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1、超超声声波波检检测测仪仪是是超超声声检检测测的的主主体体设设备备，是是专专门门用用于于超超声声检测的一种电子仪器。检测的一种电子仪器。它它的的作作用用是是产产生生电电振振荡荡并并加加于于换换能能器器探探头头，激激励励探探头头发发射射超超声声波波，同同时时将将探探头头送送回回的的电电信信号号进进行行放放大大处处理理后后以以一一定定方方式式显显示示出出来来，从从而而得得到到被被探探测测工工件件内内部部有有无无缺缺陷陷及及缺缺陷陷的位置和大小等信息。的位置和大小等信息。第三章 超声波检测 一、超声波检测仪第二节第二节 超声检测设备超声检测设备第1页/共88页（一）超声波检测仪及其分类1.1.按按超声
2、波的连续性超声波的连续性分三种类型：分三种类型：(1)脉冲波检测仪：应用最为广泛脉冲波检测仪：应用最为广泛 (2)连续波检测仪：用于超声显像和测厚连续波检测仪：用于超声显像和测厚 (3)调频波检测仪：适用于检查与探测面平行的缺陷调频波检测仪：适用于检查与探测面平行的缺陷第三章 超声波检测 一、超声波检测仪第二节第二节 超声检测设备超声检测设备第2页/共88页2.按仪器的显示主要分三种类型：按仪器的显示主要分三种类型：根根据据反反射射的的显显示示方方式式及及显显示示内内容容又又可可分分为为A A显显、B B显显、C C显显三三种类型；种类型；uA A型主要显示反射面在试件中的埋藏深度及反射信号的
3、幅度，型主要显示反射面在试件中的埋藏深度及反射信号的幅度，uB B型主要显示反射面在试件纵截面上的分布，型主要显示反射面在试件纵截面上的分布，uC C型则主要显示反射面在平面视图上的分布。型则主要显示反射面在平面视图上的分布。（一）超声波检测仪及其分类第三章 超声波检测 一、超声波检测仪第二节第二节 超声检测设备超声检测设备第3页/共88页第三章 超声波检测 第4页/共88页第三章 超声波检测 第5页/共88页第三章 超声波检测 第6页/共88页 3.按信号输出方式分：模拟型和数字型按信号输出方式分：模拟型和数字型模拟仪模拟仪CTS22型型 数字仪数字仪CTS9002型型（一）超声波检测仪及其
4、分类第三章 超声波检测 第7页/共88页4.按被检工件的材质分两种类型：按被检工件的材质分两种类型：金属检测仪:频率在0.520MHz非金属检测仪：频率小于1MHzCTS45型（一）超声波检测仪及其分类第三章 超声波检测 一、超声波检测仪第二节第二节 超声检测设备超声检测设备第8页/共88页5.按通道分两种类型：单通道和多通道按通道分两种类型：单通道和多通道CTS8006型数字型多通道超声波探伤仪（6通道）（一）超声波检测仪及其分类第三章 超声波检测 第9页/共88页1.模拟仪的基本结构模拟仪的基本结构 A型显示的示波屏横坐标代表超声波传播时间（或传型显示的示波屏横坐标代表超声波传播时间（或传
5、播距离），纵坐标代表波幅。探伤时根据缺陷波的水平播距离），纵坐标代表波幅。探伤时根据缺陷波的水平刻度和波高来对缺陷进行定位和定量。刻度和波高来对缺陷进行定位和定量。动画演示（二）A型显示脉冲反射式超声波检测仪第三章 超声波检测 一、超声波检测仪第二节第二节 超声检测设备超声检测设备第10页/共88页2.2.基本电路的组成：基本电路的组成：同步电路、发射电路、接收电路、时基电路、同步电路、发射电路、接收电路、时基电路、显示器、电源和超声波换能器等几个部分组成显示器、电源和超声波换能器等几个部分组成3.3.检波输出、射频输出比较检波输出、射频输出比较（二）A型显示脉冲反射式超声波检测仪第三章 超声
6、波检测 第11页/共88页同步电路同步电路：产生同步脉冲信号，以同步触发发射电路、时：产生同步脉冲信号，以同步触发发射电路、时基电路及闸门电路等部分，以便在显示屏上稳定地显示所基电路及闸门电路等部分，以便在显示屏上稳定地显示所需观察的超声回波脉冲。需观察的超声回波脉冲。发射电路发射电路：产生高压（负）脉冲，激励超声波换能器产生：产生高压（负）脉冲，激励超声波换能器产生高频振荡，从而形成脉冲超声波。高频振荡，从而形成脉冲超声波。接收电路接收电路：超声探头接收到的超声信号经压电晶片转换为：超声探头接收到的超声信号经压电晶片转换为电信号，经接收电路放大后显示在示波器上。主要由衰减电信号，经接收电路放
