【正文】 法，單探頭法最常用。主要用于薄板、薄壁管等形狀簡單的試件探傷。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。表面波波長很短，衰減很大。3. 表面波法使用表面波進(jìn)行探傷的方法，稱為表面波法。由于透入試件的橫波束與探測面成銳角，所以又稱斜射法。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。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。垂直法分為單晶探頭反射法、雙晶探頭反射法和穿透法。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。共振法常用于試件測厚。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。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。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。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。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。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。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。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。靈敏度余量大，說明儀器與探頭的靈敏度高。儀器的探頭的靈敏度常用靈敏度余量來衡量。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。探頭主聲束偏離和雙峰，將會影響對缺陷的定位和判別。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。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。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。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。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。垂直線性的好壞影響缺陷定量精度。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。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。（1） 按試塊來歷分為：標(biāo)準(zhǔn)試塊和參考試塊。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。（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。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。試塊和儀器、探頭一樣，是超聲波探傷中的重要工具。聚焦探頭種類較多。根據(jù)入射角不同，分為雙晶縱波探頭和雙晶橫波探頭。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。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。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。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。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)。下面介紹探頭的工作原理、主要性能及其及結(jié)構(gòu)。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。B型：B型顯示是一種圖象顯示，屏幕的橫坐標(biāo)代表探頭的掃查軌跡，縱坐標(biāo)代表聲波的傳播距離，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。A型：A型顯示是一種波形顯示，探傷儀的屏幕的橫坐標(biāo)代表聲波的傳播距離，縱坐標(biāo)代表反射波的幅度。一． 超聲波探傷儀超聲波探傷儀的作用是產(chǎn)生電振蕩并加于換能器（探頭）上，激勵探頭發(fā)射超聲波，同時將探頭送回的電信號進(jìn)行放大，通過一定方式顯示出來，從而得到被探工件內(nèi)部有無缺陷及缺陷位置和大小等信息。實用AVG曲線可由以下公式得到：不同距離的大平底回波dB差 Δ=20lgPB1/PB2=20lgX2/X1不同距離的不同大小平底孔回波dB差 Δ=20lgPf1/Pf2=40lgDf1X2/Df2X1同距離的大平底與平底孔回波dB差 Δ=20lgPB/Pf=20lg2λX/πDfDf用以上公式計算繪制實用AVG曲線時，要統(tǒng)一靈敏度基準(zhǔn)。