【文章內(nèi)容簡介】 的傳播距離，因而可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。C型：C型顯示也是一種圖象顯示，屏幕的橫坐標(biāo)和縱坐標(biāo)都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，因而當(dāng)探頭在工件表面移動時，屏上顯示出被探工件內(nèi)部缺陷的平面圖象，但不能顯示缺陷的深度。目前，探傷中廣泛使用的超聲波探傷儀都是A型顯示脈沖反射式探傷儀。二． 探頭超聲波的發(fā)射和接收是通過探頭來實現(xiàn)的。下面介紹探頭的工作原理、主要性能及其及結(jié)構(gòu)。1. 壓電效應(yīng)某些晶體材料在交變拉壓應(yīng)作用下，產(chǎn)生交變電場的效應(yīng)稱為正壓電效應(yīng)。反之當(dāng)晶體材料在交變電場作用下，產(chǎn)生伸縮變形的效應(yīng)稱為逆壓電效應(yīng)。正、逆壓電效應(yīng)統(tǒng)稱為壓電效應(yīng)。超聲波探頭中的壓電晶片具有壓電效應(yīng)，當(dāng)高頻電脈沖激勵壓電晶片時，發(fā)生逆壓電效應(yīng)，將電能轉(zhuǎn)換為聲能(機械能)，探頭發(fā)射超聲波。當(dāng)探頭接收超聲波時，發(fā)生正壓電效應(yīng)，將聲能轉(zhuǎn)換為電能。不難看出超聲波探頭在工作時實現(xiàn)了電能和聲能的相互轉(zhuǎn)換，因此常把探頭叫做換能器。2. 探頭的種類和結(jié)構(gòu)直探頭用于發(fā)射和接收縱波，主要用于探測與探測面平行的缺陷，如板材、鍛件探傷等。斜探頭可分為縱波斜探頭、橫波斜探頭和表面波斜探頭，常用的是橫波斜探頭。橫波斜探頭主要用于探測與探測面垂直或成一定角度的缺陷，如焊縫、汽輪機葉輪等。當(dāng)斜探頭的入射角大于或等于第二臨界角時，在工件中產(chǎn)生表面波，表面波探頭用于探測表面或近表面缺陷。雙晶探頭有兩塊壓電晶片，一塊用于發(fā)射超聲波，另一塊用于接收超聲波。根據(jù)入射角不同，分為雙晶縱波探頭和雙晶橫波探頭。雙晶探頭具有以下優(yōu)點：（1） 靈敏度高（2） 雜波少盲區(qū)?。?） 工件中近場區(qū)長度小（4） 探測范圍可調(diào)雙晶探頭主要用于探傷近表面缺陷。聚焦探頭種類較多。3. 探頭型號探頭型號的組成項目及排列順序如下：基本頻率晶片材料晶片尺寸探頭種類特征三． 試塊按一定用途設(shè)計制作的具有簡單幾何形狀人工反射體的試樣，通常稱為試塊。試塊和儀器、探頭一樣，是超聲波探傷中的重要工具。1． 試塊的作用（1） 確定探傷靈敏度超聲波探傷靈敏度太高或太低都不好，太高雜波多，判傷困難，太低會引起漏檢。因此在超聲波探傷前，常用試塊上某一特定的人工反射體來調(diào)整探傷靈敏度。（2） 測試探頭的性能超聲波探傷儀和探頭的一些重要性能，如放大線性、水平線性、動態(tài)范圍、靈敏度余量、分辨力、盲區(qū)、探頭的入射點、K值等都是利用試塊來測試的。（3） 調(diào)整掃描速度利用試塊可以調(diào)整儀器屏幕上水平刻度值與實際聲程之間的比例關(guān)系，即掃描速度，以便對缺陷進(jìn)行定位。（4） 評判缺陷的大小利用某些試塊繪出的距離波幅當(dāng)量曲線（即實用AVG）來對缺陷定量是目前常用的定量方法之一。特別是3N以內(nèi)的缺陷，采用試塊比較法仍然是最有效的定量方法。此外還可利用試塊來測量材料的聲速、衰減性能等。