7、大后显示在示波器上。主要由衰减器、高频放大器、检波和视频放大器等几个部分组成。器、高频放大器、检波和视频放大器等几个部分组成。时基电路时基电路：方波形成电路和锯齿波形成电路。产生的电压：方波形成电路和锯齿波形成电路。产生的电压波加到示波管的波加到示波管的X X偏转板上，以便光点从左到右重复扫描，偏转板上，以便光点从左到右重复扫描，从而形成脉冲回波显示。从而形成脉冲回波显示。（二）A型显示脉冲反射式超声波检测仪第三章 超声波检测 第12页/共88页第13页/共88页主要技术参数主要技术参数u垂直线性误差垂直线性误差:反射波高与接收信号电压成正比关系的程度反射波高与接收信号电压成正比关系的程度 垂
8、直线性好坏影响对缺陷的定量分析。垂直线性好坏影响对缺陷的定量分析。u水平线性误差水平线性误差:反射波距离与反射体距离成正比关系的程度反射波距离与反射体距离成正比关系的程度 水平线性好坏影响对缺陷的定位。水平线性好坏影响对缺陷的定位。u动态范围动态范围:反射波高度从满幅降到消失时仪器衰减器的变反射波高度从满幅降到消失时仪器衰减器的变 化范围。动态范围越大，对小缺陷的检出能力强。化范围。动态范围越大，对小缺陷的检出能力强。（二）A型显示脉冲反射式超声波检测仪第三章 超声波检测 第14页/共88页（二）A型显示脉冲反射式超声波检测仪第三章 超声波检测 水平线性的测试水平线性的测试a)试块试块b)显示
9、显示第15页/共88页性能特点性能特点u适用于单面检测，如压力容器，管道等很难双面放置探头适用于单面检测，如压力容器，管道等很难双面放置探头u可以准确地确定缺陷的深度可以准确地确定缺陷的深度u灵敏度远高于其他方法灵敏度远高于其他方法u可同时探测不同深度的多个缺陷，并分别定位，定量，定位可同时探测不同深度的多个缺陷，并分别定位，定量，定位u适用范围广适用范围广（二）A型显示脉冲反射式超声波检测仪第三章 超声波检测 第16页/共88页超声波检测仪的选择超声波检测仪的选择应根据探测要求和现场条件，并综合考虑以下几方面的因素：应根据探测要求和现场条件，并综合考虑以下几方面的因素：（1 1）定位定位要求
10、高时，应选择要求高时，应选择水平线性好的水平线性好的仪器仪器（2 2）定量定量要求高时，应选择要求高时，应选择垂直线性垂直线性好、衰减器精度高的仪器好、衰减器精度高的仪器（3 3）检检测测大大厚厚度度试试件件或或高高衰衰减减材材料料时时，选选择择发发射射功功率率大大、灵灵敏敏度度余余量高量高，信噪比高、能提高穿透能力和小缺陷显示能力。，信噪比高、能提高穿透能力和小缺陷显示能力。（4 4）为有效发现）为有效发现近表面缺陷近表面缺陷和区分相邻缺陷，应选和区分相邻缺陷，应选盲区小、分辨力高盲区小、分辨力高仪器仪器（5 5）室室外外现现场场检检测测时时，应应选选择择重重量量轻轻，荧荧光光屏屏亮亮度度好
11、好，抗抗干干扰扰能能力力强强的的便便携式超声波检测仪。携式超声波检测仪。第三章 超声波检测 一、超声波检测仪第二节第二节 超声检测设备超声检测设备第17页/共88页1.1.压电效应（电致伸缩）的物理意义：正压电效应；某些晶体材料在交变应力作用下，产生交变电场的效应。逆压电效应：当晶体材料在交变电场的作用下产 生伸缩变形的效应。正、逆压电效应统称为压电效应。压电效应第三章 超声波检测 二、超声波探头第二节第二节 超声检测设备超声检测设备第18页/共88页压电效应2.2.实际超声探伤中压电晶片的工作过程 超声波探伤中，当高频电脉冲激励压电晶片时，发生逆压电效应，将电能转化为声能（机械能），发射超声
12、波；当探头接收超声波时，发生正压电效应，将声能转换（机械能）为电能，接收超声波。第三章 超声波检测 二、超声波探头第二节第二节 超声检测设备超声检测设备第19页/共88页3.从晶体结构上看压电效应产生的机理(1)压电单晶体:工业探伤用的压电单晶体有石英、酒石酸钾钠、硫酸锂、铌酸锂等。压电效应第三章 超声波检测 二、超声波探头第二节第二节 超声检测设备超声检测设备第20页/共88页 晶片在正常情况下，呈中性。当晶体受到晶片在正常情况下，呈中性。当晶体受到拉拉压应力时，压应力时，使正、负电荷中心不重合。从而在晶体表面上出现正负游历使正、负电荷中心不重合。从而在晶体表面上出现正负游历电荷，这就是正压
