【正文】 檢測(cè)的。主要用于探測(cè)與探測(cè)面垂直或成一定角度的缺陷。如焊縫中的未焊透、夾渣、未溶合等缺陷。常見(jiàn)的縱波斜探頭有TOFD探頭和縱波小角度斜探頭，縱波斜探頭在工件中既有縱波也有橫波，但由于縱波和橫波的速度不同加以識(shí)別。主要用于探測(cè)與探測(cè)面垂直或成一定角度的缺陷。如焊縫中的裂紋、未溶合、未焊透、夾渣等缺陷。表面波探頭用于探測(cè)工件表面缺陷，雙晶探頭用于探測(cè)工件近表面缺陷。聚焦探頭用于水浸探測(cè)管材或板材?！?0 MHz之間,選擇范圍大。一般選擇頻率時(shí)應(yīng)考慮以下因素。(1)由于波的繞射,使超聲波檢測(cè)靈敏度約為,因此提高頻率,有利于發(fā)現(xiàn)更小的缺陷。（2）頻率高，脈沖寬度小，分辨力高，有利于區(qū)分相鄰缺陷。（3）由可知，頻率高，波長(zhǎng)短，則半擴(kuò)散角小，聲束指向性好，能量集中，有利于發(fā)現(xiàn)缺陷并對(duì)缺陷定位。（4）由可知，頻率高，波長(zhǎng)短，近場(chǎng)區(qū)長(zhǎng)度大，對(duì)檢測(cè)不利。（5）由可知，頻率增加，衰減急劇增加。由以上分析可知，頻率的高低對(duì)檢測(cè)有較大的影響。頻率高，靈敏度和分辨力高，指向性好，對(duì)檢測(cè)有利。但頻率高，近場(chǎng)區(qū)長(zhǎng)度大，衰減大，又對(duì)檢測(cè)不利。實(shí)際檢測(cè)中要全面分析考慮各方面的因素，合理選擇頻率。一般在保證檢測(cè)靈敏度的前提下盡可能選用較低的頻率。對(duì)于晶粒較細(xì)的鍛件、軋制件和焊接件等，一般選用較高的頻率，～。對(duì)晶粒較粗大的鑄件、奧氏體鋼等宜選用較低的頻率，~。如果頻率過(guò)高，就會(huì)引起嚴(yán)重衰減，示波屏上出現(xiàn)林狀回波，信噪比下降，甚至無(wú)法檢測(cè)。探頭圓晶片尺寸一般為φ10～φ30 mm，晶片大小對(duì)檢測(cè)也有一定的影響，選擇晶片尺寸時(shí)要考慮以下因素。（1）由可知，晶片尺寸增加，半擴(kuò)散角減少，波束指向性變好，超聲波能量集中，對(duì)檢測(cè)有利。（2）由可知，晶片尺寸增加，近場(chǎng)區(qū)長(zhǎng)度迅速增加，對(duì)檢測(cè)不利。（3）晶片尺寸大，輻射的超聲波能量大，探頭未擴(kuò)散區(qū)掃查范圍大，遠(yuǎn)距離掃查范圍相對(duì)變小，發(fā)現(xiàn)遠(yuǎn)距離缺陷能力增強(qiáng)。以上分析說(shuō)明晶片大小對(duì)聲束指向性，近場(chǎng)區(qū)長(zhǎng)度、近距離掃查范圍和遠(yuǎn)距離缺陷檢出能力有較大影響。實(shí)際檢測(cè)中，檢測(cè)面積范圍大的工件時(shí)，為了提高檢測(cè)效率宜選用大晶片探頭。檢測(cè)厚度大的工件時(shí)，為了有效地發(fā)現(xiàn)遠(yuǎn)距離的缺陷宜選用大晶片探頭。檢測(cè)小型工件時(shí)，為了提高缺陷定位宣精度宜選用小晶片探頭。檢測(cè)表面不太平整，曲率較大的工件時(shí)，為了減少耦合損失宜選用小晶片探頭。在橫波檢測(cè)中，探頭的K值對(duì)檢測(cè)靈敏度、聲束軸線的方向，一次波的聲程（入射點(diǎn)至底面反射點(diǎn)的距離）有較大的影響。，對(duì)于用有機(jī)玻璃斜探頭檢測(cè)鋼制工件，βs=40176。(K=)左右時(shí)，聲壓往復(fù)透射率最高，即檢測(cè)靈敏度最高。由K=tgβs可知，K值大，βs大，一次波的聲程大。因此在實(shí)際檢測(cè)中，當(dāng)工件厚度較小時(shí)，應(yīng)選用較大的K值，以便增加一次波的聲程，避免近場(chǎng)區(qū)檢測(cè)。