【導(dǎo)讀】掌握這些通用技術(shù)對(duì)于發(fā)現(xiàn)缺陷并正確評(píng)價(jià)是很重要的。脈沖反射法包括缺陷回波法、底波高度法和多次底波法。底波高度法的特點(diǎn)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(cè)面與底面平行，耦合條件一致。多次底波法主要用于厚度不大、形狀簡(jiǎn)單、探測(cè)面與底面平行的試件檢測(cè)，缺陷檢出的靈敏度低于缺陷回波法。個(gè)作接收用，分別放置在試件的兩側(cè)進(jìn)行探測(cè)，當(dāng)試件內(nèi)存在缺陷或工件厚度發(fā)生變化時(shí)，將改變?cè)嚰墓舱耦l率。根據(jù)檢測(cè)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。由于垂直法檢測(cè)時(shí)，波型和傳播方向不變，所以缺陷定位比較方便。將縱波通過(guò)楔塊、水等介質(zhì)傾斜入射至試件探測(cè)面，利用波型轉(zhuǎn)換得到橫波進(jìn)行檢測(cè)的方法，稱為橫波法。

　　

【正文】 降為半波高度（6dB法）時(shí)，探頭位于2處，據(jù)2處的聲程xx2和探頭的K（β）值可求得缺陷自身高度h： ()利用探頭2處的間距a也可求得h： （）　端部回波峰值法測(cè)未開(kāi)口缺陷　影響缺陷定位、定量的主要因素目前A型脈沖反射式超聲波檢測(cè)儀是根據(jù)熒光屏上缺陷波的位置和高度來(lái)評(píng)價(jià)被檢工件中缺陷的位置和大小，然而影響缺陷波位置和高度的因素很多。了解這些影響因素，對(duì)于提高定位、定量精度是十分有益的。 影響缺陷定位的主要因素1．儀器的影響（1）儀器水平線性:儀器水平線性的好壞對(duì)缺陷定位有一定的影響。當(dāng)儀器水平線性不佳時(shí),缺陷定位誤差大。（2）儀器水平刻度精度：儀器時(shí)基線比例是根據(jù)未波屏上水平刻度值來(lái)調(diào)節(jié)的，當(dāng)儀器水平刻度不準(zhǔn)時(shí)，缺陷定位誤差增大。2．探頭的影響（1）聲束偏離：無(wú)論是垂直入射還是傾斜入射檢測(cè)，都假定波束軸線與探頭晶片幾何中心重合。當(dāng)實(shí)際上這兩者往往難以重合。當(dāng)實(shí)際聲束軸線偏離探頭幾何中心軸線較大時(shí)，缺陷定位精度定會(huì)下降。（2）探頭雙峰：一般探頭發(fā)射的聲場(chǎng)只有一個(gè)主聲束，遠(yuǎn)場(chǎng)區(qū)軸線上聲壓最高。但有些探頭性能不佳，存在兩個(gè)主聲束。發(fā)現(xiàn)缺陷時(shí)，不能判定是哪個(gè)主聲束發(fā)現(xiàn)的，因此也就難以確定缺陷的實(shí)際位置。（3）斜楔磨損：橫波探頭在檢測(cè)過(guò)程中，斜楔將會(huì)磨損。當(dāng)操作者用力不均時(shí)，探頭斜楔前后磨損不同。當(dāng)斜楔后面磨損較大時(shí)，折射角增大，探頭K值增大。當(dāng)斜楔前面磨損較大時(shí)，折射角減小，K值也減小。此外，探頭磨損還會(huì)使探頭入射點(diǎn)發(fā)生變化，影響缺陷定位。（4）探頭指向性：探頭半擴(kuò)散角小，指向性好，缺陷定位誤差小，反之定位誤差大。3．