fù)檢波顯示方式；3.儀器主要開(kāi)關(guān)旋鈕的作用及其調(diào)整15時(shí)基線部分

深度范圍(粗調(diào))粗調(diào)掃描線所代表的探測(cè)范圍，可較大幅度改變時(shí)間掃描線的掃描速度，使熒光屏上回波間距大幅度壓縮或擴(kuò)展。深度細(xì)調(diào)精確調(diào)整探測(cè)范圍，可連續(xù)改變時(shí)間掃描線的掃描速度，使熒光屏上回波間距在一定范圍內(nèi)連續(xù)變化。延遲、水平(零位)調(diào)節(jié)開(kāi)始脈沖時(shí)刻與開(kāi)始掃描時(shí)刻之間的時(shí)間差。使掃描線上的回波位置大幅度左右移動(dòng)，而不改變回波之間的間距。顯示部分

輝度調(diào)節(jié)波形的亮度；聚焦調(diào)節(jié)示波管中電子束的聚焦程度，使波形清晰；垂直上下移動(dòng)時(shí)基線。時(shí)基線部分164.1.3數(shù)字式超聲檢測(cè)儀計(jì)算機(jī)技術(shù)和超聲檢測(cè)儀技術(shù)相結(jié)合的產(chǎn)物。數(shù)字式超聲檢測(cè)儀為發(fā)射、接收電路的參數(shù)控制和接收信號(hào)的處理、顯示均采用數(shù)字化方式的儀器。4.1.3數(shù)字式超聲檢測(cè)儀171.數(shù)字式超聲檢測(cè)儀與模擬式超聲檢測(cè)儀的異同(1)基本組成發(fā)射電路、接收電路中的衰減器和高頻放大器與模擬式儀器相同。信號(hào)放大到一定程度后，數(shù)字式儀器由模—數(shù)轉(zhuǎn)換器變成數(shù)字信號(hào)，由微處理器進(jìn)行處理后，在顯示器上顯示。數(shù)字式儀器的顯示是二維點(diǎn)陣式，由微處理器通過(guò)程序來(lái)控制顯示器實(shí)現(xiàn)逐行逐點(diǎn)掃描；模擬式儀器是由單行掃描線經(jīng)幅度調(diào)節(jié)顯示波形。數(shù)字式儀器沒(méi)有同步電路，電路的同步控制由微處理器通過(guò)程序來(lái)協(xié)調(diào)。(2)儀器的功能數(shù)字式儀器可提供模擬式儀器具有的全部功能，但控制方式是不同的。數(shù)字式儀器通過(guò)人機(jī)對(duì)話，用按鍵或菜單的方式，將控制數(shù)據(jù)輸入給微處理器，由微處理器發(fā)出信號(hào)控制各電路；模擬式儀器由操作者直接撥動(dòng)開(kāi)關(guān)對(duì)儀器的電路進(jìn)行調(diào)整。數(shù)字式儀器的控制參數(shù)可以存貯和調(diào)用，方便檢測(cè)過(guò)程的重復(fù)再現(xiàn)；可提供檢測(cè)波形記錄與存貯等附加功能。1.數(shù)字式超聲檢測(cè)儀與模擬式超聲檢測(cè)儀的異同18(3)儀器的性能兩種儀器的最基本部分——發(fā)射電路和接收電路相同，儀器的靈敏度、分辨力、放大線性差別不大。主要差別：數(shù)字式儀器中的模—數(shù)轉(zhuǎn)換、信號(hào)處理和顯示部分。其性能決定顯示的信號(hào)是否失真，主要參數(shù)有?！獢?shù)轉(zhuǎn)換器的?！獢?shù)轉(zhuǎn)換頻率、字長(zhǎng)和存儲(chǔ)深度，以及顯示器的刷新頻率。?！獢?shù)轉(zhuǎn)換（A/D轉(zhuǎn)換）：通過(guò)對(duì)連續(xù)變化的模擬信號(hào)進(jìn)行高速度、等間隔的采樣，將其變換為一列大小變化的數(shù)字量的過(guò)程。采樣頻率決定了可采集的超聲波信號(hào)的最高頻率。

字長(zhǎng)：決定幅度讀數(shù)的精度。存儲(chǔ)深度（數(shù)據(jù)長(zhǎng)度）與采樣頻率決定檢測(cè)范圍的大小。顯示器的刷新頻率與超聲波重復(fù)頻率相一致，以保證所有信號(hào)得到顯示。(3)儀器的性能字長(zhǎng)：決定幅度讀數(shù)的精度。192.數(shù)字式超聲檢測(cè)儀的優(yōu)勢(shì)與問(wèn)題優(yōu)勢(shì)：方便超聲信號(hào)的存儲(chǔ)、記錄、再現(xiàn)，改變了傳統(tǒng)超聲檢測(cè)缺乏永久記錄的缺點(diǎn)；方便信號(hào)的分析和處理，可從接收的信號(hào)中得到更多的量化信息；顯示器不需要示波管，使儀器小型化；儀器參數(shù)的數(shù)字化控制使檢測(cè)參數(shù)可以存儲(chǔ)、檢測(cè)過(guò)程的重現(xiàn)。問(wèn)題：模—數(shù)轉(zhuǎn)換器的采樣頻率、數(shù)據(jù)長(zhǎng)度、顯示器的分辨率、刷新速度等帶來(lái)的信號(hào)失真，可能對(duì)檢測(cè)信號(hào)的評(píng)價(jià)帶來(lái)一定的影響。4.1.4儀器的維護(hù)保養(yǎng)4.1.5自動(dòng)檢測(cè)設(shè)備2.數(shù)字式超聲檢測(cè)儀的優(yōu)勢(shì)與問(wèn)題204.1.6超聲波測(cè)厚儀1.共振式測(cè)厚儀超聲波（連續(xù)波）垂直入射到平板工件底面，全反射。當(dāng)工件厚度為δ=λ/2的整數(shù)倍時(shí),反射波與入射波互相疊加,形成駐波,產(chǎn)生共振.工件厚度與波速、頻率的關(guān)系為:當(dāng)n=1時(shí),f為工件的基頻。測(cè)得兩個(gè)相鄰的共振頻率后，可由下式得到工件的厚度：

共振式測(cè)厚儀可測(cè)厚度下限小，最小可達(dá)0.1mm；測(cè)試精度較高?？蛇_(dá)0.1%。4.1.6超聲波測(cè)厚儀共振式測(cè)厚儀可測(cè)212.脈沖反射式測(cè)厚儀通過(guò)測(cè)量超聲波在工件上下底面之間往返一次傳播的時(shí)間來(lái)求得工件的厚度：

測(cè)量往返時(shí)間t的兩種方法：（1）測(cè)量發(fā)射脈沖T與第一次底波B1之間的時(shí)間。發(fā)射脈沖寬度大，盲區(qū)大，測(cè)量下限受限制，約1～1.5mm。（2）測(cè)量第一次底波B1與第二次底波B2之間的時(shí)間或任意兩次相鄰底波之間的時(shí)間。底波脈沖寬度窄，盲區(qū)小，測(cè)量下限小。最小可達(dá)0.25mm。2.脈沖反射式測(cè)厚儀223.蘭姆波測(cè)厚儀當(dāng)超聲波頻率、入射角與工件厚度成一定關(guān)系時(shí)，在薄板工件中產(chǎn)生蘭姆波。改變探頭入射角角度，使得出現(xiàn)蘭姆波，然后根據(jù)探頭的入射角和頻率來(lái)測(cè)定工件厚度。4.測(cè)厚儀的調(diào)整和使用調(diào)整要點(diǎn)：（1）測(cè)厚前，先校準(zhǔn)儀器的下限和線性。測(cè)量下限用一塊厚度為下限的試塊來(lái)校準(zhǔn)；線性用厚度不同的試塊來(lái)校正。（2）選擇測(cè)厚方法。根據(jù)工件厚度和精度要求來(lái)選擇探頭。3.蘭姆波測(cè)厚儀234.2探頭超聲換能器：將其他形式能量轉(zhuǎn)換成超音頻振動(dòng)形式能量的器件可用來(lái)發(fā)射超聲波，具有可逆效應(yīng)時(shí)又可用來(lái)接收超聲波。探頭：以換能器為主要元件組裝成具有一定特性的超聲發(fā)射、接收器件。

