超聲檢測(cè)設(shè)備與器材-在線瀏覽
2025-06-19 03:34本頁面
【正文】 電路，接收電路對(duì)其進(jìn)行放大、檢波、使其能在顯示屏上得到足夠的顯示。接收電路的性能對(duì)超聲波檢測(cè)儀器性能影響極大，它直接影響到檢測(cè)儀的垂直線性、動(dòng)態(tài)范圍、檢測(cè)靈敏度、分辨力等重要技術(shù)指標(biāo)。 ? 動(dòng)態(tài)范圍：動(dòng)態(tài)范圍是指在增益不變的情況下，超聲檢測(cè)儀可運(yùn)用的一段信號(hào)幅度范圍，在此范圍內(nèi)信號(hào)不過載或畸變，也不至過小而難以觀測(cè)。 ? 分辨力：超聲檢測(cè)系統(tǒng)分辨出相鄰兩個(gè)缺陷的最小距離。增大發(fā)射強(qiáng)度，可提高儀器靈敏度，但脈沖變寬，分辨力變差。 ? 衰減器旋鈕：衰減器的作用是調(diào)節(jié)檢測(cè)靈敏度和測(cè)量回波振幅，調(diào)節(jié)靈敏度時(shí)，衰減器讀數(shù)大，靈敏度低，讀數(shù)小，靈敏度高。 ? 增益旋鈕：其作用是改變接收放大器的放大倍數(shù)，進(jìn)而連續(xù)改變檢測(cè)靈敏度。 ? 衰減器旋鈕和增益旋鈕在數(shù)字機(jī)中對(duì)應(yīng)的都是增益按鍵 ? 模擬超聲檢測(cè)儀 ? 數(shù)字超聲儀 ? 抑制旋鈕：抑制的作用是抑制熒光屏上幅度較低或認(rèn)為不必要的雜亂反射信號(hào)，使之不予顯示，從而使熒光屏顯示的波形清晰。因此，除非十分必要，一般不使用抑制。調(diào)節(jié)此旋鈕，可大幅度地改變掃描速度，從而使熒光屏上回波間距在幅度地壓縮或擴(kuò)展。調(diào)節(jié)此旋鈕，可連續(xù) 改變掃描速度，從而使熒光屏上回波間距在一定范圍內(nèi)連續(xù)變化。 ? 深度范圍旋鈕和深度細(xì)調(diào)旋鈕在數(shù)字機(jī)上對(duì)應(yīng)的是“范圍”鍵 ? 第二節(jié) 探頭 ? 探頭是超聲檢測(cè)系統(tǒng)的重要器件，其性能的好壞直接影響超聲檢測(cè)質(zhì)量，主要影響超聲檢測(cè)的靈敏度、分辨率、信噪比和定位定量精度。 ? 凡能把電能或其它形式的能轉(zhuǎn)變?yōu)槌暷?，同時(shí)又能把超聲波能轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔芑蚱渌问降哪艿脑?，稱為換能器。正逆壓電效應(yīng)統(tǒng)稱為壓電效應(yīng) 。當(dāng)探頭接收超聲波時(shí)，發(fā)生正壓電效應(yīng)，將聲能轉(zhuǎn)換為電能。 ? 二、壓電材料的主要性能參數(shù) ? 具有壓電效應(yīng)的材料稱為壓電材料，壓電材料分為單晶材料的多晶材料，常用的單晶材料有石英（ SiO2）硫酸鋰（ LiSO4）、鈮酸鋰（ LiNbO3）；常用多晶材料有鈦酸鋇 (BaTiO3)、鋯鈦酸鉛（ PbZrTiO3）鈦酸鉛（ PbTiO3）。 ? d33=△ t/U （ m/V） ? U施加在壓電晶片上的電壓， △ t在厚度方向的變形量。 ? 壓電電壓常數(shù) g33：表示作用在壓電晶體上單位應(yīng)力所產(chǎn)生的電壓梯度大小。 ? 壓電電壓常數(shù) g33值越大，接收性能越好，接收靈敏度越高。 ? 超聲波檢測(cè)用的壓電晶體（ t和 A一定），頻率一般要求比較高，此時(shí) ε應(yīng)小些，因?yàn)?ε小， C就小，電容器充放電時(shí)間短，頻率高。 ? K=轉(zhuǎn)換的能量 /輸入的能量 ? 正壓電效應(yīng)： K=轉(zhuǎn)換的電能 /輸入的聲能； ? 