（1） 按試塊來歷分為：標(biāo)準(zhǔn)試塊和參考試塊。（2） 按試塊上人工反射體分：平底孔試塊、橫孔試塊和槽形試塊4. 常用試塊簡介（儀器使用時重點講解）IIW(CSKIA)CS1CSKIIIA第七節(jié) 儀器和探頭的性能及其測試儀器和探頭的性能包括儀器的性能、探頭的性能以及儀器與探頭的綜合性能。儀器的性能僅與儀器有關(guān)，如儀器的垂直線性、水平線性和動態(tài)范圍等。探頭的性能僅與探頭有關(guān)，如探頭入射點、K值、雙峰、主聲束偏離等。儀器與探頭的綜合性能不僅與儀器有關(guān)，而且與探頭有關(guān)，如分辨力、盲區(qū)、靈敏度余量等。一． 儀器的性能及其測試1. 垂直線性儀器的垂直線性是指儀器屏幕上的波高與探頭接收的信號之間成正比的程度。垂直線性的好壞影響缺陷定量精度。2. 水平線性儀器水平線性是指儀器屏幕上時基線顯示的水平刻度值與實際聲程之間成正比的程度，或者說是屏幕上多次底波等距離的程度。儀器水平線性的好壞直接影響測距精度，進(jìn)而影響缺陷定位。3. 動態(tài)范圍動態(tài)范圍是指儀器屏幕容納信號大小的能力。二． 探頭的性能及其測試1. 斜探頭入射點斜探頭的入射點是指其主聲束軸線與探測面的交點。入射點至探頭前沿的距離稱為探頭的前沿長度。測定探頭的入射點和前沿長度是為了便于對缺陷定位和測定探頭的K值。注意試塊上R應(yīng)大于鋼中近場區(qū)長度N，因為近場區(qū)同軸線上的聲壓不一定最高，測試誤差大。2. 斜探頭K值和折射角斜探頭K值是指被探工件中橫波折射角的正切值。注意測定斜探頭的K值或折射角也應(yīng)在近場區(qū)以外進(jìn)行。3. 探頭主聲束偏離和雙峰探頭實際主聲束與其理論幾何中心軸線的偏離程度稱為主聲束的偏離。平行移動探頭，同一反射體產(chǎn)生兩個波峰的現(xiàn)象稱為雙峰。探頭主聲束偏離和雙峰，將會影響對缺陷的定位和判別。4. 探頭聲束特性探頭聲束特性是指探頭發(fā)射聲束的擴(kuò)散情況，常用軸線上聲壓下降6dB時探頭移動距離（即某處的聲束寬度）來表示。三． 儀器和探頭的綜合性能及其測試1. 靈敏度超聲波探傷中靈敏度一般是指整個探傷系統(tǒng)（儀器和探頭）發(fā)現(xiàn)最小缺陷的能力。發(fā)現(xiàn)缺陷愈小，靈敏度就愈高。儀器的探頭的靈敏度常用靈敏度余量來衡量。靈敏度余量是指儀器最大輸出時（增益、發(fā)射強度最大，衰減和抑制為0），使規(guī)定反射體回波達(dá)基準(zhǔn)高所需衰減的衰減總量。靈敏度余量大，說明儀器與探頭的靈敏度高。靈敏度余量與儀器和探頭的綜合性能有關(guān)，因此又叫儀器與探頭的綜合靈敏度。2. 盲區(qū)與始脈沖寬度盲區(qū)是指從探測面到能夠發(fā)現(xiàn)缺陷的最小距離。盲區(qū)內(nèi)的缺陷一概不能發(fā)現(xiàn)。始脈沖寬度是指在一定的靈敏度下，屏幕上高度超過垂直幅度20％時的始脈沖延續(xù)長度。始脈沖寬度與靈敏度有關(guān)，靈敏度高，始脈沖寬度大。3. 分辨力儀器與探頭的分辨力是指在屏幕上區(qū)分相鄰兩缺陷的能力。能區(qū)分的相鄰兩缺陷的距離愈小，分辨力就愈高。4. 信噪比信噪比是指屏幕上有用的最小缺陷信號幅度與無用的噪聲雜波幅度之比。信噪比高，雜波少，對探傷有利。信噪比太低，容易引起漏檢或誤判，嚴(yán)重時甚至無法進(jìn)行探傷。第三章 常用探傷方法和技術(shù)第一節(jié) 探傷方法概述一． 按原理分類超聲波探傷方法按原理分類，可分為脈沖反射法、穿透法和共振法。