超聲波探頭是組成超聲檢測(cè)系統(tǒng)的最重要的組件之一。探頭的性能直接影響超聲檢測(cè)的能力和效果。超聲換能器種類：壓電換能器、磁致伸縮換能器、電磁聲換能器和激光換能器。常用的是壓電換能器，壓電晶片——探頭的關(guān)鍵部件。壓電晶片作用：將電能轉(zhuǎn)換成聲能，并將聲能轉(zhuǎn)換成電能。4.2探頭244.2.1壓電效應(yīng)和壓電材料正壓電效應(yīng)（聲能→電能）：某些晶體材料在交變拉壓應(yīng)力的作用下，產(chǎn)生交變電場(chǎng)的效應(yīng)；逆壓電效應(yīng)（電能→聲能）：當(dāng)晶體材料在交變電場(chǎng)作用下，產(chǎn)生伸縮變形的效應(yīng)。壓電效應(yīng)：正、逆壓電效應(yīng)的統(tǒng)稱。探頭發(fā)射超聲波──逆壓電效應(yīng)，電能→聲能；探頭接收超聲波──正壓電效應(yīng)，聲能→電能。壓電材料：具有壓電效應(yīng)的單晶和多晶材料。多晶材料又稱壓電陶瓷。壓電單晶體是各向異性的，其產(chǎn)生壓電效應(yīng)的機(jī)理與其特定方向上的原子排列方式有關(guān)。壓電多晶體是各向同性的。為了使整個(gè)晶片具有壓電效應(yīng)，必須對(duì)陶瓷多晶體進(jìn)行極化處理。4.2.1壓電效應(yīng)和壓電材料254.2.2壓電材料的主要性能參數(shù)1.壓電應(yīng)變常數(shù)d33：在壓電晶體上施加單位電壓時(shí)產(chǎn)生的應(yīng)變大小。衡量壓電晶體材料發(fā)射靈敏度高低的重要參數(shù)。2.壓電電壓常數(shù)g33：作用在壓電晶體上單位應(yīng)力所產(chǎn)生的電壓梯度大小。衡量壓電晶體材料接收靈敏度高低的重要參數(shù)。3.介電常數(shù)ε：介質(zhì)的介電性質(zhì)。4.機(jī)電耦合系數(shù)K:表示壓電材料機(jī)械能（聲能）與電能之間的轉(zhuǎn)換效率。

正壓電效應(yīng)：逆壓電效應(yīng)：4.2.2壓電材料的主要性能參數(shù)265.機(jī)械品質(zhì)因子θm：壓電晶片在諧振時(shí)儲(chǔ)存的機(jī)械能E儲(chǔ)與在一個(gè)周期內(nèi)損耗的能量E損之比。6.頻率常數(shù)Nt：壓電晶片的厚度與固有頻率的乘積。

駐波理論，壓電晶片在高頻電脈沖激勵(lì)下產(chǎn)生共振的條件。7.居里溫度TC：使壓電材料的壓電效應(yīng)消失的溫度。超聲波探頭對(duì)晶片的要求：機(jī)電耦合系數(shù)K較大，以便獲得較高的轉(zhuǎn)換效率。機(jī)械品質(zhì)因子θm較小，以便獲得較高的分辨率和較小的盲區(qū)。壓電應(yīng)變常數(shù)d33和壓電電壓常數(shù)g33較大，以便獲得較高的發(fā)射靈敏度和接收靈敏度。頻率常數(shù)Nt較大，介電常數(shù)ε較小，以便獲得較高的頻率。居里溫度TC較高，聲阻抗Z適當(dāng)。5.機(jī)械品質(zhì)因子θm：壓電晶片在諧振時(shí)儲(chǔ)存的機(jī)械能E儲(chǔ)與在274.2.3探頭的結(jié)構(gòu)壓電換能器探頭由壓電晶片、阻尼塊、接頭、電纜線、保護(hù)膜和外殼組成。斜探頭有一個(gè)使晶片與入射面成一定角度的斜楔塊。1.壓電晶片接收和發(fā)射超聲波，實(shí)現(xiàn)電聲換能。晶片性能決定探頭性能。晶片的尺寸和頻率決定發(fā)射聲場(chǎng)的強(qiáng)度、距離波幅特性和指向性。晶片制作質(zhì)量關(guān)系到探頭的聲場(chǎng)對(duì)稱型、分辨力、信噪比等特性。4.2.3探頭的結(jié)構(gòu)1.壓電晶片282.阻尼塊和吸聲材料阻尼塊由環(huán)氧樹(shù)脂和鎢粉等按一定比例配成的阻尼材料，對(duì)壓電晶片的振動(dòng)起阻尼作用：使脈沖寬度減小，提高分辨力；吸收晶片向背面發(fā)射的超聲波；對(duì)晶片起支承作用。3.保護(hù)膜保護(hù)壓電晶片不致磨損和損壞。分硬、軟保護(hù)膜。4.斜楔使超聲波傾斜入射到檢測(cè)面而裝在晶片前面的楔塊。斜楔中的縱波波速須小于工件中的縱波波速。5.電纜線6.外殼2.阻尼塊和吸聲材料29數(shù)字式超聲檢測(cè)儀與模擬式超聲檢測(cè)儀的異同發(fā)射電路、接收電路中的衰減器和高頻放大器與模擬式儀器相同?？商峁z測(cè)波形記錄與存貯等附加功能。增益(增益細(xì)調(diào))改變接收放大器的放大倍數(shù)，連續(xù)改變檢測(cè)儀的靈敏度。復(fù)頻率相一致，以保證所有信（3）無(wú)縫鋼管對(duì)比試塊材質(zhì)、加工、聲學(xué)性能。(6)電源電路：給檢測(cè)儀各部分電路提供適當(dāng)?shù)碾娔?。顯示選擇開(kāi)關(guān)選擇射頻、全波檢波、正檢波和負(fù)檢波顯示方式；數(shù)字式儀器可提供模擬式儀器具有的全部功能，但控制方式是不同的。壓電效應(yīng)：正、逆壓電效應(yīng)的統(tǒng)稱。3-2005標(biāo)準(zhǔn)中規(guī)定的對(duì)比試塊：線性用厚度不同的試塊來(lái)校正。采樣頻率決定了可采集的超聲波信號(hào)的最高頻率。（1）橫通孔和長(zhǎng)橫孔：具有軸對(duì)稱特點(diǎn)，反射波幅比較穩(wěn)定，有線性缺陷特征。（1）測(cè)厚前，先校準(zhǔn)儀器的下限和線性。按一定用途設(shè)計(jì)制作的具有簡(jiǎn)單幾何形狀人工反射體或模擬缺陷的試樣。（1）材料應(yīng)盡可能與被檢工件相同或相近；4.2.4探頭的主要種類種類：a.波型分類：縱波、橫波、表面波、板波探頭等。b.耦合方式分類：接觸式、液（水）浸式。c.波束分類：聚焦、非聚焦。d.晶片數(shù)分類：?jiǎn)尉?、雙晶。1.接觸式縱波直探頭發(fā)射垂直于探頭表面?zhèn)鞑サ目v波，直接接觸工件表面的方式入射縱波檢測(cè)。主要用于檢測(cè)與檢測(cè)面平行或近似平行的缺陷（板材、鍛件）。主要參數(shù)：頻率、晶片尺寸。數(shù)字式超聲檢測(cè)儀與模擬式超聲檢測(cè)儀的異同4.2.4探頭的302.接觸式斜探頭共同特點(diǎn)：壓電晶片貼在一斜楔上，晶片于探頭表面成一定傾角。縱波斜探頭（αL＜αⅠ）：利用小角度的縱波進(jìn)行缺陷檢測(cè)；利用縱波穿透能力強(qiáng)的特點(diǎn)進(jìn)行縱波斜入射檢測(cè)。使用時(shí)應(yīng)注意工件中同時(shí)存在的橫波的干擾。橫波斜探頭（αL=αⅠ～αⅡ）：折射波為純橫波。結(jié)構(gòu)為直探頭加斜楔。主要用于檢測(cè)與探測(cè)面成一定角度的缺陷。表面波探頭（αL≥αⅡ）：入射角在產(chǎn)生瑞利波的臨界角附近，通常比αⅡ略大。結(jié)構(gòu)與橫波斜探頭一樣。用于檢測(cè)表面和近表面缺陷。2.接觸式斜探頭313.雙晶探頭（分割探頭）分類：雙晶縱波探頭（αL＜αⅠ）、雙晶橫波探頭（αL=αⅠ～αⅡ）。結(jié)構(gòu)：雙晶探頭有分別用于發(fā)射和接收的兩塊壓電晶片，中間夾有隔聲層。優(yōu)點(diǎn)：靈敏度高、雜波少盲區(qū)小、工件中近場(chǎng)區(qū)長(zhǎng)度小、探測(cè)范圍可調(diào)。主要用于檢測(cè)近表面缺陷和已知缺陷的定點(diǎn)測(cè)量。主要參數(shù)：頻率、晶片尺寸和聲束匯聚區(qū)。蘭姆波探頭：角度根據(jù)板厚、頻率和所選的蘭姆波模式而定。用于檢測(cè)薄板中缺陷?？勺兘翘筋^：入射角可變。入射角變化范圍為0°～70°。3.雙晶探頭（分割探頭）蘭姆波探頭：角度根據(jù)板厚、頻率和324.接觸式聚焦探頭點(diǎn)聚焦──聲透鏡為球面，理想焦點(diǎn)為一點(diǎn)；線聚焦──聲透鏡為柱面，理想焦點(diǎn)為一條線。接觸聚焦：通過(guò)薄層耦合介質(zhì)與工件接觸。接觸聚焦方式：透鏡式聚焦、反射式聚焦和曲面晶片式聚焦。主要參數(shù)：頻率、晶片尺寸和焦距。4.接觸式聚焦探頭335.水浸平探頭和水浸聚焦探頭水浸法：以水為耦合介質(zhì)，探頭不與工件直接接觸。水浸平探頭：在水中使用的縱波平探頭。當(dāng)改變探頭傾角使聲束從水中傾斜入射至工件表面，可通過(guò)折射在工件中產(chǎn)生純橫波。水浸聚焦探頭：在水浸平探頭前加上聲透鏡產(chǎn)生聚焦聲束。焦距F與聲透鏡的曲率半徑r之間的關(guān)系：式中：n——透鏡與耦合介質(zhì)波速比，n=C1/C2。對(duì)于有機(jī)玻璃和水：F=2.2r