工件和影響（1）工件表面粗糙度：工件表面粗糙，不僅耦合不良，而且由于表面凹凸不平，使聲波進(jìn)入工件的時(shí)間產(chǎn)生差異。當(dāng)凹槽深度為λ/2時(shí)，則進(jìn)入工件的聲波相位正好相反，這樣就猶如一個(gè)正負(fù)交替變化的次聲源作用在工件上，使進(jìn)入工件的聲波互相干涉形成分叉，從而使缺陷定位困難?！〈植诒砻嬉鸬穆暿植妫?）工件材質(zhì)：工件材質(zhì)對(duì)缺陷定位的影響可從聲速和內(nèi)應(yīng)力兩方面來(lái)討論。當(dāng)工件與試塊的聲速不同時(shí)，就會(huì)使探頭的K值發(fā)生變化。另外，工件內(nèi)應(yīng)力較大時(shí)，將使聲波的傳播速度和方向發(fā)生變化。當(dāng)應(yīng)力方向與波的傳播方向一致時(shí)，若應(yīng)力為壓縮應(yīng)力，則應(yīng)力作用使試件彈性增加，這時(shí)聲速加快。反之，若應(yīng)力為拉伸應(yīng)力，則聲速減慢。當(dāng)應(yīng)力與波的傳播方向不一致時(shí)，波動(dòng)過(guò)程中質(zhì)點(diǎn)振動(dòng)軌跡受應(yīng)力干擾，使波的傳播方向產(chǎn)生偏離，影響缺陷定位。（3）工件表面形狀：探測(cè)曲面工件時(shí)，探頭與工件接觸有兩種情況。一種是平面與曲面接觸，這時(shí)為點(diǎn)或線接觸，握持不當(dāng)，探頭折射角容易發(fā)生變化。另一種是將探頭斜楔磨成曲面,探頭與工件曲面接觸，這時(shí)折射角和聲束形狀將發(fā)生變化，影響缺陷定位。（4）工件邊界：當(dāng)缺陷靠近工件邊界時(shí)，由于側(cè)壁反射波與直接入射波在缺陷處產(chǎn)生干涉，使聲場(chǎng)聲壓分布發(fā)生變化，聲束軸線發(fā)生偏離、使缺陷定位誤差增加。（5）工件溫度：探頭的K值一般是在室溫下測(cè)定的。當(dāng)探測(cè)的工件溫度發(fā)生變化時(shí)，工件中的聲速發(fā)生變化，使探頭的折射角隨之發(fā)生變化。圖中曲線表示β＞45176。的探頭折射角變化情況。當(dāng)溫度低于20176。時(shí)，β45176。當(dāng)溫度高于20176。時(shí)，β＞45176?！囟葘?duì)折射角的影響（6）工件中缺陷情況：工件內(nèi)缺陷方向也會(huì)影響缺陷定位。缺陷傾斜時(shí)，擴(kuò)散波未入射至缺陷時(shí)回波較高；而定位時(shí)誤認(rèn)為缺陷在軸線上，從而導(dǎo)致定位不準(zhǔn)。4．操作人員的影響（1）儀器時(shí)基線比例：儀器時(shí)基線比例一般在試塊上調(diào)節(jié)，當(dāng)工件與試塊的聲速不同時(shí)，儀器的時(shí)基線比例發(fā)生變化，影響缺陷定位精度。另外，調(diào)節(jié)比例時(shí)，回波前沿沒(méi)有對(duì)準(zhǔn)相應(yīng)水平刻度或讀數(shù)不準(zhǔn)。使缺陷定位誤差增加。（2）入射點(diǎn)、K值：橫波探測(cè)時(shí)，當(dāng)測(cè)定探頭的入射點(diǎn)、K值誤差較大時(shí)，也會(huì)影響缺陷定位。（3）定位方法不當(dāng)：橫波周向探測(cè)圓筒形工件時(shí)，缺陷定位與平板不同，若仍按平板工件處理，那么定位誤差將會(huì)增加。