【正文】 的頻率，～。頻率高，靈敏度和分辨力高，指向性好，對檢測有利。（3）由可知，頻率高，波長短，則半擴散角小，聲束指向性好，能量集中，有利于發(fā)現(xiàn)缺陷并對缺陷定位?！?0 MHz之間,選擇范圍大。主要用于探測與探測面垂直或成一定角度的缺陷。橫波斜探頭是通過波形轉(zhuǎn)換來實現(xiàn)橫波檢測的。探頭的選擇包括探頭的型式、頻率、晶片尺寸和斜探頭K值的選擇等。此外要求選擇性能穩(wěn)定、重復(fù)性好和可靠性好的儀器。（2）對于定量要求高的情況，應(yīng)選擇垂直線性好，衰減器精度高的儀器。實際檢測中要根據(jù)工件結(jié)構(gòu)形狀、加工工藝和技術(shù)要求來選擇儀器與探頭。③滿溢式:滿溢罩結(jié)構(gòu)與通水式相似,但只有進(jìn)水口,多余液體在罩的上部溢出,這種方法稱為滿溢式,（d）所示。（2）局部浸沒式：把被檢試件的一部分浸沒在水中或被檢試件與探頭之間保持一定的水層而進(jìn)行檢測的方法，適用于大體積試件的檢測。當(dāng)以水為耦合劑時，稱為水浸法。此方法操作方便，檢測圖形較簡單，判斷容易，檢出缺陷靈敏度高，是實際檢測中用得最多的方法。多探頭法的應(yīng)用，主要是通過增加聲束來提高檢測速度或發(fā)現(xiàn)各種取向的缺陷。此種檢測方法用來發(fā)現(xiàn)與探測面垂直的片狀缺陷（如厚焊縫的中間未焊透、窄間隙焊縫的坡口面未熔合等）。（4）K型串列式：兩探頭以相同的方向分別放置于試件的上下表面上。　雙探頭的排列方式(a)并列式　(b)交叉式　(c)Ｖ形式　(d)Ｋ形式　(e)串列式（2）交叉式：兩個探頭軸線交叉，交叉點為要探測的部位，（b）所示。雙探頭法又可根據(jù)兩個探頭排列方式和工作方式進(jìn)一步分為并列式、交叉式、V型串列式、K型串列式、串列式等。與波束軸線平行的片狀缺陷難以檢出。爬波對于檢測表面比較粗糙的工件的表層缺陷，如鑄鋼件、有堆焊層的工件等，其靈敏度和分辨力均比表面波高。但是檢出靈敏度除取決于儀器工作條件外，還取決于波的形式。它僅沿表面?zhèn)鞑?，對于表面上的?fù)層、油污、不光潔等，反應(yīng)敏感，并被大量地衰減。使用表面波進(jìn)行檢測的方法，稱為表面波法。將縱波通過楔塊、水等介質(zhì)傾斜入射至試件探測面，利用波型轉(zhuǎn)換得到橫波進(jìn)行檢測的方法，稱為橫波法。⑵.縱波斜探頭使用縱波斜探頭進(jìn)行檢測的方法，稱為縱波斜探頭法。垂直法主要用于鑄造、鍛壓、軋材及其制品的檢測，該法對與探測面平行的缺陷檢出效果最佳。⑴.縱波直探頭使用縱波直探頭進(jìn)行檢測的方法，稱為縱波直探頭法。聲束覆蓋檢測區(qū)域，遇到缺陷時產(chǎn)生反射波和衍射波。共振法常用于試件測厚。 　穿透法若聲波（頻率可調(diào)的連續(xù)波）在被檢工件內(nèi)傳播，當(dāng)試件的厚度為超聲波的半波長的整數(shù)倍時，將引起共振，儀器顯示出共振頻率，用相鄰的兩個共振頻率之差，由以下公式算出試件厚度。這種依據(jù)底面回波次數(shù)，而判斷試件有無缺陷的方法，即為多次底波法。底波高度法的特點在于同樣投影大小的缺陷可以得到同樣的指示，而且不出現(xiàn)盲區(qū)，但是要求被探試件的探測面與底面平行，耦合條件一致?！∪毕莼夭ǚ? 　底波高度法若試件中存在缺陷，在檢測圖形中，（b）所示。脈沖反射法包括缺陷回波法、底波高度法和多次底波法。掌握這些通用技術(shù)對于發(fā)現(xiàn)缺陷并正確評價是很重要的。脈沖反射法超聲檢測的基本步驟是：檢測前的準(zhǔn)備，儀器、探頭、試塊的選擇，儀器調(diào)節(jié)與檢測靈敏度確定，耦合補償，掃查方式，缺陷的測定、記錄和等級評定、儀器和探頭系統(tǒng)復(fù)核等。