聚焦探頭檢測(cè)工件時(shí)，實(shí)際F′會(huì)變?。?/p>

F′

=F－L（C3/C2－1）式中：L——工件中焦點(diǎn)至工件表面的距離；

C2——耦合劑中波速；

C3——

工件中波速。水層厚度：H=F－L·C3/C2

5.水浸平探頭和水浸聚焦探頭式中：n——透鏡與耦合介質(zhì)波346.高溫探頭7.電磁超聲探頭8.爬波探頭爬波：表面下的縱波。當(dāng)縱波以第一臨界角αⅠ附近的角度入射到界面時(shí)，會(huì)在第二介質(zhì)中產(chǎn)生表面下縱波，即爬波。爬波探頭：結(jié)構(gòu)與橫波探頭類似，入射角不同。4.2.5探頭型號(hào)組成項(xiàng)目：基本頻率──晶片材料──晶片尺寸──探頭種類──特征6.高溫探頭354.3耦合劑4.3.1耦合劑的作用超聲耦合：超聲波在檢測(cè)面上的聲強(qiáng)透過(guò)率。耦合劑：為了改善探頭和工件間聲能的傳遞，加在探頭和檢測(cè)面之間的液體薄層。耦合劑作用：排除探頭與工件表面之間的空氣，使超聲波有效的傳入工件，達(dá)到檢測(cè)目的。4.3.2常用耦合劑常用耦合劑：水、甘油、機(jī)油、變壓器油、化學(xué)糨糊。4.3耦合劑364.4試塊按一定用途設(shè)計(jì)制作的具有簡(jiǎn)單幾何形狀人工反射體或模擬缺陷的試樣。4.4.1試塊的分類和作用1.試塊的分類（1）標(biāo)準(zhǔn)試塊：由權(quán)威機(jī)構(gòu)制定的試塊，其特性與制作要求有專門的標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定。通常具有規(guī)定的材質(zhì)、形狀、尺寸及表面狀態(tài)。用途：用于儀器探頭系統(tǒng)性能測(cè)試校準(zhǔn)和檢測(cè)校準(zhǔn)。（2）對(duì)比試塊：以特定方法檢測(cè)特定工件時(shí)采用的試塊，含有意義明確的人工反射體。它與被檢工件材料聲學(xué)特性相似，其外形尺寸應(yīng)能代表被檢工件的特征，試塊厚度應(yīng)與被檢工件的厚度相對(duì)應(yīng)。用途：檢測(cè)校準(zhǔn)以及評(píng)估缺陷的當(dāng)量尺寸。（3）模擬試塊：含模擬缺陷的試塊。是模擬工件中實(shí)際缺陷而制作的樣件，或在以往檢測(cè)中發(fā)現(xiàn)含自然缺陷的樣件。用途：檢測(cè)方法研究、評(píng)價(jià)和驗(yàn)證儀器探頭系統(tǒng)檢測(cè)能力和檢測(cè)工藝。4.4試塊372.人工反射體試塊中的人工反射體應(yīng)按其使用目的選擇，應(yīng)盡可能與需檢測(cè)的缺陷特征接近，（1）橫通孔和長(zhǎng)橫孔：具有軸對(duì)稱特點(diǎn)，反射波幅比較穩(wěn)定，有線性缺陷特征。適用于各種K值探頭。通常用于對(duì)接焊接接頭等檢測(cè)。（2）短橫孔：在近場(chǎng)區(qū)表現(xiàn)為線狀反射體特征，在遠(yuǎn)場(chǎng)區(qū)表現(xiàn)為點(diǎn)狀反射體特征。適用于各種K值探頭。通常用于對(duì)接焊接接頭等檢測(cè)。（3）平底孔：具有點(diǎn)狀面積型反射體的特點(diǎn)，主要用于鍛件、鋼板、對(duì)接焊接接頭等檢測(cè)。（4）V形槽和其他切割槽：具有表面開(kāi)口的線性缺陷的特點(diǎn)，適用于鋼管等工件橫波檢測(cè)。2.人工反射體384.4.2標(biāo)準(zhǔn)試塊標(biāo)準(zhǔn)試塊的基本要求

材質(zhì)、加工、聲學(xué)性能。試塊的平行度、垂直度、粗糙度和尺寸精度。2.常用標(biāo)準(zhǔn)試塊（1）IIW試塊、IIW2試塊——國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)試塊4.4.2標(biāo)準(zhǔn)試塊39發(fā)射電路、接收電路中的衰減器和高頻放大器與模擬式儀器相同。鋁焊接接頭超聲檢測(cè)對(duì)比試塊；當(dāng)改變探頭傾角使聲束從水中傾斜入射至工件表面，可通過(guò)折射在工件中產(chǎn)生純橫波。用途：用于儀器探頭系統(tǒng)性能測(cè)試校準(zhǔn)和檢測(cè)校準(zhǔn)。垂直偏轉(zhuǎn)極限可變角探頭：入射角可變。垂直偏轉(zhuǎn)極限通過(guò)測(cè)量超聲波在工件上下底面之間往返一次傳播的時(shí)間來(lái)求得工件的厚度：發(fā)射電路、接收電路中的衰減器和高頻放大器與模擬式儀器相同。壓電晶片作用：將電能轉(zhuǎn)換成聲能，并將聲能轉(zhuǎn)換成電能。線聚焦──聲透鏡為柱面，理想焦點(diǎn)為一條線。脈沖重復(fù)頻率垂直線性主要用于檢測(cè)與探測(cè)面成一定角度的缺陷。數(shù)字式儀器的顯示是二維點(diǎn)陣式，由微處理器通過(guò)程序來(lái)控制顯示器實(shí)現(xiàn)逐行逐點(diǎn)掃描；儀器電路方框圖：說(shuō)明儀器的大概結(jié)構(gòu)和工作原理。壓電應(yīng)變常數(shù)d33和壓電電壓常數(shù)g33較大，以便獲得較高的發(fā)射靈敏度和接收靈敏度。鋁焊接接頭超聲檢測(cè)對(duì)比試塊；結(jié)構(gòu)與橫波斜探頭一樣。（2）1號(hào)校準(zhǔn)試塊（GB/T19799.1-2005）、CSK-1B試塊（GB11345）

——國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)試塊（3）CSK-1A、CSK-ⅡA、CSK-ⅢA和CSK-ⅣA試塊

——專業(yè)（行業(yè)）標(biāo)準(zhǔn)試塊發(fā)射電路、接收電路中的衰減器和高頻放大器與模擬式儀器相同。（404.4.2對(duì)比試塊1.對(duì)比試塊的基本要求（1）材料的透聲性、聲速、聲衰減等應(yīng)盡可能與被檢工件相同或相近；（2）外形應(yīng)盡可能簡(jiǎn)單，并能代表被檢工件的特征，厚度與被檢工件的厚度相對(duì)應(yīng)，粗糙度與被檢工件相同或相近。（3）缺陷采用人工反射體制作。2.常用對(duì)比試塊（1）JB/T4730.3-2005標(biāo)準(zhǔn)中規(guī)定的對(duì)比試塊：

a.鋼板橫波檢測(cè)對(duì)比試塊；

b.鍛件橫波檢測(cè)對(duì)比試塊；

c.無(wú)縫鋼管橫波檢測(cè)用對(duì)比試塊：縱向人工缺陷試塊、橫向人工缺陷試塊;d.聲能傳輸損耗超聲檢測(cè)對(duì)比試塊；

e.T形焊接接頭超聲檢測(cè)對(duì)比試塊；

f.鋁焊接接頭超聲檢測(cè)對(duì)比試塊；

g.鋼制壓力管道和管子焊接接頭超聲檢測(cè)對(duì)比試塊；

h.鋁及鋁合金壓力管道和管子焊接接頭超聲檢測(cè)對(duì)比試塊；

i.鈦焊接接頭超聲檢測(cè)對(duì)比試塊；

j.T1、T2、T3型堆焊層超聲檢測(cè)對(duì)比試塊；

k.奧氏體不銹鋼對(duì)接接頭對(duì)比試塊。4.4.2對(duì)比試塊41（2）半圓試塊（2）半圓試塊42（3）無(wú)縫鋼管對(duì)比試塊（4）RB-1、2、3試塊(GB11345)（3）無(wú)縫鋼管對(duì)比試塊（4）RB-1、2、3試塊(G434.4.4模擬試塊1.模擬試塊的基本要求（1）材料應(yīng)盡可能與被檢工件相同或相近；（2）外形尺寸盡可能被檢工件一致，表面狀態(tài)與被檢工件相同或相近。（3）采用模擬缺陷制作，模擬工件中實(shí)際缺陷而制作的樣件，或在以往檢測(cè)中發(fā)現(xiàn)含自然缺陷的樣件。