13、电效应。反之如果在晶体表面极板上施加电荷，这就是正压电效应。反之如果在晶体表面极板上施加正负电荷，晶体就会产生伸缩变形，即逆压电效应。正负电荷，晶体就会产生伸缩变形，即逆压电效应。第三章 超声波检测 图4-11压电效应原理图第21页/共88页(2)压电陶瓷：目前应用最广泛的压电陶瓷为钛酸钡、钛酸铅、锆钛酸铅等。以BaTiO3为例，当温度高于某一定温度时，它属于立方晶系。不显电性；而当温度低于居里点时，它的晶胞为四方晶系。产生自发极化的晶胞或电畴就像压电单晶体一样，具有压电性第三章 超声波检测 第22页/共88页1、探头的种类(1)根据产生波型的不同：探头可分为纵波探头（纵波直探头 纵波斜探头）
14、、横波探头（斜探头、斜角探头）、爬坡探头 和表面波探头等(2)按入射声束方向：直探头和斜探头(3)根据耦合方式分为：接触探和液浸探头。(4)根据晶片数不同分为：单晶探头和双晶探头(5)根据波束分为：聚焦探头和非聚焦探头(6)按频率分：宽频带探头和窄频带探头(7)按使用环境分：常规探头和特殊用途探头（高温探头、可变角度探头、微型探头）第三章 超声波检测 二、超声波探头第二节第二节 超声检测设备超声检测设备第23页/共88页2、探头的结构 1)1)直探头直探头 :用于发射和接用于发射和接收垂直入射的纵波，主要收垂直入射的纵波，主要用于探测与探测面平行的用于探测与探测面平行的缺陷，如板件、锻件探伤缺
15、陷，如板件、锻件探伤等。主要由压电晶片、保等。主要由压电晶片、保护膜、吸收块（阻尼块）、护膜、吸收块（阻尼块）、保护膜、电缆接头和外壳保护膜、电缆接头和外壳等部分组成。等部分组成。第三章 超声波检测 二、超声波探头第二节第二节 超声检测设备超声检测设备第24页/共88页 2)斜探头:横波斜探头是利用横波探伤，主要用于探测与探测面垂直或成一定角度的缺陷，如焊缝探伤、汽轮机叶轮探伤等。斜探头实际上是由直探头加透声斜楔组成。2、探头的结构第三章 超声波检测 二、超声波探头第二节第二节 超声检测设备超声检测设备第25页/共88页 3)表面波探头:表面波探头是斜探头的一个特例。它用于产生和接收表面波。表
16、面波一般用于探测表面或近表面缺陷。其结构与斜探头相同，唯一的区别是斜楔入射角的不同。4）双晶探头：双晶探头有两块压电晶片，一个用于发射超声波，一个用于接收超声波，主要用于探测表面缺陷。优点：探测灵敏度高；杂波少盲区小；工件中近场区长度小；探测范围可调2、探头的结构第三章 超声波检测 二、超声波探头第二节第二节 超声检测设备超声检测设备第26页/共88页2、探头的结构第三章 超声波检测 二、超声波探头第二节第二节 超声检测设备超声检测设备第27页/共88页2、探头的结构第三章 超声波检测 二、超声波探头第二节第二节 超声检测设备超声检测设备第28页/共88页 5)可变角度探头：探伤时，有时需要用
17、不同入射角的探头，重复探伤。为了避免更换探头起见，可以使用可变角度探头。2、探头的结构第三章 超声波检测 二、超声波探头第二节第二节 超声检测设备超声检测设备第29页/共88页6 6）聚焦探头：可将超声波聚焦成细束，大幅度的改善声束指向性，在焦点处声能集中，可提高检测灵敏度和分辨率。在水浸法探伤中，调整入射角可在工件中产生横波、表面波或兰姆波。2、探头的结构第三章 超声波检测 二、超声波探头第二节第二节 超声检测设备超声检测设备第30页/共88页7）其他轮式探头垂直入射横波探头 2、探头的结构第三章 超声波检测 二、超声波探头第二节第二节 超声检测设备超声检测设备第31页/共88页3、探头型号
18、的命名方法 1 1）型号的组成项目：）型号的组成项目：基本频率压电材料晶片尺寸种类特征基本频率压电材料晶片尺寸种类特征2 2）基本频率）基本频率：用阿拉伯数字表示，单位：用阿拉伯数字表示，单位MHzMHz。3 3）压电材料）压电材料：压电材料用化学元素的缩写符号表示：压电材料用化学元素的缩写符号表示 （石英单晶用（石英单晶用Q Q表示）表示）锆钛酸铅锆钛酸铅:P :P 钛酸钡：钛酸钡：B B 钛酸铅：钛酸铅：T T 铌酸锂：铌酸锂：L L 碘酸锂：碘酸锂：I I 石英：石英：Q Q4 4）晶片尺寸）晶片尺寸：用阿拉伯数字表示，单位：用阿拉伯数字表示，单位mmmm。其中：。其中：圆形晶片用直径表