當(dāng)工件厚度較大時(shí)，應(yīng)選用較小的K值，以減少聲程過(guò)大引起的衰減，便于發(fā)現(xiàn)深度較大處的缺陷。在焊縫檢測(cè)中，還要保證主聲束能掃查整個(gè)焊縫截面。對(duì)于單面焊根部未焊透，還要考慮端角反射問(wèn)題，應(yīng)使K=～，因?yàn)镵＜＞，端角反射率很低，容易引起漏檢?！●詈吓c補(bǔ)償 耦合劑超聲耦合是指超聲波在探測(cè)面上的聲強(qiáng)透射率。聲強(qiáng)透射率高，超聲耦合好。為了提高耦合效果，在探頭與工件表面之間施加的一層透聲介質(zhì)稱為耦合劑。耦合劑的作用在于排除探頭與工件表面之間的空氣，使超聲波能有效地傳入工件，達(dá)到檢測(cè)的目的。此外耦合劑還有減少摩擦的作用。一般耦合劑應(yīng)滿足以下要求：(1)能潤(rùn)濕工件和探頭表面，流動(dòng)性、粘度和附著力適當(dāng)，不難清洗。(2)聲阻抗高，透聲性能好。(3)來(lái)源廣，價(jià)格便宜。(4)對(duì)工件無(wú)腐蝕，對(duì)人體無(wú)害，不污染環(huán)境。(5)性能穩(wěn)定，不易變質(zhì)，能長(zhǎng)期保存。超聲波檢測(cè)中常用耦合劑有機(jī)油、變壓器油、甘油、水、水玻璃等。它們的聲阻抗Z如下：耦合劑 機(jī)油 水 水玻璃 甘油Z106 kg/m2 s 由此可見(jiàn)，甘油聲阻抗高，耦合性能好，常用于一些重要工件的精確檢測(cè)，但價(jià)格較貴，對(duì)工件有腐蝕作用。水玻璃的聲阻抗較高，常用于表面粗糙的工件檢測(cè)，但清洗不太方便，且對(duì)工件有腐蝕作用。水的來(lái)源廣，價(jià)格低，常用于水浸檢測(cè)，但使工件生銹。機(jī)油和變壓器油粘度、流動(dòng)性、附著力適當(dāng)，對(duì)工件無(wú)腐蝕、價(jià)格也不貴，因此是目前應(yīng)用最廣的耦合劑。此外，近年來(lái)化學(xué)漿糊也常用來(lái)作耦合劑，耦合效果比較好。 影響聲耦合的主要因素影響聲耦合的主要因素有：耦合層的厚度，耦合劑的聲阻抗，工件表面粗糙度和工件表面形狀。，耦合層厚度對(duì)耦合有較大的影響。當(dāng)耦合層厚度為的奇數(shù)倍時(shí)，透聲效果差，耦合不好，反射回波低。當(dāng)耦合層厚度為的整數(shù)倍或很薄時(shí)，透聲效果好，反射回波高?！●詈蠈雍穸萪對(duì)耦合的影響 　表面光潔度對(duì)耦合的影響，工件表面粗糙度對(duì)聲耦合有明顯的影響。對(duì)于同一耦合劑，表面粗糙度高，耦合效果差，反射回波低。聲阻抗低的耦合劑，隨粗糙度的變差，耦合效果降低得更快。但粗糙度也不必太低，因?yàn)榇植诙忍?，耦合效果無(wú)明顯增加，而且使探頭因吸附力大而移動(dòng)困難。，耦合劑的聲阻抗對(duì)耦合效果也有較大的影響。對(duì)于同一探測(cè)面，耦合劑聲阻抗大，耦合效果好，反射回波高，例如表面粗糙度RZ=100μm時(shí) ，Z=⒉4的甘油耦合回波比Z=⒈5的水耦合回波高6～7 dB。⒋工件表面形狀的影響工件表面形狀不同，耦合效果不一樣，其中平面耦合效果最好，凸曲面次之，凹曲面最差。因?yàn)槌Ｓ锰筋^表面為平面，與曲面接觸為點(diǎn)接觸或線接觸，聲強(qiáng)透射率低。特別是凹曲面，探頭中心不接觸，因此耦合效果更差。不同曲率半徑的耦合效果也不相同，曲率半徑大，耦合效果好。 表面耦合損耗的測(cè)定和補(bǔ)償在實(shí)際檢測(cè)中，當(dāng)調(diào)節(jié)檢測(cè)靈敏度用的試塊與工件表面粗糙度、曲率半徑不同時(shí)，往往由于工件耦合損耗大而使檢測(cè)靈敏度降低。為了彌補(bǔ)耦合損耗，必須增大儀器的輸出來(lái)進(jìn)行補(bǔ)償。