2.典型模擬試塊舉例4.4.5試塊的使用和維護(hù)4.4.4模擬試塊44機(jī)電耦合系數(shù)K較大，以便獲得較高的轉(zhuǎn)換效率?！獓?guó)家標(biāo)準(zhǔn)試塊衍射時(shí)差法超聲檢測(cè)儀：采用一發(fā)一收雙探頭方式，接收從工件中衍射回來(lái)的脈沖波信號(hào)，通過(guò)檢測(cè)信號(hào)的返回時(shí)間來(lái)判斷是否存在缺陷及缺陷大小等情況。分類：雙晶縱波探頭（αL＜αⅠ）、雙晶橫波探頭（αL=αⅠ～αⅡ）。鋁焊接接頭超聲檢測(cè)對(duì)比試塊；（2）外形尺寸盡可能被檢工件一致，表面狀態(tài)與被檢工件相同或相近。工件厚度與波速、頻率的關(guān)系為:i.組成：衰減器、高頻放大器、檢波器和視頻放大器等。優(yōu)選超聲檢測(cè)設(shè)備與器材重復(fù)頻率的選擇：視被檢工件厚度進(jìn)行調(diào)節(jié)。材質(zhì)、加工、聲學(xué)性能。延遲、水平(零位)調(diào)節(jié)開(kāi)始脈沖時(shí)刻與開(kāi)始掃描時(shí)刻之間的時(shí)間差。利用縱波穿透能力強(qiáng)的特點(diǎn)進(jìn)行縱波斜入射檢測(cè)。發(fā)射電路、接收電路中的衰減器和高頻放大器與模擬式儀器相同。脈沖波探傷儀：儀器通過(guò)探頭向工件周期性地發(fā)射一持續(xù)時(shí)間很短的電脈沖，激勵(lì)探頭發(fā)射脈沖超聲波，并接收從工件中反射回來(lái)的脈沖波信號(hào)，通過(guò)檢測(cè)信號(hào)的返回時(shí)間和幅度判斷是否存在缺陷及缺陷大小等情況。儀器主要組成部分的作用（1）材料應(yīng)盡可能與被檢工件相同或相近；2模擬式超聲檢測(cè)儀優(yōu)點(diǎn)：靈敏度高、雜波少盲區(qū)小、工件中近場(chǎng)區(qū)長(zhǎng)度小、探測(cè)范圍可調(diào)。晶片的尺寸和頻率決定發(fā)射聲場(chǎng)的強(qiáng)度、距離波幅特性和指向性。數(shù)字式儀器通過(guò)人機(jī)對(duì)話，用按鍵或菜單的方式，將控制數(shù)據(jù)輸入給微處理器，由微處理器發(fā)出信號(hào)控制各電路；4.5儀器和探頭的性能及其測(cè)試儀器和探頭的性能包括：儀器的性能、探頭的性能、儀器和探頭的綜合性能。4.5.1超聲檢測(cè)儀、探頭的主要性能及其組合性能超聲檢測(cè)儀的主要性能脈沖發(fā)射部分

接收部分（包括與示波器結(jié)合的性能）脈沖重復(fù)頻率垂直線性發(fā)射脈沖頻譜頻率響應(yīng)發(fā)射電壓（發(fā)射脈沖寬度）噪聲電平脈沖上升時(shí)間最大使用靈敏度脈沖持續(xù)時(shí)間衰減器精度垂直偏轉(zhuǎn)極限垂直線性范圍動(dòng)態(tài)范圍機(jī)電耦合系數(shù)K較大，以便獲得較高的轉(zhuǎn)換效率。4.5儀器和45工作方式選擇選擇檢測(cè)方式，即“雙探”和“單探”方式。?！獢?shù)轉(zhuǎn)換（A/D轉(zhuǎn)換）：通過(guò)對(duì)連續(xù)變化的模擬信號(hào)進(jìn)行高速度、等間隔的采樣，將其變換為一列大小變化的數(shù)字量的過(guò)程。其性能決定顯示的信號(hào)是否失真，主要參數(shù)有?！獢?shù)轉(zhuǎn)換器的模—數(shù)轉(zhuǎn)換頻率、字長(zhǎng)和存儲(chǔ)深度，以及顯示器的刷新頻率。超聲波探頭是組成超聲檢測(cè)系統(tǒng)的最重要的組件之一。主要參數(shù)：頻率、晶片尺寸和焦距。數(shù)字式儀器的顯示是二維點(diǎn)陣式，由微處理器通過(guò)程序來(lái)控制顯示器實(shí)現(xiàn)逐行逐點(diǎn)掃描；鋁及鋁合金壓力管道和管子焊接接頭超聲檢測(cè)對(duì)比試塊；h.c.鍛件橫波檢測(cè)對(duì)比試塊；幻象波：高重復(fù)頻率使兩次脈沖間隔時(shí)間變短，使未充分衰減的多次反射進(jìn)入下一周期，形成的波形。波束分類：聚焦、非聚焦。（2）外形尺寸盡可能被檢工件一致，表面狀態(tài)與被檢工件相同或相近。結(jié)構(gòu)：雙晶探頭有分別用于發(fā)射和接收的兩塊壓電晶片，中間夾有隔聲層。g.發(fā)射電路、接收電路中的衰減器和高頻放大器與模擬式儀器相同。測(cè)量往返時(shí)間t的兩種方法：脈沖重復(fù)頻率垂直線性（4）V形槽和其他切割槽：具有表面開(kāi)口的線性缺陷的特點(diǎn)，適用于鋼管等工件橫波檢測(cè)。橫坐標(biāo)代表探頭在工件表面的一條直線掃查距離，縱坐標(biāo)代表聲傳播時(shí)間（距離）。主要用于檢測(cè)與檢測(cè)面平行或近似平行的缺陷（板材、鍛件）。作用：產(chǎn)生電振蕩并加于換能器（探頭）上，激勵(lì)探頭發(fā)射超聲波，同時(shí)接受來(lái)自探頭的電信號(hào)，將其放大后以一定的方式顯示出來(lái)，從而得到被檢工件中有無(wú)缺陷的信息。顯示部分入射角變化范圍為0°～70°。是模擬工件中實(shí)際缺陷而制作的樣件，或在以往檢測(cè)中發(fā)現(xiàn)含自然缺陷的樣件。對(duì)于有機(jī)玻璃和水：F=2.1超聲檢測(cè)儀、探頭的主要性能及其組合性能垂直上下移動(dòng)時(shí)基線。將來(lái)自探頭的電信號(hào)進(jìn)行放大、檢波后輸至顯示電路。線聚焦──聲透鏡為柱面，理想焦點(diǎn)為一條線。聚焦調(diào)節(jié)示波管中電子束的聚焦程度，使波形清晰；工件厚度與波速、頻率的關(guān)系為:線聚焦──聲透鏡為柱面，理想焦點(diǎn)為一條線。鋁及鋁合金壓力管道和管子焊接接頭超聲檢測(cè)對(duì)比試塊；延遲：調(diào)節(jié)屏幕上顯示的時(shí)間范圍的起點(diǎn)，即時(shí)基電路觸發(fā)的延遲時(shí)間。用途：用于儀器探頭系統(tǒng)性能測(cè)試校準(zhǔn)和檢測(cè)校準(zhǔn)。橫波斜探頭（αL=αⅠ～αⅡ）：折射波為純橫波。顯示器的刷新頻率與超聲波重耦合方式分類：接觸式、液（水）浸式。爬波探頭：結(jié)構(gòu)與橫波探頭類似，入射角不同。機(jī)械品質(zhì)因子θm較小，以便獲得較高的分辨率和較小的盲區(qū)。逆壓電效應(yīng)（電能→聲能）：當(dāng)晶體材料在交變電場(chǎng)作用下，產(chǎn)生伸縮變形的效應(yīng)。主要差別：數(shù)字式儀器中的?！獢?shù)轉(zhuǎn)換、信號(hào)處理和顯示部分。(6)電源電路：給檢測(cè)儀各部分電路提供適當(dāng)?shù)碾娔?。入射角變化范圍?°～70°。2模擬式超聲檢測(cè)儀（2）外形應(yīng)盡可能簡(jiǎn)單，并能代表被檢工件的特征，厚度與被檢工件的厚度相對(duì)應(yīng)，粗糙度與被檢工件相同或相近。機(jī)電耦合系數(shù)K較大，以便獲得較高的轉(zhuǎn)換效率。晶片制作質(zhì)量關(guān)系到探頭的聲場(chǎng)對(duì)稱型、分辨力、信噪比等特性。機(jī)電耦合系數(shù)K:表示壓電材料機(jī)械能（聲能）與電能之間的轉(zhuǎn)換效率。1超聲檢測(cè)儀的分類模擬式儀器是由單行掃描線經(jīng)幅度調(diào)節(jié)顯示波形。逆壓電效應(yīng)（電能→聲能）：當(dāng)晶體材料在交變電場(chǎng)作用下，產(chǎn)生伸縮變形的效應(yīng)。鋁焊接接頭超聲檢測(cè)對(duì)比試塊；k.主要差別：數(shù)字式儀器中的?！獢?shù)轉(zhuǎn)換、信號(hào)處理和顯示部分。儀器電路方框圖：說(shuō)明儀器的大概結(jié)構(gòu)和工作原理。水層厚度：H=F－L·C3/C2主要參數(shù)：頻率、晶片尺寸和聲束匯聚區(qū)。當(dāng)改變探頭傾角使聲束從水中傾斜入射至工件表面，可通過(guò)折射在工件中產(chǎn)生純橫波。