（1）缺陷回波法：根據(jù)儀器示波屏上顯示的缺陷波形進(jìn)行判斷的方法，稱為缺陷回波法。（2）底波高度法：當(dāng)試件的材質(zhì)和厚度不變時，底面回波高度應(yīng)是基本不變的。由于該方法檢出缺陷定位定量不便，靈敏度較低，因此，實用中很少作為一種獨立的檢測方法，而經(jīng)常作為一種輔助手段，配合缺陷回波法發(fā)現(xiàn)某些傾斜的和小而密集的缺陷，鍛件探傷中常用：如由缺陷引起的底波降低量?！《啻蔚撞ǚ?a)無缺陷 (b)小缺陷 (c)大缺陷多次底波法主要用于厚度不大、形狀簡單、探測面與底面平行的試件檢測，缺陷檢出的靈敏度低于缺陷回波法。 　　 （）式中 f0——工件的固有頻率；fm、fm1——相鄰兩共振頻率；C——被檢試件的聲速；λ——波長；δ——試件厚度。通常常用的測厚儀為雙晶直探頭脈沖反射法，與A型脈沖反射式超聲波探傷儀原理相同。探頭同時接收反射波和衍射波，通過測量衍射波傳播時間，利用三角方程來確定出缺陷的尺寸和位置。此法波束垂直入射至試件探測面，以不變的波型和方向透入試件，所以又稱為垂直入射法，簡稱垂直法。由于盲區(qū)和分辨力的限制，其中反射法只能發(fā)現(xiàn)試件內(nèi)部離探測面一定距離以外的缺陷。TOFD檢測技術(shù)中使用的探頭為縱波斜探頭，工件中既有縱波也有橫波。由于透入試件的橫波束與探測面成銳角，所以又稱斜射法。這種方法主要用于表面光滑的試件。利用此特點可以通過手沾油在聲束傳播方向上進(jìn)行觸摸并觀察缺陷回波高度的變化，對缺陷定位。 爬波是指表面下縱波，它是當(dāng)?shù)谝唤橘|(zhì)中的縱波入射角位于第一臨界角附近時在第二介質(zhì)中產(chǎn)生的表面下縱波。 按探頭數(shù)目分類使用一個探頭兼作發(fā)射和接收超聲波的檢測方法稱為單探頭法。當(dāng)缺陷與波束軸線傾斜時，則根據(jù)傾斜角度的大小，能夠收到部分回波或者因反射波束全部反射在探頭之外而無法檢出。（1）并列式：兩個探頭并列放置，檢測時兩者作同步同向移動。此種檢測方法可用來發(fā)現(xiàn)與探測面垂直的片狀缺陷，在焊縫檢測中，常用來發(fā)現(xiàn)橫向缺陷。一個探頭發(fā)射的聲波被缺陷反射，反射的回波進(jìn)入另一個探頭，（d）所示。這種檢測方法的特點是，不論缺陷是處在焊縫的上部、中部或根部，其缺陷聲程始終相等，從而缺陷信號在熒光屏上的水平位置固定不變；且上、下表面存在盲區(qū)。通常與多通道儀器和自動掃描裝置配合。但是，直接接觸法檢測的試件，要求探測面光潔度較高。液浸法檢測，探頭不直接接觸試件，所以此方法適用于表面粗糙的試件，探頭也不易磨損，耦合穩(wěn)定，探測結(jié)果重復(fù)性好，便于實現(xiàn)自動化檢測。局部浸沒法又分為噴液式、通水式和滿溢式。根據(jù)探頭與試件探測面之間液層的厚度，液浸法又可分為高液層法和低液層法。 檢測儀的選擇超聲波檢測儀是超聲波檢測的主要設(shè)備。（3）對于大型零件的檢測，應(yīng)選擇靈敏度余量高、信噪比高、功率大的儀器。 探頭的選擇超聲波檢測中，超聲波的發(fā)射和接收都是通過探頭來實現(xiàn)的。常用的探頭型式有縱波直探頭、橫波斜探頭、縱波斜探頭、表面波探頭、雙晶探頭、聚焦探頭等。主要用于探測與探測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。一般選擇頻率時應(yīng)考慮以下因素。（4）由可知，頻率高，波長短，近場區(qū)長度大，對檢測不利。但頻率高，近場區(qū)長度大，衰減大，又對檢測不利。對晶粒較粗大的鑄件、奧氏體鋼等宜選用較低的頻率，~。（2）由可知，晶片尺寸增加，近場區(qū)長度迅速增加，對檢測不利。