19、示；方形晶片用长圆形晶片用直径表示；方形晶片用长宽表示；分割宽表示；分割探头晶片用分割前的尺寸表示。探头晶片用分割前的尺寸表示。第三章 超声波检测 第二节第二节 超声检测设备超声检测设备第32页/共88页3、探头型号的命名方法 5）种类）种类用一个或者两个汉语拼音字母作为代号。其中直探头用一个或者两个汉语拼音字母作为代号。其中直探头可不标出。可不标出。直探头：直探头：Z斜探头（用斜探头（用k表示）：表示）：K水浸探头：水浸探头：SJ斜探头（用折射角表示）：斜探头（用折射角表示）：X表面探头：表面探头：BM分割探头（双晶探头）：分割探头（双晶探头）：FG可变角探头：可变角探头：KB6）特征）特征
20、7）举例）举例第三章 超声波检测 第二节第二节 超声检测设备超声检测设备第33页/共88页u信噪比：信噪比：界面反射波幅与最大杂波幅度之比，越大越好u灵敏度余量：灵敏度余量：探测一定深度和尺寸的反射体时，当其反射波波幅被调节到检测仪示波屏指定高度时，检测仪所剩余的放大能力，以此时的衰减器读数表示。u始波宽度：始波宽度：反射脉冲的持续时间。始波宽度越大，探头和仪器组合的盲区越大，检测近表面缺陷的能力差u盲区：盲区：探测面附近不能探测缺陷的区域，以探测面到所能探出缺陷的最小距离表示，要求越小越好。u分辨力：分辨力：在声束作用范围内，在仪器示波屏上能够把两个相邻缺陷作为两个发射信号区分开的能力。有横
21、向和纵向分辨率第三章 超声波检测 二、超声波探头第二节第二节 超声检测设备超声检测设备4、探头与仪器的组合性能 第34页/共88页第三章 超声波检测 二、超声波探头第二节第二节 超声检测设备超声检测设备4、探头与仪器的组合性能 始脉冲宽度用盲区试块测盲区第35页/共88页第三章 超声波检测 二、超声波探头第二节第二节 超声检测设备超声检测设备4、探头与仪器的组合性能 图4-34直探头分辨力测试a)测试位置b)显示第36页/共88页第三章 超声波检测 二、超声波探头第二节第二节 超声检测设备超声检测设备4、探头与仪器的组合性能 远场分辨力a)仪器与直探头远场分辨力的测定：抑制至“0”，探头置于图
22、4-34a所示的CSK-IA试块处，左右移动探头，使示波屏上出现85、91、100三个反射回波A、B、C，如图4-34b所示，则波峰和波谷的分贝差20lg(a/b)表示分辨力。JB/T4730.3-2005中规定，直探头远场分辨力30dB。第37页/共88页第三章 超声波检测 二、超声波探头第二节第二节 超声检测设备超声检测设备4、探头与仪器的组合性能 斜探头分辨力测定a)测试位置b)显示第38页/共88页第三章 超声波检测 二、超声波探头第二节第二节 超声检测设备超声检测设备仪器与斜探头分辨力的测定：仪器与斜探头分辨力的测定：斜探头置于图斜探头置于图4-35a所示的所示的CSK-IA试块上，
23、试块上，对准对准50、44、40三阶梯孔，使示波屏上出现三三阶梯孔，使示波屏上出现三个反射波。个反射波。平行移动探头并调节仪器，使平行移动探头并调节仪器，使50、44回波回波等高，如图等高，如图3-35b，其波峰为，其波峰为hl，波谷为，波谷为h2，则其分，则其分辨力辨力实际测试时用实际测试时用衰减器衰减器将将h1衰减到衰减到h2，其衰减量，其衰减量 N为分辨力，即为分辨力，即X=NdB。JB/T4730.3-2005中规定，斜探头远场分辨力中规定，斜探头远场分辨力6dB。第39页/共88页第三章 超声波检测 二、超声波探头第二节第二节 超声检测设备超声检测设备4、探头与仪器的组合性能 第40
24、页/共88页探头的选择探头的选择u探头形式的选择：探头形式的选择：直探头：用于探测与探测面直探头：用于探测与探测面平行平行的缺陷，如锻件，钢板中的的缺陷，如锻件，钢板中的夹层，折叠等缺陷。夹层，折叠等缺陷。斜探头：用于探测与探测面斜探头：用于探测与探测面垂直垂直或或成一定角度成一定角度的缺陷，如焊的缺陷，如焊缝中的未焊透，夹渣，未熔合等。缝中的未焊透，夹渣，未熔合等。表面探头：用于探测工件表面探头：用于探测工件表面表面的缺陷。的缺陷。双晶探头：用于探测近双晶探头：用于探测近表面表面的缺陷。的缺陷。聚焦探头聚焦探头:用于用于水浸法水浸法探测探测管材管材或或板材板材。第三章 超声波检测 二、超声波
25、探头第二节第二节 超声检测设备超声检测设备第41页/共88页探头的选择探头的选择u探头频率的选择：探头频率的选择：1.频率频率高高，检测，检测灵敏度高灵敏度高，有利于检测小缺陷，有利于检测小缺陷2.频率频率高高，脉冲宽度小，脉冲宽度小，分辨率高分辨率高，利于区分相邻缺陷，利于区分相邻缺陷3.频率频率高高，波长短，波长短，半扩散角小半扩散角小，声束指向性好，能量集中，声束指向性好，能量集中，利于发现并定位缺陷。利于发现并定位缺陷。4.频率频率高高，波长短，波长短，近场区长度大近场区长度大，对检测不利，对检测不利5.频率频率高高，衰减衰减急剧急剧增加增加，对检测不利，对检测不利6.表面粗糙表面粗糙
