超聲檢測設備與器材(已修改)
2025-05-14 03:34 本頁面
【正文】 超聲波中級初試培訓講義 第四章：超聲檢測設備與器材 福建省特種設備檢驗院 雷榮開 前言 ? 超聲波檢測設備與器材包括超聲波檢測儀、探頭、試塊、耦合劑和機械掃描裝置等 。 ? 超聲波檢測儀和探頭是超聲波檢測的關鍵設備，其性能的好壞影響超聲波檢測的檢測靈敏度和定位定量精度。 ? 超聲波檢測試塊和耦合劑是超聲波檢測的重要器材，試塊類型和反射體的性質對超聲波檢測靈敏度和缺陷評定具有重要意義，耦合劑的類型和性能對超聲波檢測靈敏度和缺陷評定也有重要影響。 第一節(jié) 超聲檢測儀 一 、 超聲檢測儀：超聲檢測儀是超聲檢測的主體設備，其作用是： 產生電振蕩并施加于換能器（探頭）上，激勵探頭中的壓電晶片產生機械振動，從而產生超聲波并發(fā)射出去； 接收來自探頭的電信號，并將其放大后以一定方式顯示出來。 ? 二、超聲波檢測儀的分類 ? （ 一）、按超聲波的連續(xù)性可分為： ? 脈沖波探傷儀：儀器通過向探頭的壓電晶片周期性地發(fā)射一持續(xù)時間很短的電脈沖，激勵探頭中壓電晶片發(fā)生振動產生超聲波，超聲波在工件中傳播，并在邊界上產生反射和折射，探頭的壓電晶片接收從工件中反射回來的超聲波并轉變?yōu)殡娦盘枺瑑x器對這些電信號進行處理并以一定的方式顯示出來，從而根據反射波在工件中的傳播時間確定缺陷的位置，根據反射波的幅度判斷缺陷的大小。 ? 連續(xù)波探傷儀：儀器通過探頭向工件中發(fā)射連續(xù)且頻率不變或在小范圍內周期性變化的超聲波，根據透過工件的超聲波強度變化判斷工件中有無缺陷和缺陷大小。 ? 調頻波探傷儀：儀器通過探頭向工件中發(fā)射連續(xù)的頻率周期性變化的超聲波，根據發(fā)射波與反射波的差頻變化情況判斷工件中有無缺陷。 ? 因連續(xù)波探傷儀靈敏度低且不能確定缺陷位置，調頻波探傷儀只適宜檢測與探測面平行的缺陷，在無損檢測領域內已被淘汰，無損檢測領域內應用最廣的是脈沖波探傷儀，由于是根據反射波對缺陷進行評定，所以也叫脈沖反射式超聲波探傷儀 ? 脈沖反射式超聲波檢測儀：檢測儀中的脈沖振蕩電路產生一個周期性的持續(xù)時間很短的電脈沖，這一周期性的電脈沖通過電線施加在探頭中的壓電晶片上，激勵壓電晶片產生機械振動，從而產生超聲波，超聲波通過特定的媒介傳入被檢工件并在工件中傳播，超聲波在工件中傳播過程中，遇到邊界會產生反射和折射，壓電晶片接收到從工件中反射回來的超聲波，將機械能轉化為電脈沖信號，通過檢波和放大并以一定方式顯示出來，從而根據反射波在工件中的傳播時間確定缺陷的位置，根據反射波的幅度判斷缺陷的大小。 ? （二）按缺陷顯示方式可分為： ? A型顯示探傷儀： A型顯示是一種波型顯示，探傷儀熒光屏的橫坐標代表聲波的傳播時間（如果超聲波在均勻介質中傳播，則聲速是恒定的，則傳播時間可以轉變?yōu)閭鞑ゾ嚯x），縱坐標代表反射波的幅度，由反射波的位置可以確定缺陷的位置，反射波的幅度可以估算缺陷的大小。 如圖3110（ a） ? B型顯示探傷儀： B型顯示是一種圖象顯示，探傷儀熒光屏的橫坐標是靠機械掃描來代表探頭的掃查軌跡，縱坐標是靠電子掃描來代表聲波的傳播時間或距離，因而可以直觀地顯示出被探工件任一縱截面上缺陷的分布及缺陷的深度。如圖 ? C型顯示探傷儀： C型顯示也是一 種圖象顯示，探傷儀熒光屏的橫坐標和 縱坐標都是靠機械掃描來代表探頭在工 件表面的位置，探頭接收信號幅度以光 點輝度表示，因而探頭的工件表面移動 時，熒光屏上便顯示出工件內部缺陷的 平面圖象，但不能顯示缺陷的深度。 如圖 ? 目前，廣泛使用的是 A型顯示脈沖反射式超聲波探傷儀。下面就來研究這種型號的探傷儀 ? 三、超聲波探傷儀 ? （一）超聲波探傷儀的工作原理 ? 同步電路產生的觸發(fā)脈沖同時加至掃描電路和發(fā)射電路，掃描電路受觸發(fā)開始工作，產生鋸齒波掃描電壓，加至示波管水平偏轉板上，使電子束發(fā)生水平偏轉，在熒光屏上產生一條水平掃描線。同時，發(fā)射電路受觸發(fā)產生高頻脈沖，施加至探頭，激勵壓電晶片振動，產生超聲波，超聲波通過透聲介質（偶合劑）進入被檢工件，超聲波在工件中傳播，遇到邊界（缺陷或底面）產生反射，返回到探頭，又被壓電晶片轉變?yōu)殡娦盘枺浗邮针娐贩糯蠛蜋z波，加到示波管垂直偏轉板上，使電子束發(fā)生垂直偏轉，在水平掃描線的相應位置上產生缺陷回波和底波。 如圖 ? （二）儀器的主要組成及作用 ? A型脈沖反射式超聲波探傷儀主要由同步電路、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組成。 ? 同步電路：同步電路也叫觸發(fā)電路，其作用是產生周期性的同步脈沖，作為發(fā)射電路、掃描電路和其它輔助電路的觸發(fā)脈沖，使各電路在時間上協調一致地工作，是探傷儀工作的指揮中心。 ? 每秒鐘發(fā)射同步脈沖的次數稱為重復頻率 ，重復頻率決定了儀器每秒鐘向被檢工作內發(fā)射超聲波的次數。重復頻率高，采樣數據快，漏檢率低。重復頻率高，脈沖間隔時間短，使未經過充分衰減的多次反射進入下一周期形成所謂的 “幻象波 ”， 造成缺陷誤判。所以， 重復頻率不是越高越好。 ? 掃描電路：掃描電路又稱時基電路，其作用是產生鋸齒波電壓，加至示波管水平偏轉板上，使示波管熒光屏上的光點沿水平方向從左到右作勻速移動，產生一條水平掃描時基線，改變掃描速度，即可改變顯示在屏幕上的時間或距離范圍（超聲波傳播的聲程范圍） ? 發(fā)射電路：發(fā)射電路是一個電脈沖信號發(fā)生器，可以產生 100400V的高壓電脈沖，施加到探頭的壓電晶片上，激勵壓電晶片發(fā)生振動，從而產生超聲波。掌握以下二個概念： ? 發(fā)射脈沖頻帶越寬，發(fā)射脈沖越窄，分辨率越好 。 ? 脈沖電
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