例如JB115281標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定聲程修正系數(shù)μ=（K=，γ/R＜；K=，γ/R；K=，γ/R＜＝,要用曲面試塊修正,否則定位誤差大。 影響缺陷定量的因素1．儀器及探頭性能的影響儀器和探頭性能的優(yōu)劣，對(duì)缺陷定量精度影響很大。儀器的垂直線性、衰減器精度、頻率、探頭形式、晶片尺寸、折射角大小等都直接影響回波高度。因此，在檢測(cè)時(shí)，除了要選擇垂直線性好、衰減器精度高的儀器外，還要注意頻率、探頭形式、晶片尺寸和折射角的選擇。（1）頻率的影響：由可知，超聲波頻率f對(duì)于大平底與平底孔回波高度的分貝差ΔBf有直接影響。f增加，ΔBf減少，f減少。ΔBf增加。因此在實(shí)際檢測(cè)中，頻率f偏差不僅影響利用底波調(diào)節(jié)靈敏度，而且影響用當(dāng)量計(jì)算法對(duì)缺陷定量。（2）衰減器精度和垂直線性的影響：A型脈沖反射式超聲波檢測(cè)儀是根據(jù)相對(duì)波高來(lái)對(duì)缺陷定量的。而相對(duì)波高常用衰減器來(lái)度量。因此衰減器精度直接影響缺陷定量，衰減器精度低定量誤差大。當(dāng)采用面板曲線圖對(duì)缺陷定量時(shí)，儀器的垂直線性好壞將會(huì)影響缺陷定量精度。垂直線性差，定量誤差大。（3）探頭形式和晶片尺寸的影響：不同部位不同方向的缺陷，應(yīng)采用不同形式的探頭。如鍛件、鋼板中的缺陷大多平行于探測(cè)面，宜采用縱波直探頭。焊縫中危險(xiǎn)性大的缺陷大多垂直于探測(cè)面。宜采用橫波探頭。對(duì)于工件表面缺陷，宜采用表面波探頭。對(duì)于近表面缺陷，宜采用分割式雙晶探頭。這樣定量誤差小。晶片尺寸影響近場(chǎng)區(qū)長(zhǎng)度和波來(lái)指向性，因此對(duì)定量也有一定的影響。（4）探頭K值的影響：超聲波傾斜入射時(shí)，聲壓往復(fù)透射率與入射角有關(guān)。對(duì)于橫波K值斜探頭而言，不同K值的探頭的靈敏度不同。因此探頭K值的偏差也會(huì)影響缺陷定量。特別是橫波檢測(cè)平板對(duì)接焊縫根部未焊透等缺陷時(shí)，不同K值探頭探測(cè)同一根部缺陷，其回波高相差較大，當(dāng)K=～（βs=35176?！?5176。）時(shí)，回波較高，當(dāng)K=～（βs=55176。～63176。）時(shí)，回波很低，容易引起漏檢。2．耦合與衰減的影響（1）耦合的影響：超聲波檢測(cè)中，耦合劑的聲阻抗和耦合層厚度對(duì)回波高度有較大的影響。由（）式可知,當(dāng)耦合層厚度等于半波長(zhǎng)的整數(shù)倍時(shí),聲強(qiáng)透射率與耦合劑性質(zhì)無(wú)關(guān)。當(dāng)耦合層厚度等于λ2/4的奇數(shù)倍，聲阻抗為兩側(cè)介質(zhì)聲阻抗的幾何平均值（Z2=√Z1Z3）時(shí)，超聲波全透射。因此，實(shí)際檢測(cè)中耦合劑的聲阻抗，對(duì)探頭施加的壓力大小都會(huì)影響缺陷回波高度，進(jìn)而影響缺陷定量。此外，當(dāng)探頭與調(diào)靈敏度用的試塊和被探工件表面耦合狀態(tài)不同時(shí)，而又沒(méi)有進(jìn)行恰當(dāng)?shù)难a(bǔ)償，也會(huì)使定量誤差增加，精度下降。