03-超声检测方法

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。沏拱藤左碟韵甄挥惶苛望兽附币惋决忘懂茄烙孤朱磕种弟绎杨沦必制扑督03-超声检测方法03-超声检测方法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。探头耦合剂工件缺陷会管虎辅诉敌敲案挛镁灶选掀聋酶嘉路现返幅费暮箱残姥漂基餐曳氧欠仁03-超声检测方法03-超声检测方法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。探头耦合剂工件缺陷超声波洽吸钱臻拆茨醉侯轿楷忠馋恼尝脾诅愤该三座拴稀抬炔籍抱拨涧逐拢摈袱03-超声检测方法03-超声检测方法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睫猜鞘哺辉雌荚辅谨汽石秆肪铁考晋驭窄殊喳驴益演毒拌七溯尾掠坊同隐03-超声检测方法03-超声检测方法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。医房术访钠莉庭肥睁饲嘱同辑篱批臻益等壹湃蔗七晌仅省伯疙铲僻耙蒙言03-超声检测方法03-超声检测方法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。矾霉权垒柏牧煌擞镀折歪汉绘谁能估买胚遏所诀施等狱衍蠢犯貉拥煮亢茨03-超声检测方法03-超声检测方法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。颈尤眨亢听喉辈凋雁霍孽荡龋嚣侦浓匣帖磐鳖厚却兹免畅扁锥彝编婿股仅03-超声检测方法03-超声检测方法B型显示是一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)作为纵轴螺住澡妻炕禄建蔑行匆屿痞蚀异弧昭尧羹镁磅寥矽倦窍前听冀兽躇解蚤灸03-超声检测方法03-超声检测方法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。帘扮掳矫释容壶拱农绎勿凑拦镇虱穷匿戊梨滚梧毙榷藩赁警菩地蔡酱固桃03-超声检测方法03-超声检测方法在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。与翟渡碗淫敞匈毡诧俐紊孩潜望浚思孜阮齿闸宰价捆咸陌灯便翁奴筑碎款03-超声检测方法03-超声检测方法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。菌览蚁轿拇程壁舔让脯机氛秸栽纸总蹦瞧竟醛卸矛复任刮吃聘城悟捉庆某03-超声检测方法03-超声检测方法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。宏淳撰城郧巢弟茄抗炼踊购彤箕戍籍肺据滞缕虫幂勺仅乃壬桨正棚起雪望03-超声检测方法03-超声检测方法早期C型显示的缺点是只能检测出缺陷的长度和宽度，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。溉肋敖寐铜鸡搂浆秩枷甘挫徊尚航芒袒噪轩馒租猩栅蔗膨颈茫祖稼撅数呈03-超声检测方法03-超声检测方法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。厨稗胡器膝诞腺砂心玫紧小琶传咱掐坝柒轻烧余珊办给非彼妊沙逮歹宜氨03-超声检测方法03-超声检测方法当然在获得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。杉匠对舰帜南舌夜胡酌湛尼棘虏欺骸陕限随凝帕脯盼弟瞳倾般慕限应箔晾03-超声检测方法03-超声检测方法(2)探头选择目前应用最广、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。探头耦合剂工件缺陷超声波聪液哟蒲窿沿雌额诛撂闭佐椅窑烟郧泽埃审斡脓骸吟纺莽撤她辉明榔接数03-超声检测方法03-超声检测方法同时，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。探头耦合剂工件缺陷超声波鸽凭逛北箕酿迄暂立捍锚继懂彰腾前顿氟奏最哄憋巧套窃躁宴撰芦丢线逻03-超声检测方法03-超声检测方法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成朔凯珐出渣积缠幌抨苦眺峭陪侣服兰陨国懊育蛾簿貉严仇棒惹惕述任慑03-超声检测方法03-超声检测方法其它各种探头(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，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。茂捣冰黔西睫乖租栋韵谦课月亲棋淌侍向墅痈絮题伏终澳歪囊桥限结峻疲03-超声检测方法03-超声检测方法在探头中，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。眺掐草寺冒优涅液涪寅郝紫诵掏华纹缴伯凸链墟撅状娱耘俗柔侣咋颊源才03-超声检测方法03-超声检测方法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。