AVG曲線可用于對缺陷定量和靈敏度調(diào)整。超聲波探傷中常用的規(guī)則反射體有平底孔、長橫孔、短橫孔、球孔和大平底面等。然而工件中的缺陷形狀性質(zhì)各不相同，目前的探傷技術(shù)還難以確定缺陷的真實大小和形狀，回波聲壓相同的缺陷的實際大小可能相差很大，為此特引用當(dāng)量法；當(dāng)量法是指在同樣的探測條件下，當(dāng)自然缺陷回波與某人工規(guī)則反射體回波等高時，則該人工規(guī)則反射體的尺寸就是此自然缺陷的當(dāng)量尺寸。當(dāng)橫波探頭晶片尺寸一定時，K值增大，近場區(qū)長度將減小。二． 橫波聲場目前常用的橫波探頭，是使縱波斜入射到界面上，通過波形轉(zhuǎn)換來實現(xiàn)橫波探傷的，當(dāng)入射角在第一、第二臨界角之間時，縱波全反射，第二介質(zhì)中只有折射橫波。設(shè)水層厚度為L，則鋼中剩余近場區(qū)長度N為 N = Ds2/(4l) – Lc1/c2式中 c1介質(zhì)1水中波速； c2介質(zhì)2鋼中波速； l 介質(zhì)2鋼中波長。因為距離x足夠大時，波源各點至軸線上某一點的波程差很小，引起的相位差也很小，這樣干涉現(xiàn)象可以略去不計，所以遠(yuǎn)場區(qū)不會出現(xiàn)聲壓極大極小值。遠(yuǎn)場區(qū)軸線上的聲壓隨距離增加單調(diào)減少。 N = （Ds2 l2）/(4l) 187。近場區(qū)聲壓分布不均，是由于波源各點至軸線上某點的距離不同，存在波程差，互相迭加時存在位相差而互相干涉，使某些地方聲壓互相加強，另一些地方互相減弱，于是就出現(xiàn)聲壓極大極小值的點。第五節(jié) 超聲波發(fā)射聲場和規(guī)則反射體的回波聲壓超聲波探頭（波源）發(fā)射的超聲場，具有特殊的結(jié)構(gòu)，只有當(dāng)缺陷位于超聲場內(nèi)時，才有可能被發(fā)現(xiàn)一． 圓盤波源輻射的縱波聲場在不考慮介質(zhì)衰減的條件下，當(dāng)離波源較遠(yuǎn)處軸線上的聲壓與距離成反比，與波源面積成正比。散射衰減與材質(zhì)的晶粒密切相關(guān)，當(dāng)材質(zhì)晶粒粗大時，散射衰減嚴(yán)重，被散射的超聲波沿著復(fù)雜的路徑傳播到探頭，在屏上引起林狀回波（又叫草波），使信噪比下降，嚴(yán)重時噪聲會湮沒缺陷波。超聲波的擴散衰減僅取決于波陣面的形狀，與介質(zhì)的性質(zhì)無關(guān)。1. 縱波斜入射 2. 橫波入射四． 超聲波的衰減超聲波在介質(zhì)中傳播時，隨著距離增加，超聲波能量逐漸減弱的現(xiàn)象叫做超聲波衰減。二． 薄層界面的反射和透射此情況主要對探頭保護膜設(shè)計具有指導(dǎo)意義。 Z2此時幾乎全透射，無反射。如鋼/空氣界面。聲強反射率及透射率只與Z1 、Z2的數(shù)值有關(guān)，與從哪種介質(zhì)入射無關(guān)。2. Z1 Z2聲壓反射率大于透射率。一． 單一界面的反射和透射聲能的變化與兩種介質(zhì)的聲阻抗密切相關(guān)，設(shè)波從介質(zhì)1（聲阻抗Z1）入射到介質(zhì)2（聲阻抗Z2），有以下幾種情況：1. Z2 Z1 聲壓反射率小于透射率。第四節(jié) 波的反射、透射及衰減超聲波從一種介質(zhì)傳播到另一種介質(zhì)時，在兩種介質(zhì)的分界面上，一部分能量反射回原介質(zhì)內(nèi)，稱為反射波；另一部分能量透過界面在另一種介質(zhì)內(nèi)傳播，稱為透射波。例如屏上兩波高的比較就常常用dB表示。這時有D = 20 lg (P2/P1) = 20 lg(H2/H1) (dB)這時聲壓基準(zhǔn)P1或波高基準(zhǔn)H1可以任意選取。實際應(yīng)用時貝爾太大，故常取1/10貝爾即分貝（dB）來作單位。分貝就是兩個同量綱的量之比取對數(shù)后的單位。四． 分貝的概念與應(yīng)用1. 概念由于在生產(chǎn)和科學(xué)實驗中，所遇到的聲強數(shù)量級往往相差懸殊，如引起聽覺的聲強范圍為10 16 ~ 10– 4 瓦/厘米2，最大值與最小值相差12個數(shù)量級。這是超聲波能用于探傷的重要原因。聲波的聲強與頻率平方成正比，而超聲波的頻率遠(yuǎn)大于可聞聲波。單位時間內(nèi)垂直通過單位面積的聲能稱為聲強，常用I表示。因此聲阻抗Z可理解為介質(zhì)對質(zhì)點振動的阻礙作用。Z = p / u = rcu / u = rc 由上式可知，聲阻抗的大小等于介質(zhì)的密度與波速的乘積。在超聲波探傷儀上，屏幕上顯示的波高與聲壓成正比。u質(zhì)點的振動速度；A聲壓最大幅值；f頻率。聲壓幅值 p = rcu = rc(2pfA)其中 r介質(zhì)的密度。描述超聲場的特征植（即物理量）主要有聲壓、聲強和聲阻抗。一般超聲波探傷靈敏度約為l/2。 波的繞射對探傷即有利又不利。如右圖，超聲波（波長為l）在介質(zhì)中傳播時，遇到缺陷AB（其尺寸為D），據(jù)惠更斯原理，缺陷邊緣可以看作是發(fā)射子波的波源，使波的傳播改變，從而使缺陷背后的聲影縮小，反射波降低。據(jù)此惠更斯提出了著名的惠更斯原理：介質(zhì)中波動傳播到的各點都可以看作是發(fā)射子波的波源，在其后任意時刻這些子波的包跡就決定新的波陣面