（2）衰減的影響：實(shí)際工件是存在介質(zhì)衰減的，由介質(zhì)衰減引起的分貝差Δ=2ax可知，當(dāng)衰減系數(shù)較大或距離x較大時(shí)，由此引起的衰減Δ也較大。這時(shí)如果仍不考慮介質(zhì)衰減的影響，那么定量精度勢(shì)必受到影響。因此在檢測(cè)晶粒較粗大和大型工件時(shí)，應(yīng)測(cè)定材質(zhì)的衰減系數(shù)，并在定量計(jì)算時(shí)考慮介質(zhì)衰減的影響。以便減少定量誤差。3．試件幾何形狀和尺寸的影響試件底面形狀不同,回波高度不一樣,凸曲面使反射波發(fā)散,回波降低:凹曲面使反射波聚，回波升高。對(duì)于圓柱體而言,外圓徑向探測(cè)實(shí)心圓柱體時(shí)。入射點(diǎn)處的回波聲壓理論上同平底面試件。但實(shí)際上由于圓柱面耦合不及平面，因而其回波低于平底面。實(shí)際檢測(cè)中應(yīng)綜合考慮以上因素對(duì)定量的影響，否則會(huì)使定量誤差增加。試件底面與探測(cè)面的平行度以及底面的光潔度、干凈程度也對(duì)缺陷定量有較大的影響。當(dāng)試件底面與探測(cè)面不平行、底面粗糙或沾有水跡、油污時(shí)將會(huì)使底波下降，這樣利用底波調(diào)節(jié)的靈敏度將會(huì)偏高，缺陷定量誤差增加。當(dāng)探測(cè)試件側(cè)壁附近的缺陷時(shí)，由于側(cè)壁干涉的結(jié)果而使定量不準(zhǔn)，誤差增加。側(cè)壁附近的缺陷，靠近側(cè)壁探測(cè)回波低，遠(yuǎn)離側(cè)壁探測(cè)反而回波高。為了減少側(cè)壁的影響，宜選用頻率高、晶片直徑大的指向性好的探頭探測(cè)或橫波探測(cè)。必要時(shí)還可采用試塊比較法來(lái)定量，以便提高定量精度。試件尺寸的大小對(duì)定量也有一定的影響。當(dāng)試件尺寸較小，缺陷位于3N以內(nèi)時(shí)，利用底波調(diào)靈敏度并定量，將會(huì)使定量誤差增加。4．缺陷的影響（1）缺陷形狀的影響：試件中實(shí)際缺陷的形狀是多種多樣的，缺陷的形狀對(duì)其回波波高有很大影響。平面形缺陷波高與缺陷面積成正比。與波長(zhǎng)的平方和距離的平方成反比；球形缺陷波高與缺陷直徑成正比，與波長(zhǎng)的一次方和距離的平方成反比；比圓柱形缺陷波高與缺陷直徑的1/2次方成正比，與波長(zhǎng)的一次方和距離的3/2次方成反比。對(duì)于各種形狀的點(diǎn)狀缺陷，當(dāng)尺寸很小時(shí)，缺陷形狀對(duì)波高的影響就變得很小。當(dāng)點(diǎn)狀缺陷直徑遠(yuǎn)小于波長(zhǎng)時(shí)，缺陷波高正比于缺陷平均直徑的三次方，即隨缺陷大小的變化十分急劇。缺陷變小時(shí)，波高急劇下降，很容易下降到檢測(cè)儀不能發(fā)現(xiàn)的程度。（2）缺陷方位的影響：前面談到的情況都是假定超聲波入射方向與缺陷表面是垂直的，但實(shí)際缺陷表面相對(duì)于超聲波入射方向往往不垂直。因此對(duì)缺陷尺寸估計(jì)偏小的可能性很大。聲波垂直缺陷表面時(shí)缺陷波最高。當(dāng)有傾角時(shí)，缺陷波高隨入射角的增大而急劇下降。聲波垂直入射時(shí)，回波波高為1，176。時(shí)，波幅下降到1/10，傾斜12176。時(shí)，下降至1/1000，此時(shí)儀器已不能檢出缺陷。 