26、时，宜选用时，宜选用低低频率频率7.裂缝裂缝一类缺陷宜选用一类缺陷宜选用低低频，频，非金属夹杂物非金属夹杂物宜选用宜选用高高频。频。第三章 超声波检测 二、超声波探头第二节第二节 超声检测设备超声检测设备第42页/共88页探头的选择探头的选择u探头晶片尺寸的选择：探头晶片尺寸的选择：1.检测检测面积范围大面积范围大的工件，宜选的工件，宜选大大晶片晶片2.检测检测厚度大厚度大的工件，宜选的工件，宜选大大晶片探头晶片探头3.检测检测小型小型工件，宜选用工件，宜选用小小晶片探头晶片探头4.检测检测表面不太平整表面不太平整，曲率较大的工件，宜选，曲率较大的工件，宜选小小晶片晶片第三章 超声波检测 二、
27、超声波探头第二节第二节 超声检测设备超声检测设备第43页/共88页第三章 超声波检测 二、超声波探头第二节第二节 超声检测设备超声检测设备第44页/共88页第三章 超声波检测 二、超声波探头第二节第二节 超声检测设备超声检测设备第45页/共88页 试试块块：是是按按一一定定的的用用途途设设计计制制作作的的具具有有简简单单形形状状人人工工反反射射体的试件。体的试件。试块的作用试块的作用：u确定合适的检测方法确定合适的检测方法u确定和校验探伤灵敏度确定和校验探伤灵敏度u测试仪器和探头的性能测试仪器和探头的性能u调整扫描比例，确定缺陷位置；调整扫描比例，确定缺陷位置；u评定缺陷的大小，对被探工件评级
28、和判废评定缺陷的大小，对被探工件评级和判废u测量材质衰减和确定耦合补偿。测量材质衰减和确定耦合补偿。第三章 超声波检测 三、试块第二节第二节 超声检测设备超声检测设备第46页/共88页第三章 超声波检测 三、试块第二节第二节 超声检测设备超声检测设备试块的种类试块的种类：u标标准准试试块块：由由国国际际标标准准化化组组织织等等权权威威机机构构规规定定的的试试块块，对对试试 块材质，形状，尺寸以及表面状况等都作了统一规定。块材质，形状，尺寸以及表面状况等都作了统一规定。主主要要用用于于测测试试和和校校验验检检测测仪仪和和探探头头的的性性能能，也也可可以以用用来来调调整整探测范围和确定检测灵敏度。
29、探测范围和确定检测灵敏度。u对对比比试试块块：也也称称参参考考试试块块，由由各各部部门门按按某某些些具具体体检检测测对对象象规规定定的试块的试块 主主要要用用与与调调整整探探测测范范围围，确确定定检检测测灵灵敏敏度度，评评价价缺缺陷陷大大小小和和对工件进行评级等。对工件进行评级等。第47页/共88页名称名称:IIW(:IIW(俗称荷兰试块俗称荷兰试块)材料相当于我国的材料相当于我国的20#20#钢，锻制，正火处理，表面钢，锻制，正火处理，表面光洁度全部光洁度全部1.61.6，50 x23mm50 x23mm为有机玻璃为有机玻璃第三章 超声波检测 第二节第二节 超声检测设备超声检测设备第48页/
30、共88页第三章 超声波检测 IIW试块的主要用途(a)调整纵波探测范围和扫描速度(时基线比例)利用试块上25mm和100mm尺寸。(b)检验仪器的水平线性、垂直线性和动态范围利用试块上25mm或100mm尺寸。(c)测定直探头和仪器的远场分辨力利用试块上85、91和100mm尺寸。(d)测定直探头和仪器组合后的最大穿透能力利用50mm有机玻璃块底面的多次反射波。(e)测定直探头与仪器组合的盲区利用试块上50mm有机玻璃圆弧面与侧面间距5mm和10mm。第49页/共88页第三章 超声波检测 IIW试块的主要用途(f)测定斜探头的入射点利用试块上R100圆弧面测。(g)测定斜探头的折射角折射角在3
31、576范围内用50mm孔测，折射角在74 80范围内用声1.5mm圆孔测。(h)测定斜探头和仪器的灵敏度余量利用试块R100或1.5mm测。(i)调整横波探测范围和扫描速度由于纵波声程91mm相当于横波声程50mm，因此可以利用试块上91mm来调整横波的探测范围和扫描速度。(j)测斜探头声束轴线的偏离利用试块的直角棱边测。第50页/共88页名称名称:IIW:IIW第三章 超声波检测 第二节第二节 超声检测设备超声检测设备u测定分辨力u调整扫描速度u测定声轴线偏移u测定声束扩散角第51页/共88页名称名称:CSK-IA:CSK-IA 我国机械工业部标准试块，材料为45#钢，锻制，调质，尺寸公差0