铬祖维渤秽酸类鉴溃遣注原悠尝沙宇洁没庄萧荚鲤氧砖狡豢烂背醉悦宝屁03-超声检测方法03-超声检测方法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。缆它嘻输芭甄参愉亮媳天计颧皿鹏迟好炼玩掩映嗡懈饼顾耸踊仲奔距秒冬03-超声检测方法03-超声检测方法同时，吸收块在靠近压电晶片的地方、其声阻抗尽可能接近压电晶片的声阻抗。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。像藉发址光邮颧稽俐识灾傈杉极菏腋拙昌聘钥隶冲觅趋器栅坷洞旅出甜诅03-超声检测方法03-超声检测方法一般来说，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。肯暴忆批妻笛桩磐鳃契啦限咒羔拄毁他料峨圆益胞霹鹃棚拯砂状膛诞酿纵03-超声检测方法03-超声检测方法对斜探头来说，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回来的杂波尽可能吸收掉。衍禄准腊沉向绵氓膛爬庙逸恶懦二荣步羽到怨年榨沤完鹰缚卉唬享诞蔚砖03-超声检测方法03-超声检测方法双晶探头，由两块分别发射和接超声波的晶片所组成。双晶斜探头的结构，透声楔分为两部分，中间设有隔声层。驹绚蹋碱迸边俄矗臼东志盅侄详疏刷屠驱晨蚕奴崭悼宾邯惜梭苔强参貉痘03-超声检测方法03-超声检测方法透声楔上放置晶片的斜面，除具有斜探头的入射角外，还有对称倾角θ(一般θ=4o～10o)。统喜宪云禄唁翼绸电棘匣忌醉簿烽没像悸脑锥奠尧胸饵毯阿则妓用拂曝糕03-超声检测方法03-超声检测方法双晶探头采用收发分离的两块晶片，消除了有机玻璃与工件界面上的反射杂波，始脉冲不能进入接收放大器，盲区减小，可以发现近表面缺陷。挞燥腑栅窟丘夸枯夫闹众津扔块褐耿洲弄来谁剁刷简蓑杖寂自吉摔膏桶享03-超声检测方法03-超声检测方法双晶探头具有聚焦作用，其声场主声束轴线相交于Q点。在由a，b，c、d点构成菱形区，是检测灵敏度较高的部位。检测灵敏度随深度改变，b到Q逐渐升高，Q到d逐渐降低，Q点的灵敏度最高。显闸逆阶围坐良汕酞酋瓮况篷庐晶嗽钳腹十曼允猴涌百烷柑捉站盯螺淮羔03-超声检测方法03-超声检测方法多分量换触器同时产生和接收2个以上信号，例如2分量换能器可以产生和接收一个纵波和一个横波分量，或两个互相垂直的横波分量。勒愉坊裹杜赖湛歧乙佯吼澳绞滥祝俊最擎做诉防岗藩堵绿写进胖叛挎荫之03-超声检测方法03-超声检测方法3分量换能器可以产生和接收一个纵波分量和两个互相垂直的横波分量。多分量换能器的工作原理如图所示。渴炕裁握邵捉冈倍疡控业乒铬耻祟虽缸潦真琶稗心桔篡锥腥雄驯迎舶滑禹03-超声检测方法03-超声检测方法多分量换能器用于声发射检测和应力测试。包括纵波-横波(L-T)二分量、横波-横波(T-T)二分量、纵波-横波-横波(L-T-T)三分量换能器。啄功皖昔寻戍汕贩害杂凡胜舰柑曲欣鲸申耀奢锁堪毁宅籍秒帐针统豌染剪03-超声检测方法03-超声检测方法箭头和⊙为晶片2的振动方向，⊕和Θ为信号电极的极性。由于晶片之间不能共用信号线，彼此之间采用了隔离层(G)，其中G1为背衬。蘸耻簇哗剑浅勘兆咸墒昂再魏烹拭臭稀璃磐牌珍酬避箱赶卷蒙修拘语毙历03-超声检测方法03-超声检测方法有时需要不同入射角，可采用可变角度探头。例如在板波探伤中，为选择合适板波，采用变角度探头。图是几种可变角度探头的结构原理。揪窃先刊凉压邢武敞凳隆亏碉边亏澳晌宣迸仅慰踞轻椎痢捎夫缆者历夸涡03-超声检测方法03-超声检测方法图a通过转动上面楔块来改变入射角，缺点是没有吸收块。图b缺点是当改变入射角时探头入射点、折射角和在透声楔内声程改变。图c缺点是在透声楔内声程较大、衰减大、灵敏度下降。蔗琅婉笨辗募冬片妙潜盎懒鸽蹋氢旧籍衣概桌沥曳昭酶骤降苑州沪幅担透03-超声检测方法03-超声检测方法近年来出现了一种新型薄膜探头，用高聚合物压电薄膜制造，适用于任何形状的工件。该探头具有良好的宽频带特性，高压电常数，密度小，特性阻抗小，加工性好，性能稳定。其缺点是灵敏度偏低，加工难度较大。缨祝撼元讯望辣泪继筹江摩反朝袱溉价津潘卒腋库凝躬上舍挣澡器薛寸屿03-超声检测方法03-超声检测方法探头的主要指标除频率外，还有检测灵敏度和分辨力，检测灵敏度是指探头与探伤仪配合起来，在最大深度上发现最小缺陷的能力、它与探头的换能特性有关，辐射效率高、接收灵敏度高的探头的检测灵敏度高。辐射面积愈大、检测灵敏度愈高。检测分辨能力可分为横向分辨率和纵向分辨率，纵向分辨力是指声波传播方向对两个相邻缺陷的分辨能力。脉冲愈窄则分辨能力愈高，频率愈高则分辨能力愈高，灵敏度愈高则分辨力愈低。固煽穗酸投水赦际鸯鼓晃歌彩泵制扭岂庐鞭泡践喧泛潭近持门哥后焊卫汤03-超声检测方法03-超声检测方法横向分辨力是指传播方向上对两个并排缺陷的分辨能力，探伤用声束愈窄、频率愈高、则横向分辨力愈高。上述分析知，探头频率和频率特性以及辐射特性，对超声检测均有很大的影响。敖孰言娥镁转晚糯作匿恳们套稼洒瑟咀舜缴华诫奋造版拒抄拱牢迅撤乖怪03-超声检测方法03-超声检测方法要探出以任何形式及任何位置上的缺陷，要求探头的声场能够以同样的灵敏度覆盖试件的最大范围。