光滑面波高與入射角的關(guān)系（3）缺陷波的指向性：缺陷波高與缺陷波的指向性有關(guān)，缺陷波的指向性與缺陷大小有關(guān)，而且差別較大。垂直入射于圓平面形缺陷時(shí)，當(dāng)缺陷直徑為波長(zhǎng)的2～3倍以上時(shí)，具有較好的指向性，缺陷回波較高。當(dāng)缺陷直徑低于上述值時(shí)，缺陷波指向性變壞，缺陷回波降低。當(dāng)缺陷直徑大于波長(zhǎng)的3倍時(shí)，不論是垂直入射還是傾斜入射，都可把缺陷對(duì)聲波的反射看成是鏡面反射。當(dāng)缺陷直徑小于波長(zhǎng)的3倍時(shí)，缺陷反射不能看成鏡面反射，這時(shí)缺陷波能量呈球形分布。垂直入射和傾斜入射都有大致相同的反射指向性。表面光滑與否，對(duì)反射波指向性已無(wú)影響。因此，檢測(cè)時(shí)傾斜入射也可能發(fā)現(xiàn)這種缺陷。（4）缺陷表面粗糙度的影響：缺陷表面光滑與否，用波長(zhǎng)衡量。如果表面凹凸不平的高度差小于1/3波長(zhǎng)，就可認(rèn)為該表面是平滑的，這樣的表面反射聲束類似鏡子反射光束。否則就是粗糙表面。對(duì)于表面粗糙的缺陷，當(dāng)聲波垂直入射時(shí)，聲波被亂反射，同時(shí)各部分反射波由于人相位差而產(chǎn)生干涉，使缺陷回波波高隨粗糙度的增大而下降。當(dāng)聲波傾斜入射時(shí)，缺陷回波波高隨著凹凸程度與波長(zhǎng)的比值增大而增高。當(dāng)凹凸程度接近波長(zhǎng)時(shí)，即使入射角較大，也能接到到回波。（5）缺陷性質(zhì)的影響：缺陷回波波高受缺陷性質(zhì)的影響。聲波在界面的反射率是由界面兩邊介質(zhì)的聲阻抗決定的。當(dāng)兩邊聲阻抗差異較大時(shí)，近似地可認(rèn)為是全反射，反射聲波強(qiáng)。當(dāng)差異較小時(shí)，就有一部分聲波透射，反射聲波變?nèi)?。所以，試件中缺陷性能不同，大小相同的缺陷波波高不同。通常含氣體的缺陷，如鋼中的白點(diǎn)、氣孔等，其聲阻抗與鋼聲阻抗相差很大，可以近似地認(rèn)為聲波在缺陷表面是全反射。但是，對(duì)于非金屬夾雜物等缺陷，缺陷與材料之間的聲阻抗差異較小，透射的聲波已不能忽略，缺陷波高相應(yīng)降低。另外，金屬中非金屬夾雜的反射與夾雜層厚度有關(guān)，一般地說(shuō)，層厚小于1/4波長(zhǎng)時(shí)，隨層厚的增加反射相應(yīng)增加。層厚超過(guò)1/4波長(zhǎng)時(shí)，缺陷回波波高保持在一定水平上。（6）缺陷位置的影響：缺陷波高還與缺陷位置有關(guān)。缺陷位于近場(chǎng)區(qū)時(shí)，同樣大小的缺陷隨位置起伏變化，定量誤差大。所以，實(shí)際檢測(cè)中總是盡量壁免在近場(chǎng)區(qū)檢測(cè)定量?！∪毕菪再|(zhì)分析超聲波檢測(cè)除了確定工件中缺陷的位置和大小外，還應(yīng)盡可能判定缺陷的性質(zhì)。不同性質(zhì)的缺陷危害程度不同，例如裂紋就比氣孔、夾渣危害大得多。因此，缺陷定性十分重要。缺陷定性是一個(gè)很復(fù)雜的問(wèn)題，目前的A型超聲波檢測(cè)儀只能提供缺陷回波的時(shí)間和幅度兩方面的信息。檢測(cè)人員根據(jù)這兩方面的信息來(lái)判定缺陷的性質(zhì)是有困難的。