32、.1mm，表面光洁度除R100圆弧面为3.2，其余1.6第三章 超声波检测 三、试块第二节第二节 超声检测设备超声检测设备第52页/共88页名称名称:CSK-IA:CSK-IA第三章 超声波检测 三、试块第二节第二节 超声检测设备超声检测设备CSK-IA试块有三点改进：(a)将直孔50改为50、44、40台阶孔，以便于测定横波斜探头的分辨力。(b)将R100改为R100、R50阶梯圆弧，以便于调整横波扫描速度和探测范围。(c)将试块上标定的折射角改为K值(K=tg2)，从而可直接测出横波斜探头的K值。第53页/共88页名称名称:CSK-IA:CSK-IA第三章 超声波检测 三、试块第二节第二节
33、 超声检测设备超声检测设备第54页/共88页名称名称:IIW2:IIW2(俗称牛角试块)材料相当于我国的20#钢，锻制，正火处理，表面光洁度全部1.6第三章 超声波检测 三、试块第二节第二节 超声检测设备超声检测设备第55页/共88页名称名称:IIW2:IIW2(俗称牛角试块)材料相当于我国的20#钢，锻制，正火处理，表面光洁度全部1.6第三章 超声波检测 三、试块第二节第二节 超声检测设备超声检测设备第56页/共88页第三章 超声波检测 IIW2试块的主要用途(a)测定斜探头的入射点：利用R25与R50圆弧反射面测；(b)测定斜探头的折射角：利用5横通孔测；(c)测定仪器水平、垂直线性和动态
34、范围：利用厚度12.5测；(d)调整探测范围和扫描速度：纵波直探头利用12.5底面的多次反射调，横波斜探头利用R25和R50调；(e)测仪器和探头的组合灵敏度：利用5或R50圆弧面测。第57页/共88页名称名称:CSK-IICSK-II 我国机械工业部标准试块，材料为45#钢，锻制，调质，表面光洁度全部1.6 第三章 超声波检测 三、试块第二节第二节 超声检测设备超声检测设备第58页/共88页名称名称:CSK-IIA(CSK-IIA(俗称长横孔试块俗称长横孔试块)我国机械工业部标准试块，材料为45#钢，锻制，调质，表面光洁度全部1.6第三章 超声波检测 三、试块第二节第二节 超声检测设备超声检
35、测设备第59页/共88页名称名称:CSK-III:CSK-III 我国机械工业部标准试块，材料为45#钢，锻制，调质，表面光洁度全部1.6第三章 超声波检测 三、试块第二节第二节 超声检测设备超声检测设备第60页/共88页名称名称:CSK-IIIA(CSK-IIIA(俗称短横孔试块俗称短横孔试块)我国机械工业部标准试块，材料为45#钢，锻制，调质，表面光洁度全部1.6第三章 超声波检测 三、试块第二节第二节 超声检测设备超声检测设备第61页/共88页名称名称:半圆试块半圆试块 也是检测中常用的一种试块，它结构简单，制造方便，体积小，重量轻，便于携带，且有多种用途。半圆试块的材质与被检材质相同或
36、相近，形状和尺寸如图：第三章 超声波检测 三、试块第二节第二节 超声检测设备超声检测设备第62页/共88页名称名称:半圆试块半圆试块第三章 超声波检测 三、试块第二节第二节 超声检测设备超声检测设备第63页/共88页名称名称:半圆试块半圆试块第三章 超声波检测 三、试块第二节第二节 超声检测设备超声检测设备半圆试块的主要用途如下：(a)测斜探头的入射点：利用R50测。(b)调整横波扫描速度和探测范围：利用R50调。(c)调整纵波扫描速度和检测范围:利用厚度20调。(d)测仪器的水平、垂直线性和动态范围:利用厚度20调。(e)调整灵敏度：利用R50圆弧面调。第64页/共88页名称名称:CS-1:
37、CS-1，CS-2(CS-2(平底孔试块平底孔试块)我国机械工业部标准试块第三章 超声波检测 三、试块第二节第二节 超声检测设备超声检测设备第65页/共88页名称名称:阶梯试块（双晶探头用）阶梯试块（双晶探头用）第三章 超声波检测 三、试块第二节第二节 超声检测设备超声检测设备第66页/共88页 耦耦合合剂剂：为为了了改改善善探探头头和和试试件件间间声声能能的的传传递递而而加加在在探探头头和检测面之间的液体薄层。作用如下：和检测面之间的液体薄层。作用如下：u耦耦合合剂剂可可以以填填充充探探头头与与试试件件间间的的空空气气间间隙隙，使使超超声声波波能能够够传入试件，这是使用耦合剂的主要目的。传入