檢測厚度大的工件時，為了有效地發(fā)現(xiàn)遠(yuǎn)距離的缺陷宜選用大晶片探頭。對于用有機玻璃斜探頭檢測鋼制工件，βs=40176。當(dāng)工件厚度較大時，應(yīng)選用較小的K值，以減少聲程過大引起的衰減，便于發(fā)現(xiàn)深度較大處的缺陷。聲強透射率高，超聲耦合好。一般耦合劑應(yīng)滿足以下要求：(1)能潤濕工件和探頭表面，流動性、粘度和附著力適當(dāng)，不難清洗。(5)性能穩(wěn)定，不易變質(zhì)，能長期保存。水玻璃的聲阻抗較高，常用于表面粗糙的工件檢測，但清洗不太方便，且對工件有腐蝕作用。 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?！●詈蠈雍穸萪對耦合的影響 　表面光潔度對耦合的影響，工件表面粗糙度對聲耦合有明顯的影響。因為常用探頭表面為平面，與曲面接觸為點接觸或線接觸，聲強透射率低。為了彌補耦合損耗，必須增大儀器的輸出來進(jìn)行補償。一次波檢測又稱直射法，二次波檢測又稱一次反射法。分別在兩試塊同深度處加工相同的長橫孔反射體，然后將探頭分別置于兩試塊上，測出二者長橫孔回波高度的ΔdB差，此ΔdB即為二者耦合損耗差。當(dāng)工件厚度小于試塊厚度時。設(shè)測得的工件與試塊表面耦合差補償是ΔdB。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表示實際聲程2 mm。下面分別介紹縱波、橫波、表面波檢測時掃描速度的調(diào)節(jié)方法。將探頭對準(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分別對準(zhǔn)水平刻度50、100，這時掃描線水平刻度值與實際聲程的比例正好為1∶4，（a）。（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波分別對準(zhǔn)水平刻度值65這時表面波掃描速度為1∶1。這時儀器示波屏上直接顯示橫波聲程。因此利用91 mm可以調(diào)節(jié)橫波掃描速度。即這時水平刻度“0”對應(yīng)于斜探頭的入射點，始波的前沿位于“0”的左側(cè)。探頭對準(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……。(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。然后將探頭對準(zhǔn)R50、R100，調(diào)節(jié)儀器使BB2分別對準(zhǔn)水平刻度ll2。③利用橫孔試塊調(diào)節(jié)：以CSKⅢA試塊為例說明之。常用于較厚工件焊縫的橫波檢測。②利用R50半圓試塊調(diào)節(jié)：先計算半圓試塊BB2對應(yīng)的深度dd2： （）然后調(diào)節(jié)儀器使BB2分別對準(zhǔn)水平刻度值dd2即可，這時深度1∶1調(diào)好?？赏ㄟ^調(diào)節(jié)儀器上的[增益]、[衰減器]、[發(fā)射強度]等靈敏度旋鈕來實現(xiàn)。靈敏度太低，容易引起漏檢。例如，壓力容器用鋼板是利用Φ5平底孔來調(diào)整靈敏度的。利用試塊調(diào)整靈敏度，操作簡單方便，但需要加工不同聲程不同當(dāng)量尺寸的試塊，成本高，攜帶不便。 （）式中　x——工件厚度；Df——要求探出的最小平底孔尺寸。例如，( MHzφ20 mm直探頭)檢測厚度x=400 mm的餅形鋼制工件,鋼中cL=5 900 m/s,檢測靈敏度為400/Φ2平底孔(在400 mm處發(fā)現(xiàn)Φ2平底孔缺陷)。