為了恰當(dāng)?shù)匮a(bǔ)償耦合損耗，應(yīng)首先測(cè)定工件與試塊表面耦合損耗的分貝差。一般的測(cè)定耦合損耗差的方法為：在表面耦合狀態(tài)不同，其他條件（如材質(zhì)、反射體、探頭和儀器等）相同的工件和試塊上測(cè)定二者回波或穿透波高分貝差。下面以橫波斜探頭為例來(lái)說(shuō)一、二次波檢測(cè)時(shí)耦合損耗的測(cè)定方法。一次波檢測(cè)又稱直射法，二次波檢測(cè)又稱一次反射法。一、二次波對(duì)應(yīng)的水平距離為一倍跨距，常用1S表示。　耦合損耗dB差值的測(cè)定（a）對(duì)比試塊?。╞）待測(cè)試塊首先制作兩塊材質(zhì)與工件相同、表面狀態(tài)不同的試塊。一塊為對(duì)比試塊、粗糙度同試塊，另一塊為待測(cè)試塊，表面狀態(tài)同工件。分別在兩試塊同深度處加工相同的長(zhǎng)橫孔反射體，然后將探頭分別置于兩試塊上，測(cè)出二者長(zhǎng)橫孔回波高度的ΔdB差，此ΔdB即為二者耦合損耗差。以上是一次波檢測(cè)時(shí)耦合損耗差的測(cè)定法。當(dāng)用二次波檢測(cè)時(shí)，常用一發(fā)一收的雙探頭穿透法測(cè)定。當(dāng)工件與試塊厚度、底面狀態(tài)相同時(shí)，只需在同樣探測(cè)條件下用穿透法測(cè)定二者反射波高的ΔdB即可。當(dāng)工件厚度小于試塊厚度時(shí)。圖中RR2分別為工件上一倍跨距離（1S）和兩倍跨距（2S）測(cè)試點(diǎn)的底面反射波高，R為試塊上一倍跨距（1S）測(cè)試點(diǎn)底面反射波高，在RR2兩波峰之間連一直線，則用[衰減器]測(cè)得的R、R2連線高度差ΔdB即為二者的表面耦合差補(bǔ)償量。當(dāng)工件厚度大于試塊時(shí)。圖中RR2分別為試塊上1S和2S測(cè)試點(diǎn)上的底面反射波高，R為工件1S測(cè)試點(diǎn)上底面反射波高，則R1R2連線與R的高度差即為二者的耦合差補(bǔ)償量。設(shè)測(cè)得的工件與試塊表面耦合差補(bǔ)償是ΔdB。具體補(bǔ)償方法如下：　穿透法測(cè)耦合差（工件厚小于試塊）　穿透法測(cè)耦合差（工件厚大于試塊）先用“衰減器”衰減ΔdB，將探頭置于試塊上調(diào)好檢測(cè)靈敏度，然后再用“衰減器”增益ΔdB即減少ΔdB衰減量），這時(shí)耦合損耗恰好得到補(bǔ)償，試塊和工件上相同反射體回波高度相同。 　檢測(cè)儀的調(diào)節(jié)在實(shí)際檢測(cè)中，為了在確定的探測(cè)范圍內(nèi)發(fā)現(xiàn)規(guī)定大小的缺陷，并對(duì)缺陷定位和定量，就必須在探測(cè)前調(diào)節(jié)好儀器的掃描速度和靈敏度。 掃描速度的調(diào)節(jié)儀器示波屏上時(shí)基掃描線的水平刻度值τ與實(shí)際聲程x（單程）的比例關(guān)系，即τ∶x=1∶n稱為掃描速度或時(shí)基掃描線比例。它類似于地圖比例尺，如掃描速度1∶2表示儀器示波屏上水平刻度1 mm表示實(shí)際聲程2 mm。檢測(cè)前應(yīng)根據(jù)探測(cè)范圍來(lái)調(diào)節(jié)掃描速度，以便在規(guī)定的范圍內(nèi)發(fā)現(xiàn)缺陷并對(duì)缺陷定位。調(diào)節(jié)掃描速度的一般方法是根據(jù)探測(cè)范圍利用已知尺寸的試塊或工件上的兩次不同反射波的前沿分別對(duì)準(zhǔn)相應(yīng)的水平刻度值來(lái)實(shí)現(xiàn)。不能利用一次反射波和始波來(lái)調(diào)節(jié)，因?yàn)槭疾ㄅc一次反射波的距離包括超聲波通過(guò)保護(hù)膜、耦合劑（直探頭）或有機(jī)玻璃斜楔（斜探頭）的時(shí)間，這樣調(diào)節(jié)掃描速度誤差大。