逆壓電效應(yīng)： K=轉(zhuǎn)換的聲能 /輸入的電能； ? 探頭晶片振動(dòng)時(shí)，同時(shí)產(chǎn)生厚度方向和徑向二個(gè)方向的伸縮變形，因此機(jī)械偶合系數(shù)分為厚度方向的機(jī)械偶合系數(shù) Kt和徑向機(jī)械偶合系數(shù) KP。 ? 機(jī)械品質(zhì)因子 θm ? 機(jī)械品質(zhì)因子 θm表示壓電晶片在諧振時(shí)儲(chǔ)存的機(jī)械能 E儲(chǔ) 與一個(gè)周期內(nèi)損耗的能量 E損 之比。 ? 頻率常數(shù) N ? Nt=tf0=CL/2 t—晶片厚度； f0—晶片固有諧振頻率， CL—晶片中縱波波速。由上式可知，制作高頻探頭時(shí)，晶片厚度較小，制作低頻探頭時(shí)，晶片厚度較大。 ? 居里溫度 TC ? 壓電材料的壓電效應(yīng)與溫度有關(guān)，它只能在一定溫度內(nèi)產(chǎn)生，超過一定溫度，壓電效應(yīng)就會(huì)消失。 ? 綜上所述，為了使超聲波探頭具有所要求的性能， 超聲波探頭對(duì)晶片的一般要求是： ? ⑴ 機(jī)電耦合系數(shù) K較大，以獲得較高的轉(zhuǎn)換效率； ? ⑵ 機(jī)械品質(zhì)因子 θm較小，以獲得較高的分辨力和較小盲區(qū)； ? ⑶ 壓電應(yīng)變常數(shù) d33和壓電電壓常數(shù) g33較大，以獲得較高的發(fā)射靈敏度和接收靈敏度。 ? ⑸ 居里溫度 TC較高，聲阻抗 Z適當(dāng)。 如圖 。 ? 阻尼塊的作用一是對(duì)壓電晶片的振動(dòng)起阻尼作用，從而減小脈沖寬度，提高分辨力，二是吸收晶片向背面發(fā)射的超聲波，三是對(duì)晶片起支承作用。其作用一是保證晶片發(fā)射的超聲波按設(shè)定的傾斜角傾斜入射到斜楔與工件的界面上，從而產(chǎn)生波型轉(zhuǎn)換，以便在工件內(nèi)形成特定波型和角度的聲束。 ? 四、探頭的種類 ? 按波型不同可分為：縱波探頭、橫波探頭、表面波探頭、板波探頭等 ? 按耦合方式可分為：接觸式探頭和液浸探頭； ? 按波束形狀可分為聚焦探頭和非聚焦探頭； ? 按晶片數(shù)不同可分為單晶探頭和雙晶探頭 。其主要參數(shù)是頻率和晶片直徑。用于對(duì)板材、鍛件等工件的檢測(cè)。用得最多的是橫波斜探頭（ aⅠ ＜ aL＜ aⅡ ）。用于對(duì)焊縫、汽輪機(jī)葉輪等工件的檢測(cè) 。發(fā)射晶片用發(fā)射靈敏度高的壓電材料制成，接收晶片用接收靈敏度高的壓電晶片制成，這樣，探頭發(fā)射和接收靈敏度都高。 ? 雙晶探頭的優(yōu)點(diǎn)： ? ⑴靈敏度高 ? ⑵雜波少盲區(qū)小 ? ⑶工件中近場(chǎng)區(qū)長(zhǎng)度小 ? ⑷檢測(cè)范圍可調(diào) ? 由于雙晶探頭的上特點(diǎn)， 雙晶探頭主要用于檢測(cè)近表面缺陷和已知缺陷的定點(diǎn)測(cè)量， 主要用于對(duì)較薄工作的縱波檢測(cè)。 ? 聚焦探頭：聚焦探頭是利用超聲波在介面上產(chǎn)生折射的原理，使探頭發(fā)現(xiàn)的超聲波束在工件的某處聚集的一種探頭。點(diǎn)聚焦的理想焦點(diǎn)為一個(gè)點(diǎn)，其聲透鏡為球面，線聚焦的理想焦點(diǎn)為一條線，其聲透鏡為柱面。 聚焦探頭可分為接觸式聚焦探頭和水浸聚焦探頭。 ? L為焦點(diǎn)至工作表面的距離。 壓電晶片材料 代號(hào) 壓電晶片材料 代號(hào) 鋯鈦酸鉛陶瓷 P 鈦
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