時(shí)基部分

數(shù)字超聲儀器額外的性能

（包括與示波器結(jié)合的性能）水平線性數(shù)字采樣率和采樣位數(shù)水平偏轉(zhuǎn)極限數(shù)字采樣誤差水平線性范圍A型顯示的像數(shù)質(zhì)量數(shù)字式超聲儀器的響應(yīng)時(shí)間

2.探頭的主要性能頻率響應(yīng)、相對(duì)靈敏度、時(shí)間域響應(yīng)、電阻抗、距離幅度特性、聲擴(kuò)散特性、斜探頭的入射點(diǎn)和折射角、聲軸偏斜角和雙峰等。工作方式選擇選擇檢測(cè)方式，即“雙探”和“單探”方式。46超聲檢測(cè)設(shè)備與器材超聲檢測(cè)設(shè)備與器材47優(yōu)選超聲檢測(cè)設(shè)備與器材優(yōu)選超聲檢測(cè)設(shè)備與器材484.1超聲檢測(cè)儀超聲檢測(cè)的主體設(shè)備。作用：產(chǎn)生電振蕩并加于換能器（探頭）上，激勵(lì)探頭發(fā)射超聲波，同時(shí)接受來(lái)自探頭的電信號(hào)，將其放大后以一定的方式顯示出來(lái)，從而得到被檢工件中有無(wú)缺陷的信息。4.1.1超聲檢測(cè)儀的分類1.概述超聲檢測(cè)儀指示的三種參量：(1)超聲的穿透能量穿透式檢測(cè)儀：發(fā)射頻率不變（或在小范圍內(nèi)周期性變化）的超聲連續(xù)波，根據(jù)透過(guò)工件的超聲波強(qiáng)度變化判斷工件中有無(wú)缺陷及缺陷大小。(2)頻率可變的超聲連續(xù)波在工件中形成駐波的情況調(diào)頻波探傷儀：儀器通過(guò)探頭向工件發(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(wú)缺陷。共振式測(cè)厚儀4.1超聲檢測(cè)儀49(3)脈沖波的幅度和運(yùn)行時(shí)間脈沖波探傷儀：儀器通過(guò)探頭向工件周期性地發(fā)射一持續(xù)時(shí)間很短的電脈沖，激勵(lì)探頭發(fā)射脈沖超聲波，并接收從工件中反射回來(lái)的脈沖波信號(hào)，通過(guò)檢測(cè)信號(hào)的返回時(shí)間和幅度判斷是否存在缺陷及缺陷大小等情況。兩種信號(hào)顯示方式：A型和超聲成像（B、C、D、S、P）。衍射時(shí)差法超聲檢測(cè)儀：采用一發(fā)一收雙探頭方式，接收從工件中衍射回來(lái)的脈沖波信號(hào)，通過(guò)檢測(cè)信號(hào)的返回時(shí)間來(lái)判斷是否存在缺陷及缺陷大小等情況。TFB被檢工件超聲波探傷儀探頭(3)脈沖波的幅度和運(yùn)行時(shí)間T被檢工件超聲波探傷502.A型顯示、B型顯示與C型顯示(1)A型顯示波形顯示，將超聲信號(hào)的幅度與傳播時(shí)間的關(guān)系以直角坐標(biāo)的形式顯示。橫坐標(biāo)代表聲波的傳播時(shí)間，縱坐標(biāo)代表信號(hào)幅度。2.A型顯示、B型顯示與C型顯示(1)A型顯示51(2)B型顯示圖像顯示，是工件的一個(gè)二維截面圖。橫坐標(biāo)代表探頭在工件表面的一條直線掃查距離，縱坐標(biāo)代表聲傳播時(shí)間（距離）。顯示被檢工件任一縱截面上缺陷的分布及缺陷的深度。(2)B型顯示52(3)C型顯示圖像顯示，是工件的一個(gè)平面投影圖。圖的二維坐標(biāo)對(duì)應(yīng)探頭的掃查位置，工件中缺陷的形狀和深度以亮度或顏色表示。(3)C型顯示534.1.2模擬式超聲檢測(cè)儀1.儀器電路方框圖和工作原理儀器電路方框圖：說(shuō)明儀器的大概結(jié)構(gòu)和工作原理。主要組成部分：同步電路、掃描電路、發(fā)射電路、接收放大電路、顯示電路和電源電路等。工作原理：4.1.2模擬式超聲檢測(cè)儀542.儀器主要組成部分的作用(1)同步電路（觸發(fā)電路）作用：產(chǎn)生數(shù)十～數(shù)千赫茲(Hz)的同步脈沖，作為發(fā)射電路、掃描電路以及其他輔助電路的觸發(fā)脈沖，使各電路在時(shí)間上協(xié)調(diào)一致工作。重復(fù)頻率：是一個(gè)儀器參數(shù),探傷儀器驅(qū)動(dòng)探頭發(fā)射超聲波的次數(shù)，例如PRF設(shè)置為1kHz即為儀器每秒驅(qū)動(dòng)探頭發(fā)射1000次超聲波。

對(duì)于模擬式探傷儀器，顯示屏的亮度需要有一定的掃描信號(hào)來(lái)驅(qū)動(dòng)射線管維持，因?yàn)镻RF過(guò)低會(huì)造成顯示屏暗淡。