38、试件，这是使用耦合剂的主要目的。u耦耦合合剂剂有有润润滑滑作作用用，可可以以减减少少探探头头和和试试件件之之间间的的摩摩擦擦，防防止试件表面磨损探头，并使探头便于移动。止试件表面磨损探头，并使探头便于移动。u在液浸法检测中，通过液体实现耦合在液浸法检测中，通过液体实现耦合 常用的耦合剂常用的耦合剂有水、甘油、有水、甘油、变压器油、机油、化学浆糊变压器油、机油、化学浆糊等。等。第三章 超声波检测 四、耦合剂第二节第二节 超声检测设备超声检测设备第67页/共88页耦合剂的选择耦合剂的选择选择耦合剂主要考虑以下几方面的要求：选择耦合剂主要考虑以下几方面的要求：（1 1）有足够的润湿性、）有足够的润湿
39、性、适当的附着力和粘度。适当的附着力和粘度。（2 2）透声性能好。）透声性能好。声阻抗尽量和被探测材料的声阻抗相近。声阻抗尽量和被探测材料的声阻抗相近。（3 3）对试件无腐蚀，对人体无损害，对环境无污染。）对试件无腐蚀，对人体无损害，对环境无污染。（4）性能稳定，能长期保存。）性能稳定，能长期保存。（5 5）容易清除，价格便宜，来源方便）容易清除，价格便宜，来源方便第三章 超声波检测 四、耦合剂第二节第二节 超声检测设备超声检测设备第68页/共88页超超声声检检测测的的方方法法很很多多，可可按按原原理理、波波型型和和使使用用探探头头的的数数目及探头接触方式来分类。目及探头接触方式来分类。u按原
40、理分类：有脉冲反射法、穿透法和共振法；按原理分类：有脉冲反射法、穿透法和共振法；u按显示方式分类：有按显示方式分类：有A A型显示、型显示、B B型显示和型显示和C C型显示；型显示；u按波型分类：有纵波法、横波法、表面波法和板波法；按波型分类：有纵波法、横波法、表面波法和板波法；u按探头数目分类：有单探头法、双探头法和多探头法；按探头数目分类：有单探头法、双探头法和多探头法；u按耦合方式分类：有接触法和液浸法；按耦合方式分类：有接触法和液浸法；u按入射角度分类：有直射声束法和斜射声束法。按入射角度分类：有直射声束法和斜射声束法。第三章 超声波检测 第三节第三节 超声检测技术超声检测技术第69
41、页/共88页1.1.脉冲反射法脉冲反射法脉脉冲冲反反射射法法是是由由超超声声波波探探头头发发射射脉脉冲冲波波到到试试件件内内部部，通通过过观观察察来来自自内内部部缺缺陷陷或或试试件件底底面面的的反反射射波波的的情情况况来来对对试件进行检测的方法。具有如下特点：试件进行检测的方法。具有如下特点：u探测灵敏度高探测灵敏度高u能准确地确定缺陷的位置和深度能准确地确定缺陷的位置和深度u可用纵波，横波，表面波和板波探测，应用范围广可用纵波，横波，表面波和板波探测，应用范围广u可自动探测可自动探测第三章 超声波检测 第三节第三节 超声检测技术超声检测技术一、超声波检测方法的分类第70页/共88页 缺陷回波
42、法缺陷回波法(a)无缺陷；无缺陷；(b)有缺陷有缺陷第三章 超声波检测 第三节第三节 超声检测技术超声检测技术一、超声波检测方法的分类缺陷回波法第71页/共88页第三章 超声波检测 第三节第三节 超声检测技术超声检测技术一、超声波检测方法的分类底面回波高度法：当试件的材质和厚度不变时，底面回波高度应基本不当试件的材质和厚度不变时，底面回波高度应基本不变的，如果试件中有缺陷，则底面回波高度会下降甚至变的，如果试件中有缺陷，则底面回波高度会下降甚至消失，如图所示：消失，如图所示：第72页/共88页第三章 超声波检测 第三节第三节 超声检测技术超声检测技术一、超声波检测方法的分类底面多次回波法：通过
43、反射底波次数的减少来判断是否通过反射底波次数的减少来判断是否存在缺陷。主要用于厚度不大，形状简单，探测面和底存在缺陷。主要用于厚度不大，形状简单，探测面和底面平行的试件检测。面平行的试件检测。第73页/共88页横波探伤第三章 超声波检测 第三节第三节 超声检测技术超声检测技术第74页/共88页第三章 超声波检测 第三节第三节 超声检测技术超声检测技术一、超声波检测方法的分类第75页/共88页第三章 超声波检测 第三节第三节 超声检测技术超声检测技术一、超声波检测方法的分类第76页/共88页 表面波探伤：可测量工件表面开口裂纹深度，可测量工件表面开口裂纹深度，对工件表面的光洁度要求高。对工件表面