1. 脈沖反射法超聲波探頭發(fā)射脈沖波到被檢試件內(nèi)，根據(jù)反射波的情況來檢測試件缺陷的方法，稱為脈沖反射法。脈沖反射法包括缺陷回波法、底波高度法和多次底波法。2. 穿透法穿透法是依據(jù)脈沖波或連續(xù)波穿透試件之后的能量變化來判斷缺陷情況的一種方法。穿透法常采用兩個探頭，一收一發(fā)，分別放置在試件的兩側(cè)進(jìn)行探測。3. 共振法若聲波（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。當(dāng)試件內(nèi)存在缺陷或工件厚度發(fā)生變化時，將改變試件的共振頻率，依據(jù)試件的共振頻率特性，來判斷缺陷情況和工件厚度變化情況的方法稱為共振法。共振法常用于試件測厚。二． 按波形分類根據(jù)探傷采用的波形，可分為縱波法、橫波法、表面波法、板波法、爬波法等。1. 縱波法使用直探頭發(fā)射縱波進(jìn)行探傷的方法，稱為縱波法。此時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。垂直法分為單晶探頭反射法、雙晶探頭反射法和穿透法。常用單晶探頭反射法。垂直法主要用于鑄造、鍛壓、軋材及其制品的探傷，該法對與探測面平行的缺陷檢出效果最佳。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。在同一介質(zhì)中傳播時，縱波速度大于其它波型的速度，穿透能力強，晶界反射或散射的敏感性較差，所以可探測工件的厚度是所有波型中最大的，而且可用于粗晶材料的探傷。2. 橫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)行探傷的方法，稱為橫波法。由于透入試件的橫波束與探測面成銳角，所以又稱斜射法。此方法主要用于管材、焊縫的探傷；其它試件探傷時，則作為一種有效的輔助手段，用以發(fā)現(xiàn)垂直法不易發(fā)現(xiàn)的缺陷。3. 表面波法使用表面波進(jìn)行探傷的方法，稱為表面波法。這種方法主要用于表面光滑的試件。表面波波長很短，衰減很大。同時，它僅沿表面?zhèn)鞑ィ瑢τ诒砻嫔系膹?fù)層、油污、不光潔等，反應(yīng)敏感，并被大量地衰減。利用此特點可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。4. 板波法使用板波進(jìn)行探傷的方法，稱為板波法。主要用于薄板、薄壁管等形狀簡單的試件探傷。探傷時板波充塞于整個試件，可以發(fā)現(xiàn)內(nèi)部和表面的缺陷。5. 爬波法三． 按探頭數(shù)目分類1. 單探頭法使用一個探頭兼作發(fā)射和接收超聲波的探傷方法稱為單探頭法，單探頭法最常用。2. 雙探頭法使用兩個探頭（一個發(fā)射，一個接收）進(jìn)行探傷的方法稱為雙探頭法，主要用于發(fā)現(xiàn)單探頭難以檢出的缺陷3. 多探頭法使用兩個以上的探頭成對地組合在一起進(jìn)行探傷的方法，稱為多探頭法。四． 按探頭接觸方式分類1. 直接接觸法探頭與試件探測面之間，涂有很薄的耦合劑層，因此可以看作為兩者直接接觸，此法稱為直接接觸法。此法操作方便，探傷圖形較簡單，判斷容易，檢出缺陷靈敏度高，是實際探傷中用得最多的方法。但對被測試件探測面的粗糙度要求較高。2. 液浸法將探頭和工件浸于液體中以液體作耦合劑進(jìn)行探傷的方法，稱為液浸法。耦合劑可以是油，也可以是水。液浸法