對(duì)于數(shù)字式探傷儀，LCD顯示屏亮度不再依賴PRF，那么PRF就只與探頭掃查速度有關(guān)：因?yàn)樘筋^在移動(dòng)的過(guò)程中，如果移動(dòng)的速度過(guò)快而PRF太低，可能會(huì)造成探頭劃過(guò)某處缺陷時(shí)，還沒(méi)有超聲波“照射”到缺陷，造成漏檢。如果PRF過(guò)高,儀器第一次發(fā)射的超聲波還沒(méi)有被探頭接收到，就接著發(fā)出了第二次、第三次超聲波，結(jié)果第一次超聲波的回波也許夾雜在了第二次激發(fā)后，發(fā)生邏輯混亂，在顯示屏上無(wú)規(guī)律的顯示回波跳動(dòng).2.儀器主要組成部分的作用55鋁焊接接頭超聲檢測(cè)對(duì)比試塊；鋁焊接接頭超聲檢測(cè)對(duì)比試塊；橫坐標(biāo)代表探頭在工件表面的一條直線掃查距離，縱坐標(biāo)代表聲傳播時(shí)間（距離）。使掃描線上的回波位置大幅度左右移動(dòng)，而不改變回波之間的間距。聚焦調(diào)節(jié)示波管中電子束的聚焦程度，使波形清晰；發(fā)射部分機(jī)械品質(zhì)因子θm較小，以便獲得較高的分辨率和較小的盲區(qū)。用途：用于儀器探頭系統(tǒng)性能測(cè)試校準(zhǔn)和檢測(cè)校準(zhǔn)。垂直上下移動(dòng)時(shí)基線。顯示選擇開(kāi)關(guān)選擇射頻、全波檢波、正檢波和負(fù)檢波顯示方式；將來(lái)自探頭的電信號(hào)進(jìn)行放大、檢波后輸至顯示電路。波束分類：聚焦、非聚焦。波束分類：聚焦、非聚焦。鍛件橫波檢測(cè)對(duì)比試塊；鋁及鋁合金壓力管道和管子焊接接頭超聲檢測(cè)對(duì)比試塊；（包括與示波器結(jié)合的性能）重復(fù)頻率調(diào)節(jié)脈沖重復(fù)頻率，改變發(fā)射電路每秒鐘發(fā)射脈沖的次數(shù)。水平線性范圍A型顯示的像數(shù)質(zhì)量脈沖重復(fù)頻率垂直線性當(dāng)改變探頭傾角使聲束從水中傾斜入射至工件表面，可通過(guò)折射在工件中產(chǎn)生純橫波。鋁及鋁合金壓力管道和管子焊接接頭超聲檢測(cè)對(duì)比試塊；發(fā)射電路、接收電路中的衰減器和高頻放大器與模擬式儀器相同。延遲、水平(零位)調(diào)節(jié)開(kāi)始脈沖時(shí)刻與開(kāi)始掃描時(shí)刻之間的時(shí)間差。聚焦調(diào)節(jié)示波管中電子束的聚焦程度，使波形清晰；耦合劑作用：排除探頭與工件表面之間的空氣，使超聲波有效的傳入工件，達(dá)到檢測(cè)目的。（3）無(wú)縫鋼管對(duì)比試塊T1、T2、T3型堆焊層超聲檢測(cè)對(duì)比試塊；介電常數(shù)ε：介質(zhì)的介電性質(zhì)。（1）橫通孔和長(zhǎng)橫孔：具有軸對(duì)稱特點(diǎn)，反射波幅比較穩(wěn)定，有線性缺陷特征。1超聲檢測(cè)儀、探頭的主要性能及其組合性能抑制電路：用于將幅度較小的一部分信號(hào)截去，不在顯示屏上顯示。鋁焊接接頭超聲檢測(cè)對(duì)比試塊；可提供檢測(cè)波形記錄與存貯等附加功能。（2）測(cè)量第一次底波B1與第二次底波B2之間的時(shí)間或任意兩次相鄰底波之間的時(shí)間。發(fā)射電路、接收電路中的衰減器和高頻放大器與模擬式儀器相同。2壓電材料的主要性能參數(shù)兩種儀器的最基本部分——發(fā)射電路和接收電路相同，儀器的靈敏度、分辨力、放大線性差別不大。（1）標(biāo)準(zhǔn)試塊：由權(quán)威機(jī)構(gòu)制定的試塊，其特性與制作要求有專門的標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定。2.儀器主要組成部分的作用同步電路（觸發(fā)電路）重復(fù)頻率的選擇：視被檢工件厚度進(jìn)行調(diào)節(jié)。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。幻象波：高重復(fù)頻率使兩次脈沖間隔時(shí)間變短，使未充分衰減的多次反射進(jìn)入下一周期，形成的波形。鋁焊接接頭超聲檢測(cè)對(duì)比試塊；脈沖重復(fù)頻率56(2)掃描電路（時(shí)基電路）作用：產(chǎn)生鋸齒波電壓，施加到示波管水平偏轉(zhuǎn)板上，使顯示管熒光屏上的光點(diǎn)沿水平方向從左向右作等速移動(dòng)，產(chǎn)生一條水平掃描時(shí)基線。時(shí)基線調(diào)節(jié)：測(cè)量范圍（聲速）粗調(diào)和細(xì)調(diào)：改變屏幕上顯示的時(shí)間（距離）范圍的大小，實(shí)質(zhì)是調(diào)節(jié)掃描速度（鋸齒波的斜率）。延遲：調(diào)節(jié)屏幕上顯示的時(shí)間范圍的起點(diǎn)，即時(shí)基電路觸發(fā)的延遲時(shí)間。將同步信號(hào)延遲一段時(shí)間后觸發(fā)掃描電路，使掃描延遲一段時(shí)間開(kāi)始。(2)掃描電路（時(shí)基電路）57(3)發(fā)射電路作用：電脈沖信號(hào)發(fā)生器，產(chǎn)生高壓電脈沖施加到壓電晶片上產(chǎn)生脈沖超聲波。電路形式：調(diào)諧式：電路諧振頻率由電路中的電感、電容決定，發(fā)出的超聲波脈沖頻帶較窄。諧振頻率調(diào)諧到與探頭的固有頻率相一致。非調(diào)諧式：發(fā)射一短脈沖（尖脈沖或方波），脈沖頻帶較寬，可適應(yīng)不同頻帶范圍的探頭。

阻尼電阻R0：通過(guò)改變發(fā)射電路中的阻尼電阻，調(diào)節(jié)發(fā)射脈沖的電壓幅度和脈沖寬度。(3)發(fā)射電路阻尼電阻R0：58非調(diào)諧式：發(fā)射一短脈沖（尖脈沖或方波），脈沖頻帶較寬，可適應(yīng)不同頻帶范圍的探頭。雙晶探頭（分割探頭）（1）橫通孔和長(zhǎng)橫孔：具有軸對(duì)稱特點(diǎn)，反射波幅比較穩(wěn)定，有線性缺陷特征。顯示器的刷新頻率與超聲波重作用：電脈沖信號(hào)發(fā)生器，產(chǎn)生高壓電脈沖施加到壓電晶片上產(chǎn)生脈沖超聲波。T1、T2、T3型堆焊層超聲檢測(cè)對(duì)比試塊；結(jié)構(gòu)與橫波斜探頭一樣。（3）CSK-1A、CSK-ⅡA、CSK-ⅢA和CSK-ⅣA試塊A型顯示、B型顯示與C型顯示（2）外形尺寸盡可能被檢工件一致，表面狀態(tài)與被檢工件相同或相近。將來(lái)自探頭的電信號(hào)進(jìn)行放大、檢波后輸至顯示電路。顯示器的刷新頻率與超聲波重如果PRF過(guò)高,儀器第一次發(fā)射的超聲波還沒(méi)有被探頭接收到，就接著發(fā)出了第二次、第三次超聲波，結(jié)果第一次超聲波的回波也許夾雜在了第二次激發(fā)后，發(fā)生邏輯混亂，在顯示屏上無(wú)規(guī)律的顯示回波跳動(dòng).單探：自發(fā)自收工作狀態(tài)。儀器電路方框圖：說(shuō)明儀器的大概結(jié)構(gòu)和工作原理。脈沖持續(xù)時(shí)間衰減器精度（4）V形槽和其他切割槽：具有表面開(kāi)口的線性缺陷的特點(diǎn)，適用于鋼管等工件橫波檢測(cè)。主要差別：數(shù)字式儀器中的模—數(shù)轉(zhuǎn)換、信號(hào)處理和顯示部分。爬波探頭：結(jié)構(gòu)與橫波探頭類似，入射角不同。水平偏轉(zhuǎn)極限數(shù)字采樣誤差線聚焦──聲透鏡為柱面，理想焦點(diǎn)為一條線。發(fā)射脈沖寬度大，盲區(qū)大，測(cè)量下限受限制，約1～1.鋁焊接接頭超聲檢測(cè)對(duì)比試塊；(4)接收電路將來(lái)自探頭的電信號(hào)進(jìn)行放大、檢波后輸至顯示電路。接收電路性能影響檢測(cè)儀的垂直線性、動(dòng)態(tài)范圍、探傷靈敏度、分辨率等技術(shù)指標(biāo)。組成：衰減器、高頻放大器、檢波器和視頻放大器等。衰減器：對(duì)信號(hào)幅度定量調(diào)節(jié)，給出不同信號(hào)幅度差的精確讀數(shù)，用于不同信號(hào)幅度的比較；將超出顯示器幅度范圍的過(guò)大信號(hào)衰減到顯示器可顯示的幅度。射頻放大電路：將衰減器輸出的射頻信號(hào)進(jìn)行放大。檢波電路：將探頭接收到的射頻信號(hào)轉(zhuǎn)換成視頻信號(hào)，以檢波的形式顯示。全波檢波：將視頻信號(hào)正、負(fù)半周的信號(hào)均轉(zhuǎn)換成正電壓信號(hào)；正檢波：將視頻信號(hào)正半周的信號(hào)均轉(zhuǎn)換成正電壓信號(hào)；負(fù)檢波：將視頻信號(hào)負(fù)半周的信號(hào)均轉(zhuǎn)換成正電壓信號(hào)。非調(diào)諧式：發(fā)射一短脈沖（尖脈沖或方波），脈沖頻帶較寬，可適應(yīng)59抑制電路：用于將幅度較小的一部分信號(hào)截去，不在顯示屏上顯示。使用抑制時(shí)，儀器的垂直線性和動(dòng)態(tài)范圍均會(huì)下降。阻塞：使用單晶片探頭以脈沖反射法進(jìn)行檢測(cè)時(shí)，發(fā)射脈沖在激勵(lì)探頭的同時(shí)也直接進(jìn)入接收電路，形成始波。由于發(fā)射脈沖電壓很高，在短時(shí)間內(nèi)放大器的放大量會(huì)降低，甚至沒(méi)有放大作用。盲區(qū)：由于發(fā)射脈沖自身寬度和放大器的阻塞現(xiàn)象，在靠近始波的一段時(shí)間范圍內(nèi)，所要求發(fā)現(xiàn)的缺陷往往不能發(fā)現(xiàn)。這段時(shí)間所對(duì)應(yīng)的入射面進(jìn)入試件的深度距離，稱為盲區(qū)。(5)顯示電路：由示波器和外圍電路組成。顯示檢測(cè)圖形。(6)電源電路：給檢測(cè)儀各部分電路提供適當(dāng)?shù)碾娔堋Ｒ种齐娐罚河糜趯⒎容^小的一部分信號(hào)截去，不在顯示屏上顯示。603.儀器主要開(kāi)關(guān)旋鈕的作用及其調(diào)整發(fā)射部分工作方式選擇選擇檢測(cè)方式，即“雙探”和“單探”方式。雙探：一發(fā)一收工作狀態(tài)；單探：自發(fā)自收工作狀態(tài)。發(fā)射強(qiáng)度改變儀器發(fā)射脈沖功率（發(fā)射強(qiáng)度）。重復(fù)頻率調(diào)節(jié)脈沖重復(fù)頻率，改變發(fā)射電路每秒鐘發(fā)射脈沖的次數(shù)。接收部分