下面分別介紹縱波、橫波、表面波檢測(cè)時(shí)掃描速度的調(diào)節(jié)方法。縱波檢測(cè)一般按縱波聲程來(lái)調(diào)節(jié)掃描速度。具體調(diào)節(jié)方法是：將縱波探頭對(duì)準(zhǔn)厚度適當(dāng)?shù)钠降酌婊蚯酌妫箖纱尾煌牡撞ǚ謩e對(duì)準(zhǔn)相應(yīng)的水平刻度值。例如探測(cè)厚度為400 mm工件，掃描速度為1∶4，現(xiàn)得用IIW試塊來(lái)調(diào)節(jié)。將探頭對(duì)準(zhǔn)試塊上厚為100 mm的底面，調(diào)節(jié)儀器上“深度微調(diào)”、“脈沖移位”等旋鈕，使底波BB4分別對(duì)準(zhǔn)水平刻度50、100，這時(shí)掃描線水平刻度值與實(shí)際聲程的比例正好為1∶4，（a）。　縱波、表面波掃描速度的調(diào)節(jié) 　橫波檢測(cè)缺陷位置的確定表面波檢測(cè)一般也是按聲程調(diào)節(jié)掃描速度，具體調(diào)節(jié)方法基本上與縱波相同。只是表面波不能在同一反射體上形成多次反射。調(diào)節(jié)時(shí)要利用兩個(gè)不同的反射體形成的兩次反射波分別對(duì)準(zhǔn)相應(yīng)的水平刻度值來(lái)調(diào)節(jié)。（b），探頭置于圖示位置，調(diào)節(jié)儀器使棱邊A、B的反射波A波和B波分別對(duì)準(zhǔn)水平刻度值65這時(shí)表面波掃描速度為1∶1。，橫波檢測(cè)時(shí)，缺陷位置可由折射角β和聲程x來(lái)確定，也可由缺陷的水平距離l和深度d來(lái)確定。一般橫波掃描速度的調(diào)節(jié)方法有三種：聲程調(diào)節(jié)法、水平調(diào)節(jié)法和深度調(diào)節(jié)法。(1)聲程調(diào)節(jié)法：聲程調(diào)節(jié)法是使示波屏上的水平刻度值τ與橫波聲程x成比例，即τ∶x=1∶n。這時(shí)儀器示波屏上直接顯示橫波聲程。按聲程調(diào)節(jié)橫波掃描速度可在IIW、CSKI A、IIW半圓試塊以及其它試塊或工件上進(jìn)行。①利用IIW試塊調(diào)節(jié)：IIW試快R100圓心處未切槽，因此橫波不能在R100圓弧面上形成多次反射，這樣也就不能直接利用R100來(lái)調(diào)節(jié)橫波掃描速度。但I(xiàn)IW試塊上有91 mm尺寸，鋼中縱波聲程91 mm相當(dāng)于橫波聲程50 mm的時(shí)間。因此利用91 mm可以調(diào)節(jié)橫波掃描速度。下面以橫波1∶1例為說(shuō)明之。，先將直探頭對(duì)準(zhǔn)91 mm底面，調(diào)節(jié)儀器使底波BB2分別對(duì)準(zhǔn)水平刻度50、100這時(shí)掃描線與橫波聲程的比例正好為1∶1。然后換上橫波探頭，并使探頭入射點(diǎn)對(duì)準(zhǔn)R100圓心，調(diào)“脈沖移位”使R100圓弧面回波B1對(duì)準(zhǔn)水平刻度100，這時(shí)零位才算校準(zhǔn)。即這時(shí)水平刻度“0”對(duì)應(yīng)于斜探頭的入射點(diǎn)，始波的前沿位于“0”的左側(cè)。以上調(diào)節(jié)方法比較麻煩，針對(duì)這一情況，我國(guó)的CSKIA試塊在R100圓弧處增加了一個(gè)R50的同心圓弧面，這樣就可以將橫波探頭直接對(duì)準(zhǔn)R50和R100圓弧面，使回波B（R50）對(duì)50，B2，（R100）對(duì)100，于是橫波掃描速度1∶1和“0”點(diǎn)同時(shí)調(diào)好校準(zhǔn)。　