44、的光洁度要求高。第三章 超声波检测 第三节第三节 超声检测技术超声检测技术一、超声波检测方法的分类第77页/共88页 兰姆波探伤法第三章 超声波检测 第三节第三节 超声检测技术超声检测技术一、超声波检测方法的分类第78页/共88页2.2.穿透法穿透法穿穿透透法法通通常常采采用用两两个个探探头头，分分别别放放置置在在试试件件两两侧侧，一一个个将将发发射射超超声声波波到到试试件件中中，另另一一个个接接收收穿穿透透试试件件后后的的超超声声波波信信号号。目目前前应应用用于于混混凝凝土土结结构构等等衰衰减减较较大大的的材材料料或构件的超声波检测。或构件的超声波检测。u连续波穿透法：利用电流指示值大小来判
45、定连续波穿透法：利用电流指示值大小来判定u脉脉冲冲波波穿穿透透法法：依依据据脉脉冲冲波波穿穿透透试试件件后后幅幅值值的的变变化化来来判断内部缺陷的情况。判断内部缺陷的情况。第三章 超声波检测 第三节第三节 超声检测技术超声检测技术一、超声波检测方法的分类第79页/共88页穿透法示意图第三章 超声波检测 第三节第三节 超声检测技术超声检测技术一、超声波检测方法的分类第80页/共88页直射声束穿透法(a)无缺陷；(b)有缺陷 第三章 超声波检测 第三节第三节 超声检测技术超声检测技术一、超声波检测方法的分类第81页/共88页3.3.共振法共振法根根据据试试件件的的共共振振特特性性来来判判断断缺缺陷
46、陷情情况况的的方方法法称称为为共共振法，主要用于超声波测厚度。振法，主要用于超声波测厚度。基基本本原原理理为为：若若频频率率可可调调的的连连续续超超声声波波在在被被检检试试件件内内传传播播，当当试试件件的的厚厚度度为为超超声声波波的的半半波波长长的的整整数数倍倍时时，则则由由于于入入射射波波和和反反射射波波的的相相位位相相同同而而引引起起的的共共振振，因因而而可显示出共振频率点，试件厚度由公式计算出可显示出共振频率点，试件厚度由公式计算出第三章 超声波检测 第三节第三节 超声检测技术超声检测技术一、超声波检测方法的分类第82页/共88页4.4.接触法与液浸法接触法与液浸法 接接触触法法：就就是
47、是探探头头和和工工件件表表面面之之间间经经一一层层薄薄的的耦耦合合剂剂直直接接接接触触进进行行探探伤伤的的方方法法。耦耦合合剂剂主主要要起起到到传传递递超声波能量的作用。超声波能量的作用。特点：操作方便，被检工件表面粗糙度要求较严特点：操作方便，被检工件表面粗糙度要求较严第三章 超声波检测 第三节第三节 超声检测技术超声检测技术一、超声波检测方法的分类第83页/共88页4.4.接触法与液浸法接触法与液浸法 液液浸浸法法：在在探探头头与与试试件件之之间间填填充充一一定定厚厚度度的的液液体体介介质质作作耦耦合合剂剂，使使声声波波首首先先经经过过液液体体耦耦合合剂剂，而而后后再再入入射射到到试试件中
48、，件中，探头与试件并不直接接触。探头与试件并不直接接触。优优点点：液液浸浸法法中中，探探头头角角度度可可任任意意调调整整，声声波波的的发发射射、接接收收也也比比较较稳稳定定，便便于于实实现现检检测测自自动动化化，大大大大提提高高了了检检测测速度，也适合检测表面粗糙的工件。速度，也适合检测表面粗糙的工件。缺缺点点：当当耦耦合合层层较较厚厚时时，声声能能损损失失较较大大。另另外外，自自动动化化检检测测还还需需要要相相应应的的辅辅助助设设备备，有有时时是是复复杂杂的的机机械械设设备备和和电电子子设设备备，它它们们对对单单一一产产品品(或或几几种种产产品品)往往往往具具有有很很高高的的检测能力，但缺乏
49、灵活性。检测能力，但缺乏灵活性。第三章 超声波检测 第三节第三节 超声检测技术超声检测技术一、超声波检测方法的分类第84页/共88页4.4.接触法与液浸法接触法与液浸法 总总之之，液液浸浸法法与与直直接接接接触触法法各各有有利利弊弊，应应根根据据被被检检对对象象的的具具体体情情况况(几几何何形形状状的的复复杂杂程程度度和和产产品品的的产产量量等等)，选用不同的方法。选用不同的方法。第三章 超声波检测 第三节第三节 超声检测技术超声检测技术一、超声波检测方法的分类第85页/共88页第三章 超声波检测 第三节第三节 超声检测技术超声检测技术一、超声波检测方法的分类第86页/共88页第三章 超声波检测 第三节第三节 超声检测技术超声检测技术一、超声波检测方法的分类第87页/共88页感谢您的观看。第88页/共88页