衰減器(粗、細(xì))調(diào)節(jié)檢測(cè)靈敏度和測(cè)量回波幅度。增益(增益細(xì)調(diào))改變接收放大器的放大倍數(shù)，連續(xù)改變檢測(cè)儀的靈敏度。抑制抑制熒光屏上幅度較低的或認(rèn)為不必要的雜亂反射波，使顯示的波形清晰。頻率選擇窄頻帶檢測(cè)儀具有，使發(fā)射電路與所用的探頭相匹配，并改變放大器的通頻帶。顯示選擇開(kāi)關(guān)選擇射頻、全波檢波、正檢波和負(fù)檢波顯示方式；3.儀器主要開(kāi)關(guān)旋鈕的作用及其調(diào)整61時(shí)基線部分

深度范圍(粗調(diào))粗調(diào)掃描線所代表的探測(cè)范圍，可較大幅度改變時(shí)間掃描線的掃描速度，使熒光屏上回波間距大幅度壓縮或擴(kuò)展。深度細(xì)調(diào)精確調(diào)整探測(cè)范圍，可連續(xù)改變時(shí)間掃描線的掃描速度，使熒光屏上回波間距在一定范圍內(nèi)連續(xù)變化。延遲、水平(零位)調(diào)節(jié)開(kāi)始脈沖時(shí)刻與開(kāi)始掃描時(shí)刻之間的時(shí)間差。使掃描線上的回波位置大幅度左右移動(dòng)，而不改變回波之間的間距。顯示部分

輝度調(diào)節(jié)波形的亮度；聚焦調(diào)節(jié)示波管中電子束的聚焦程度，使波形清晰；垂直上下移動(dòng)時(shí)基線。時(shí)基線部分624.1.3數(shù)字式超聲檢測(cè)儀計(jì)算機(jī)技術(shù)和超聲檢測(cè)儀技術(shù)相結(jié)合的產(chǎn)物。數(shù)字式超聲檢測(cè)儀為發(fā)射、接收電路的參數(shù)控制和接收信號(hào)的處理、顯示均采用數(shù)字化方式的儀器。4.1.3數(shù)字式超聲檢測(cè)儀631.數(shù)字式超聲檢測(cè)儀與模擬式超聲檢測(cè)儀的異同(1)基本組成發(fā)射電路、接收電路中的衰減器和高頻放大器與模擬式儀器相同。信號(hào)放大到一定程度后，數(shù)字式儀器由?！獢?shù)轉(zhuǎn)換器變成數(shù)字信號(hào)，由微處理器進(jìn)行處理后，在顯示器上顯示。數(shù)字式儀器的顯示是二維點(diǎn)陣式，由微處理器通過(guò)程序來(lái)控制顯示器實(shí)現(xiàn)逐行逐點(diǎn)掃描；模擬式儀器是由單行掃描線經(jīng)幅度調(diào)節(jié)顯示波形。數(shù)字式儀器沒(méi)有同步電路，電路的同步控制由微處理器通過(guò)程序來(lái)協(xié)調(diào)。(2)儀器的功能數(shù)字式儀器可提供模擬式儀器具有的全部功能，但控制方式是不同的。數(shù)字式儀器通過(guò)人機(jī)對(duì)話，用按鍵或菜單的方式，將控制數(shù)據(jù)輸入給微處理器，由微處理器發(fā)出信號(hào)控制各電路；模擬式儀器由操作者直接撥動(dòng)開(kāi)關(guān)對(duì)儀器的電路進(jìn)行調(diào)整。數(shù)字式儀器的控制參數(shù)可以存貯和調(diào)用，方便檢測(cè)過(guò)程的重復(fù)再現(xiàn)；可提供檢測(cè)波形記錄與存貯等附加功能。1.數(shù)字式超聲檢測(cè)儀與模擬式超聲檢測(cè)儀的異同64(3)儀器的性能兩種儀器的最基本部分——發(fā)射電路和接收電路相同，儀器的靈敏度、分辨力、放大線性差別不大。主要差別：數(shù)字式儀器中的?！獢?shù)轉(zhuǎn)換、信號(hào)處理和顯示部分。其性能決定顯示的信號(hào)是否失真，主要參數(shù)有?！獢?shù)轉(zhuǎn)換器的模—數(shù)轉(zhuǎn)換頻率、字長(zhǎng)和存儲(chǔ)深度，以及顯示器的刷新頻率。模—數(shù)轉(zhuǎn)換（A/D轉(zhuǎn)換）：通過(guò)對(duì)連續(xù)變化的模擬信號(hào)進(jìn)行高速度、等間隔的采樣，將其變換為一列大小變化的數(shù)字量的過(guò)程。采樣頻率決定了可采集的超聲波信號(hào)的最高頻率。

字長(zhǎng)：決定幅度讀數(shù)的精度。存儲(chǔ)深度（數(shù)據(jù)長(zhǎng)度）與采樣頻率決定檢測(cè)范圍的大小。顯示器的刷新頻率與超聲波重復(fù)頻率相一致，以保證所有信號(hào)得到顯示。(3)儀器的性能字長(zhǎng)：決定幅度讀數(shù)的精度。652.數(shù)字式超聲檢測(cè)儀的優(yōu)勢(shì)與問(wèn)題優(yōu)勢(shì)：方便超聲信號(hào)的存儲(chǔ)、記錄、再現(xiàn)，改變了傳統(tǒng)超聲檢測(cè)缺乏永久記錄的缺點(diǎn)；方便信號(hào)的分析和處理，可從接收的信號(hào)中得到更多的量化信息；顯示器不需要示波管，使儀器小型化；儀器參數(shù)的數(shù)字化控制使檢測(cè)參數(shù)可以存儲(chǔ)、檢測(cè)過(guò)程的重現(xiàn)。問(wèn)題：?！獢?shù)轉(zhuǎn)換器的采樣頻率、數(shù)據(jù)長(zhǎng)度、顯示器的分辨率、刷新速度等帶來(lái)的信號(hào)失真，可能對(duì)檢測(cè)信號(hào)的評(píng)價(jià)帶來(lái)一定的影響。4.1.4儀器的維護(hù)保養(yǎng)4.1.5自動(dòng)檢測(cè)設(shè)備2.數(shù)字式超聲檢測(cè)儀的優(yōu)勢(shì)與問(wèn)題664.1.6超聲波測(cè)厚儀1.共振式測(cè)厚儀超聲波（連續(xù)波）垂直入射到平板工件底面，全反射。當(dāng)工件厚度為δ=λ/2的整數(shù)倍時(shí),反射波與入射波互相疊加,形成駐波,產(chǎn)生共振.工件厚度與波速、頻率的關(guān)系為:當(dāng)n=1時(shí),f為工件的基頻。測(cè)得兩個(gè)相鄰的共振頻率后，可由下式得到工件的厚度：

共振式測(cè)厚儀可測(cè)厚度下限小，最小可達(dá)0.1mm；測(cè)試精度較高?？蛇_(dá)0.1%。4.1.6超聲波測(cè)厚儀共振式測(cè)厚儀可測(cè)672.脈沖反射式測(cè)厚儀通過(guò)測(cè)量超聲波在工件上下底面之間往返一次傳播的時(shí)間來(lái)求得工件的厚度：