用IIW試塊按聲程調(diào)橫波掃描速度②利用IIW2和半圓試塊調(diào)節(jié)：當(dāng)利用IIW2和半圓試塊調(diào)橫波掃描速度時(shí)，要注意它們的反射特點(diǎn)。探頭對(duì)準(zhǔn)IIW2試塊R25圓弧面時(shí)，各反射疲的間距為2775……，對(duì)準(zhǔn)R50圓弧面時(shí)，各反射波間距為50、775……。探頭對(duì)準(zhǔn)R50半圓試塊（中心為切槽）的圓弧面，各反射波的間距離為50、100、100……。下面說(shuō)明橫波1∶1掃描速度的調(diào)整方法。利用IIW2試塊調(diào)：探頭對(duì)準(zhǔn)R25圓弧面，調(diào)節(jié)儀器使BB2分別對(duì)準(zhǔn)水平刻度2100即可，（a）。　用IIW2和半圓式塊按聲程調(diào)掃描速度(a)IIW2試塊 （b）半圓試塊利用R50半圓試塊調(diào)：探頭對(duì)準(zhǔn)R50圓弧面，調(diào)節(jié)儀器使BB2分別對(duì)準(zhǔn)水平刻度0、100，然后調(diào)“脈沖移位”使B1對(duì)準(zhǔn)50即可，（b）。(2)水平調(diào)節(jié)法：水平調(diào)節(jié)法是指示波屏上水平刻度值τ與反射體的水平距離l成比例，即τ∶l=1∶n。這時(shí)示波屏水平刻度值直接顯示反射體的水平投影距離（簡(jiǎn)稱水平距離），多用于薄板工件焊縫橫波檢測(cè)。按水平距離調(diào)節(jié)橫波掃描速度可在CSKIA試塊、半圓試塊、橫孔試塊上進(jìn)行。①利用CSKIA試塊調(diào)節(jié)：先計(jì)算R50、R100對(duì)應(yīng)的水平距離ll2： ()式中　K——斜探頭的K值（實(shí)測(cè)值）。然后將探頭對(duì)準(zhǔn)R50、R100，調(diào)節(jié)儀器使BB2分別對(duì)準(zhǔn)水平刻度ll2。當(dāng)K=，l1=35 mm，l2=70 mm，若使B135，B270，則水平距離掃描速度為1：1。②利用R50半圓試塊調(diào)節(jié)：先計(jì)算BB2對(duì)應(yīng)的水平距離ll2： ()然后將探頭對(duì)準(zhǔn)R50圓弧，調(diào)節(jié)儀器使BB2分別對(duì)準(zhǔn)水平刻度值ll2當(dāng)K=，l1=35 mm，l2=105 mm。先使BB2分別對(duì)準(zhǔn)0、70，再調(diào)“脈沖移位”使B135，則水平距離掃描速度為1∶1。③利用橫孔試塊調(diào)節(jié)：以CSKⅢA試塊為例說(shuō)明之。設(shè)探頭的K=，并計(jì)算深度為60的φ16對(duì)應(yīng)的水平距離ll2：調(diào)節(jié)儀器使深度為60的φ16的回波HH2分別對(duì)準(zhǔn)水平刻度90，這時(shí)水平距離掃描速度1∶1就調(diào)好了。需要指出的是，這里HH2不是同時(shí)出現(xiàn)的，當(dāng)H1對(duì)準(zhǔn)30時(shí)，H2不一定正也對(duì)準(zhǔn)90、因此往往要反復(fù)調(diào)試，直至H1對(duì)準(zhǔn)30，H2正好對(duì)準(zhǔn)90。（3）深度調(diào)節(jié)法：深度調(diào)節(jié)法是使示波屏上的水平刻度值τ與反射體深度d成比例，即τ：d=1：n，這時(shí)示波屏水平刻度值直接顯示深度距離。常用于較厚工件焊縫的橫波檢測(cè)。按深度調(diào)節(jié)橫波掃描速度可在CSKIA試塊、半圓試塊和橫孔試塊等試塊上調(diào)節(jié)。①利用CSKIA試塊調(diào)節(jié)：先計(jì)算R50、R10