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1、超声探头及超声波检测原理本讲稿第一页，共十八页超声波探头超声波探头教学目的：教学目的：了解超声波探头发射和接受超声波了解超声波探头发射和接受超声波机理，掌握超声波探头种类和结构特点。机理，掌握超声波探头种类和结构特点。超声波探头超声波探头本讲稿第二页，共十八页一、超声波探头功用一、超声波探头功用 探探伤伤用用超超声声波波是是一一种种频频率率高高达达几几百百千千赫赫到几兆赫的高频脉冲弹性波。到几兆赫的高频脉冲弹性波。超声波探头超声波探头探头探头零件零件显示器显示器缺陷缺陷本讲稿第三页，共十八页一、超声波探头功用一、超声波探头功用电信号电信号探头探头超声波超声波零件超声波发射；零件超声波发射；零件
2、内超声波零件内超声波探头探头电信号超声波接收；电信号超声波接收；超声波探头超声波探头电信号电信号超声波超声波探头探头探头功用：探头功用：是一种可逆的声电转换元件。在探是一种可逆的声电转换元件。在探伤中起发射和接收高频脉冲弹性波作用。伤中起发射和接收高频脉冲弹性波作用。本讲稿第四页，共十八页二、压电效应二、压电效应超声波探头超声波探头例例如如：石石英英又又称称SiO2，它是一种它是一种单单晶晶三三角角晶晶体体。具具有有3个个极极化化轴轴（X1，X2，X3）和和1个光轴个光轴。本讲稿第五页，共十八页二、压电效应二、压电效应超声波探头超声波探头本讲稿第六页，共十八页二、压电效应二、压电效应超声波探头
3、超声波探头压电效应压电效应机理机理 应力应力电场电场正压电效应正压电效应逆压电效应逆压电效应正压电效和逆正压电效和逆压电效应统称压电效应统称压电效应。压电效应。本讲稿第七页，共十八页三、探头结构组成三、探头结构组成超声波探头超声波探头探头组成：探头组成：压电晶片、阻尼块、外压电晶片、阻尼块、外壳、电极、保护膜（斜壳、电极、保护膜（斜锲）、调谐线圈锲）、调谐线圈压电晶压电晶片：片：实现声电相互转换；实现声电相互转换；阻尼块：阻尼块：吸收声能加大阻尼；吸收声能加大阻尼；外壳：外壳：保护固定内部原件；保护固定内部原件；电极：电极：实现晶片和电缆连接；实现晶片和电缆连接；保护膜、斜锲：保护膜、斜锲：保
4、护晶片、波形转换；保护晶片、波形转换；调谐线圈：调谐线圈：实现探头与仪器最佳匹配。实现探头与仪器最佳匹配。本讲稿第八页，共十八页四、探头种类四、探头种类超声波探头超声波探头直探头直探头单晶片单晶片,双晶片双晶片,聚焦直探头聚焦直探头斜探头斜探头横波探头横波探头,表面波探头表面波探头可变角探头可变角探头其它探头其它探头充水探头充水探头,涡流超声探头涡流超声探头,薄薄膜探头膜探头探探头头种种类类本讲稿第九页，共十八页四、探头种类四、探头种类超声波探头超声波探头直探头特点直探头特点:适用于探测晶片正适用于探测晶片正下方与声束方向垂下方与声束方向垂直的缺陷；直的缺陷；探测深度较大探测深度较大,适用适用
5、范围较广；范围较广；检测灵敏度高。检测灵敏度高。本讲稿第十页，共十八页四、探头种类四、探头种类超声波探头超声波探头斜探头特点斜探头特点:适合探测探头斜下方不同角度方向的缺陷；适合探测探头斜下方不同角度方向的缺陷；探测深度较小探测深度较小,适用直探头难以探测的部位；适用直探头难以探测的部位；检测灵敏度较高。检测灵敏度较高。本讲稿第十一页，共十八页四、探头种类四、探头种类超声波探头超声波探头双晶探头特点双晶探头特点:双晶片声场重叠区域灵敏度最高双晶片声场重叠区域灵敏度最高,一般用于定向一般用于定向定位检测；定位检测；探测深度较小；探测深度较小；检测灵敏度高较。检测灵敏度高较。本讲稿第十二页，共十八
6、页四、探头种类四、探头种类超声波探头超声波探头可变角探头特点可变角探头特点:晶片产生超声波的晶片产生超声波的入射方向可以改变。入射方向可以改变。一个探头可进行多一个探头可进行多个方向上探测，是个方向上探测，是一种多功能探头。一种多功能探头。本讲稿第十三页，共十八页四、探头种类四、探头种类超声波探头超声波探头聚焦探头特点聚焦探头特点:具有良好的方向性具有良好的方向性适用于探测曲面零适用于探测曲面零件与晶片垂直方向件与晶片垂直方向上一定深度的缺陷。上一定深度的缺陷。本讲稿第十四页，共十八页五、探头表示方法五、探头表示方法超声波探头超声波探头本讲稿第十五页，共十八页五、探头表示方法五、探头表示方法超
7、声波探头超声波探头本讲稿第十六页，共十八页五、探头表示方法五、探头表示方法超声波探头超声波探头基本频率基本频率晶片材料晶片材料晶片尺寸晶片尺寸探头种类探头种类特征特征晶片材料表示法晶片材料表示法锆钛酸铅陶瓷锆钛酸铅陶瓷钛酸钡陶瓷钛酸钡陶瓷钛酸铅陶瓷钛酸铅陶瓷铌酸锂单晶铌酸锂单晶碘酸锂单晶碘酸锂单晶石英单晶石英单晶其它压电材料其它压电材料代号代号压电材料压电材料探头种类表达法探头种类表达法FGSJBMKB直探头直探头斜探头（用表示）斜探头（用表示）斜探头（折射角表示）斜探头（折射角表示）联合双探头（分割探头）联合双探头（分割探头）水浸探头水浸探头表面波探头表面波探头可变角探头可变角探头代号代号探头名称探头名称本讲稿第十七页，共十八页五、探头表示方法五、探头表示方法超声波探头超声波探头基本频率基本频率晶片材料晶片材料晶片尺寸晶片尺寸探头种类探头种类特征特征2.5 20 直探头直探头园晶片直径园晶片直径20钛酸钡陶瓷钛酸钡陶瓷频率频率2.5MHz 5 P 66 3表示折射角表示折射角矩形晶片矩形晶片66钛酸铅陶瓷钛酸铅陶瓷频率频率5MHz值为值为3本讲稿第十八页，共十八页