測(cè)量往返時(shí)間t的兩種方法：（1）測(cè)量發(fā)射脈沖T與第一次底波B1之間的時(shí)間。發(fā)射脈沖寬度大，盲區(qū)大，測(cè)量下限受限制，約1～1.5mm。（2）測(cè)量第一次底波B1與第二次底波B2之間的時(shí)間或任意兩次相鄰底波之間的時(shí)間。底波脈沖寬度窄，盲區(qū)小，測(cè)量下限小。最小可達(dá)0.25mm。2.脈沖反射式測(cè)厚儀683.蘭姆波測(cè)厚儀當(dāng)超聲波頻率、入射角與工件厚度成一定關(guān)系時(shí)，在薄板工件中產(chǎn)生蘭姆波。改變探頭入射角角度，使得出現(xiàn)蘭姆波，然后根據(jù)探頭的入射角和頻率來(lái)測(cè)定工件厚度。4.測(cè)厚儀的調(diào)整和使用調(diào)整要點(diǎn)：（1）測(cè)厚前，先校準(zhǔn)儀器的下限和線性。測(cè)量下限用一塊厚度為下限的試塊來(lái)校準(zhǔn)；線性用厚度不同的試塊來(lái)校正。（2）選擇測(cè)厚方法。根據(jù)工件厚度和精度要求來(lái)選擇探頭。3.蘭姆波測(cè)厚儀694.2探頭超聲換能器：將其他形式能量轉(zhuǎn)換成超音頻振動(dòng)形式能量的器件可用來(lái)發(fā)射超聲波，具有可逆效應(yīng)時(shí)又可用來(lái)接收超聲波。探頭：以換能器為主要元件組裝成具有一定特性的超聲發(fā)射、接收器件。

超聲波探頭是組成超聲檢測(cè)系統(tǒng)的最重要的組件之一。探頭的性能直接影響超聲檢測(cè)的能力和效果。超聲換能器種類：壓電換能器、磁致伸縮換能器、電磁聲換能器和激光換能器。常用的是壓電換能器，壓電晶片——探頭的關(guān)鍵部件。壓電晶片作用：將電能轉(zhuǎn)換成聲能，并將聲能轉(zhuǎn)換成電能。4.2探頭704.2.1壓電效應(yīng)和壓電材料正壓電效應(yīng)（聲能→電能）：某些晶體材料在交變拉壓應(yīng)力的作用下，產(chǎn)生交變電場(chǎng)的效應(yīng)；逆壓電效應(yīng)（電能→聲能）：當(dāng)晶體材料在交變電場(chǎng)作用下，產(chǎn)生伸縮變形的效應(yīng)。壓電效應(yīng)：正、逆壓電效應(yīng)的統(tǒng)稱。探頭發(fā)射超聲波──逆壓電效應(yīng)，電能→聲能；探頭接收超聲波──正壓電效應(yīng)，聲能→電能。壓電材料：具有壓電效應(yīng)的單晶和多晶材料。多晶材料又稱壓電陶瓷。壓電單晶體是各向異性的，其產(chǎn)生壓電效應(yīng)的機(jī)理與其特定方向上的原子排列方式有關(guān)。壓電多晶體是各向同性的。為了使整個(gè)晶片具有壓電效應(yīng)，必須對(duì)陶瓷多晶體進(jìn)行極化處理。4.2.1壓電效應(yīng)和壓電材料714.2.2壓電材料的主要性能參數(shù)1.壓電應(yīng)變常數(shù)d33：在壓電晶體上施加單位電壓時(shí)產(chǎn)生的應(yīng)變大小。衡量壓電晶體材料發(fā)射靈敏度高低的重要參數(shù)。2.壓電電壓常數(shù)g33：作用在壓電晶體上單位應(yīng)力所產(chǎn)生的電壓梯度大小。衡量壓電晶體材料接收靈敏度高低的重要參數(shù)。3.介電常數(shù)ε：介質(zhì)的介電性質(zhì)。4.機(jī)電耦合系數(shù)K:表示壓電材料機(jī)械能（聲能）與電能之間的轉(zhuǎn)換效率。

正壓電效應(yīng)：逆壓電效應(yīng)：4.2.2壓電材料的主要性能參數(shù)725.機(jī)械品質(zhì)因子θm：壓電晶片在諧振時(shí)儲(chǔ)存的機(jī)械能E儲(chǔ)與在一個(gè)周期內(nèi)損耗的能量E損之比。6.頻率常數(shù)Nt：壓電晶片的厚度與固有頻率的乘積。

駐波理論，壓電晶片在高頻電脈沖激勵(lì)下產(chǎn)生共振的條件。7.居里溫度TC：使壓電材料的壓電效應(yīng)消失的溫度。超聲波探頭對(duì)晶片的要求：機(jī)電耦合系數(shù)K較大，以便獲得較高的轉(zhuǎn)換效率。機(jī)械品質(zhì)因子θm較小，以便獲得較高的分辨率和較小的盲區(qū)。壓電應(yīng)變常數(shù)d33和壓電電壓常數(shù)g33較大，以便獲得較高的發(fā)射靈敏度和接收靈敏度。頻率常數(shù)Nt較大，介電常數(shù)ε較小，以便獲得較高的頻率。居里溫度TC較高，聲阻抗Z適當(dāng)。5.機(jī)械品質(zhì)因子θm：壓電晶片在諧振時(shí)儲(chǔ)存的機(jī)械能E儲(chǔ)與在734.2.3探頭的結(jié)構(gòu)壓電換能器探頭由壓電晶片、阻尼塊、接頭、電纜線、保護(hù)膜和外殼組成。斜探頭有一個(gè)使晶片與入射面成一定角度的斜楔塊。1.壓電晶片接收和發(fā)射超聲波，實(shí)現(xiàn)電聲換能。晶片性能決定探頭性能。晶片的尺寸和頻率決定發(fā)射聲場(chǎng)的強(qiáng)度、距離波幅特性和指向性。晶片制作質(zhì)量關(guān)系到探頭的聲場(chǎng)對(duì)稱型、分辨力、信噪比等特性。4.2.3探頭的結(jié)構(gòu)1.壓電晶片742.阻尼塊和吸聲材料阻尼塊由環(huán)氧樹(shù)脂和鎢粉等按一定比例配成的阻尼材料，對(duì)壓電晶片的振動(dòng)起阻尼作用：使脈沖寬度減小，提高分辨力；吸收晶片向背面發(fā)射的超聲波；對(duì)晶片起支承作用。3.保護(hù)膜保護(hù)壓電晶片不致磨損和損壞。分硬、軟保護(hù)膜。4.斜楔使超聲波傾斜入射到檢測(cè)面而裝在晶片前面的楔塊。斜楔中的縱波波速須小于工件中的縱波波速。5.電纜線6.外殼2.阻尼塊和吸聲材料75數(shù)字式超聲檢測(cè)儀與模擬式超聲檢測(cè)儀的異同發(fā)射電路、接收電路中的衰減器和高頻放大器與模擬式儀器相同。可提供檢測(cè)波形記錄與存貯等附加功能。增益(增益細(xì)調(diào))改變接收放大器的放大倍數(shù)，連續(xù)改變檢測(cè)儀的靈敏度。復(fù)頻率相一致，以保證所有信（3）無(wú)縫鋼管對(duì)比試塊材質(zhì)、加工、聲學(xué)性能。(6)電源電路：給檢測(cè)儀各部分電路提供適當(dāng)?shù)碾娔堋ｏ@示選擇開(kāi)關(guān)選擇射頻、全波檢波、正檢波和負(fù)檢波顯示方式；數(shù)字式儀器可提供模擬式儀器具有的全部功能，但控制方式是不同的。壓電效應(yīng)：正、逆壓電效應(yīng)的統(tǒng)稱。3-2005標(biāo)準(zhǔn)中規(guī)定的對(duì)比試塊：線性用厚度不同的試塊來(lái)校正。采樣頻率決定了可采集的超聲波信號(hào)的最高頻率。（1）橫通孔和長(zhǎng)橫孔：具有軸對(duì)稱特點(diǎn)，反射波幅比較穩(wěn)定，有線性缺陷特征。（1）測(cè)厚前，先校準(zhǔn)儀器的下限和線性。按一定用途設(shè)計(jì)制作的具有簡(jiǎn)單幾何形狀人工反射體或模擬缺陷的試樣。（1）材料應(yīng)盡可能與被檢工件相同或相近；4.2.4探頭的主要種類種類：a.波型分類：縱波、橫波、表面波、板波探頭等。b.耦合方式分類：接觸式、液（水）浸式。c.波束分類：聚焦、非聚焦。d.晶片數(shù)分類：?jiǎn)尉?、雙晶。1.接觸式縱波直探頭發(fā)射垂直于探頭表面?zhèn)鞑サ目v波，直接接觸工件表面的方式入射縱波檢測(cè)。主要用于檢測(cè)與檢測(cè)面平行或近似平