如果粗探時為了便于發(fā)現(xiàn)缺陷，可采用使[衰減器]再去6 dB的搜索靈敏度來進(jìn)行掃查。利用試塊調(diào)整靈敏度的方法主要用于無底波和厚度尺寸小于3N的工件檢測。一般可根據(jù)示波屏上缺陷波的水平刻度值與掃描速度來對缺陷定位。例如表面波檢測某工件，儀器按1∶1調(diào)節(jié)表面波掃描速度，檢測中在示波屏水平刻度60處出現(xiàn)一缺陷波，則此缺陷至探頭前沿距離xf為：xf=nτf=160=60（mm）橫波斜探頭檢測平面時，波束軸線在探測面處發(fā)生折射，工件中缺陷的位置由探頭的折射角和聲程確定或由缺陷的水平和垂直方向的投影來確定。一次波檢測時，（a），缺陷至入射點的聲程xf=nτf，如果忽略橫線孔直徑，則缺陷在工件中的水平距離lf和深度df為： （）　橫波檢測缺陷定位（a）一次波　　?。╞）二次波二次波檢測時，（b）缺陷至入射點的聲程xf=nτf，則缺陷在工件中的水平距離lf和深度df為 ()式中　T——工件厚度； β——探頭橫波折射角。由于KT=215=30，2KT=60，KT＜τf=45＜2KT，因此可以判定此缺陷是二次波發(fā)現(xiàn)的。缺陷在工件中的水平距離lf和深度df為：lf=Knτf=140=60(mm)df=2Tnτf=230140=20(mm) 橫波周向探測圓柱曲面時缺陷定位前面討論的是橫波檢測中探測面為平面時的缺陷定位問題。與平板工件中缺陷的深度d和水平距離l是有較大差別的。：AC=d（平板工件中缺陷的深度）BC=dtgβ=Kd=l(平板工件中缺陷的水平距離)AO=r,CO=r+d　內(nèi)壁周向探測從而可得： ()由（） 388148圓柱曲面時，不同d值所對應(yīng)的K和儀器按深度1∶2調(diào)節(jié)掃描速度，檢測中在水平刻度40處出現(xiàn)一缺陷波，試確定此缺陷的位置。3．最大探測壁厚，當(dāng)用橫波外圓周向探測筒體工件時，對應(yīng)于每一個確定的K值探頭，都有一個對應(yīng)的最大探測厚度。由()式算出不同Ｋ值探頭對應(yīng)的Tm/。45176。176。K=，可探測的壁厚最大為Tm/D=,r/R=?？紤]到缺陷定位、定量的準(zhǔn)確性，故一般把筒體可探測的內(nèi)外半徑范圍定為r/R≥80%。常用的定量方法有當(dāng)量法、底波高度法和測長法三種。當(dāng)量試塊比較法是將工件中的自然缺陷回波與試塊上的人工缺陷回波進(jìn)行比較來對缺陷定量的方法。當(dāng)量試塊比較法是超聲波檢測中應(yīng)用最早的一種定量方法，其優(yōu)點是直觀易懂，當(dāng)量概念明確，定量比較穩(wěn)妥可靠。當(dāng)x≥3N時，規(guī)則反射體的回波聲壓變化規(guī)律基本符合理論回波聲壓公式。平底孔和大平底面的回波聲壓公式為不同距離處的大平底與平底孔回波分貝差為 ()式中△Bf——底波與缺陷波的dB差； xf——缺陷至探測面的距離； xB——底面至探測面的距離； Df——缺陷的當(dāng)量平底孔直徑； λ——波長； α——材質(zhì)衰減系數(shù)（單程）。檢測中在210 mm處發(fā)現(xiàn)一缺陷，其回波比底波低26dB，求此缺陷的當(dāng)量大小。由已知得：因此可以利用當(dāng)量計算法。由已知條件得：，由橫座標(biāo)AB=20作垂線交大平底B曲線于a點，由于Af=10處的缺陷回波比AB=20處的大平底回波低26 dB，因此，由a點向下數(shù)26 dB到b點，過b點作水平線交過Af=10所作的垂線于c,c點落在G=，于是缺陷的當(dāng)量平底孔尺寸為Df=GDs=14=(mm)此結(jié)果與當(dāng)量計算法結(jié)果相同。 　利用實用AVG曲線定量 　半波高度法（6 dB