實(shí)際檢測(cè)中常常是根據(jù)經(jīng)驗(yàn)結(jié)合工件的加工工藝、缺陷特征、缺陷波形和底波情況來(lái)分析估計(jì)缺陷的性質(zhì)。 根據(jù)加工藝分析缺陷性質(zhì)工件內(nèi)所形成的各種缺陷與加工工藝密切相關(guān)。例如焊接過(guò)程中可能產(chǎn)生氣孔、夾渣、未熔合、未焊透和裂紋等缺陷。鑄造過(guò)程中可能產(chǎn)生氣孔、縮孔、疏松和裂紋等缺陷。鍛造過(guò)程中可能產(chǎn)生夾層、折疊、白點(diǎn)和裂紋等缺陷。在檢測(cè)前應(yīng)查閱有關(guān)工件的圖紙和資料，了解工件的材料、結(jié)構(gòu)特點(diǎn)、幾何尺寸和加工工藝，這對(duì)于正確判定估計(jì)缺陷的性質(zhì)是十分有益的。 根據(jù)缺陷特征分析缺陷性質(zhì)缺陷特征是指缺陷的形狀、大小和密集程度。對(duì)于平面形缺陷，在不同的方向上探測(cè)，其缺陷回波高度顯著不同。在垂直于缺陷方向探測(cè)，缺陷回波高；在平行于缺陷方向探測(cè)，缺陷回波低，甚至無(wú)缺陷回波。一般的裂紋、夾層、折疊等缺陷就屬于平面形缺陷。對(duì)于點(diǎn)狀缺陷，在不同的方向探測(cè)，缺陷回波無(wú)明顯變化。一般的氣孔、夾渣等屬于點(diǎn)狀缺陷。對(duì)于密集形缺陷，缺陷波密集互相彼連，在不同的方向上探測(cè)，缺陷回波情況類似。一般白點(diǎn)、疏松、密集氣孔等屬于密集形缺陷。 根據(jù)缺陷波形分析缺陷性質(zhì)缺陷波形分為靜態(tài)波形和動(dòng)態(tài)波形兩大類。靜態(tài)波形是指探頭不動(dòng)時(shí)缺陷波的高度、形狀和密集程度。動(dòng)態(tài)波形是指探頭在探測(cè)面上的移動(dòng)過(guò)程中，缺陷波的變化情況。．靜態(tài)波形缺陷內(nèi)含物的聲阻抗對(duì)缺陷回波高度有較大的影響，白點(diǎn)、氣孔等內(nèi)含氣體，聲阻抗很小反射回波高。非金屬或金屬夾渣聲阻抗較大，反射回波低。另外，不同類型缺陷反射波的形狀也有一定的差別。例如氣孔與夾渣，氣孔表面較平滑，界面反射率高，波形陡直尖銳。而夾渣表面粗糙，界面反射率低，同時(shí)還有部分聲波透入夾渣層，形成多次反射，波形寬度大并帶鋸齒。以上特點(diǎn)對(duì)于區(qū)分氣孔與夾渣是有參考價(jià)值的?！饪缀蛫A渣的靜態(tài)波形單個(gè)缺陷與密集缺陷的區(qū)分比較容易。一般單個(gè)缺陷回波是獨(dú)立出現(xiàn)的，而密集缺陷則是雜亂出現(xiàn)，且互相彼連。．動(dòng)態(tài)波形超聲波入射到不同性質(zhì)的缺陷上，其動(dòng)態(tài)波形是不同的。為了便于分析估計(jì)缺陷的性質(zhì)，常繪出動(dòng)態(tài)波形圖。動(dòng)態(tài)波形圖橫坐標(biāo)為探頭移動(dòng)距離，縱坐標(biāo)為波高。常見(jiàn)不同性質(zhì)的缺陷的動(dòng)態(tài)波形類型如下所示。1. 波形模式Ⅰ 表示點(diǎn)反射體產(chǎn)生的波形模式Ⅰ，即在熒光屏上顯示出的一個(gè)尖銳回波。當(dāng)探頭前后、左右掃查時(shí)，其幅度平滑地由零上升到最大值，然后又平滑地下降到零，這是尺寸小于分辨力極限（即缺陷尺寸小于超聲探頭在缺陷位置處聲束直徑）缺陷的信號(hào)特征。