超声波探伤ppt课件
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超声波检测—超声波探伤技术(无损检测课件)
1.4 工件对定位精度的影响
工件温度
• 当检测的工件温度 发生变化时，工件 中的声速发生变化， 探头折射角也随之 发生变化。
温度对折射 角的影响
1.5 缺陷对定位精度的影响
• 工件内缺陷方向也会 影响缺陷定位精度。
• 缺陷倾斜时，扩散波 束入射至缺陷时回波 较高，而定位时就会 误认为缺陷在轴线上， 从而导致定位不准。
• 当工件尺寸较小， 缺陷位于3N以内 时，利用底波调 灵敏度并定量， 将会使定量误差 增加。
2.5 缺陷状态对定量精度的影响
① 缺陷形状的影响
• 缺陷的形状：圆片形、球形和圆柱形 • 缺陷距离一定，缺陷波高随缺陷直径的变化：圆片形缺陷最快，长圆
柱形缺陷最慢； • 缺陷直径一定，缺陷波高随距离的变化：圆片形和球形缺陷较快，长
2.2 仪器及探头性能对定量精度的影响
④ 探头K值的影响
• 不同K值的探头的灵敏度不同。 • 当K=0.7－1.5（=35°~55°）时，回波较高。 • 当K=1.5~2.0（=55°~63°）时，回波很低，容易引起漏检。
2.3 耦合与衰减对定量精度的影响
耦合的影响
• 耦合层厚度等于半波长的整数倍时，声强 透射率与耦合剂性质无关。
时，声波在有机玻璃内反射回到 晶片，也会引起一些杂波。 • 更换探头的方法来鉴别探头杂波。
3.1 纵波探头非缺陷回波的判别
② 工件轮廓回波
• 当超声波射达工件的
台阶、螺纹等轮廓时
轮
廓
在示波屏上将引起一
回
些轮廓回波。
波
3.1 纵波探头非缺陷回波的判别
③ 幻象波 • 当重复频率过高时，在示波屏上就会产生幻象波，
2.2 穿透法
优 不存在探测盲区，判定缺陷方法简单，适用于连续的自动化 点 探测较薄的工件。
《超声波探伤》课件
确保被检测工件表面清洁、干 燥、无油污和锈蚀
检测过程中的操作步骤
准备超声波探伤仪和相关配件
启动超声波探伤仪进行检测
确定检测区域和检测参数
观察检测结果并记录
调整探头位置和角度
完成检测后清理现场和设备
检测后的数据处理和结果判定
数据处理：对采集到的数据进行处理和分析，包括滤波、降噪、增强等
结果判定：根据处理后的数据，判断是否存在缺陷，如裂纹、气孔等
特点：具有高精度、高分辨率、高灵敏度等优点
应用：广泛应用于无损检测、医学成像等领域 发展趋势：随着技术的不断进步，相控阵技术在超声波探伤领域的应用将 越来越广泛。
Part Five
超声波探伤操作流 程
检测前的准备工作
检查超声波探伤仪是否正常工 作
确保探头、电缆、电源线等配 件齐全
准备足够的耦合剂和试块
超声波探伤PPT课件大 纲
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汇报人：PPT
目录
01 添 加 目 录 项 标 题 03 超 声 波 探 伤 设 备 05 超 声 波 探 伤 操 作 流 程 07 案 例 分 析
02 超 声 波 探 伤 概 述 04 超 声 波 探 伤 技 术 06 超 声 波 探 伤 的 质 量 控 制
接收器：接收反射回来的超声波信 号
添加标题
添加标题
探头：发射和接收超声波的装置
添加标题
添加标题
信号处理：对接收到的超声波信号 进行处理和分析，判断缺陷位置和 性质
超声波探伤的应用范围
工业领域：检 测金属、非金 属材料中的缺
陷和损伤
医疗领域：检 测人体组织中 的病变和损伤
超声波探伤培训PPT课件
延迟块 dV
d
发射脉冲 (SI)
OE
RWE 2RWE 3RWE
dV 2 dV
.
带有延迟块的直探头
ddd
27
(UT Einfü hrung WD Juni02, Seite 27)
声学绝缘 发射晶片
dV
双晶探头
d
.
电气适配器 接收晶片 倾斜角度
延迟块
28
(UT Einfü hrung WD Juni02, Seite 28)
.
3
(UT Einfü hrung WD Juni02, Seite 3)
1.2 无损检测的方法及适用范围
基本分类: 机械、光学方法
目视、光学法 全息照相干涉法 光弹性复膜法 应力涂料法 应变计法 微硬度法 液浸法 挥发液法 过滤微粒法 检漏法
Mechanical Optical
Visual-Optical Holographic Interferometry Photoelastic Coating Brittle Coating Strain Gage Microhardness Liquid Penetrate Volatile Liquid Filtered Particle Leak Detection
S 缺陷
E
S
S
缺陷
E
E
透射波
S
E 探头位置错误
接收到全部入射波.
Bildschirmanzeigen
入射波被全部反射
部分波被反射
声波被内部缺陷全部反射
.
透射法
部分波被反射
显示不真实 33
(UT Einfü hrung WD Juni02, Seite 33)
超声波探伤仪.pptx
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发展前景
随着电子技术和软件的进一步发展，数字化超声探伤仪 有着广阔的发展前景。相信在不久的将来，以图像显示为 主的探伤仪将会在工业检验中得到广泛应用。
目前，某些数字化超声探伤仪已具有简单的手动及扫描 功能，能示意性地显示被检工件的断面图像。随着技术的
进成步像，，我 使们探可伤在结便果1携像式医仪用器B超上一实样现直相观控可阵见的。B扫描和C扫描
A型脉冲反射式超声波探伤仪
A型脉冲反射式超声波探伤仪由同步电路、发射电路、接受放大电路、扫描电路 （又称时基电路），显示电路和电源电路等部分组成。其工作原理如下图所示。
1
电路接通以后，同步电路产生脉冲信号，同时触发发射电路、扫描电路。发射电路被 触发以后高频脉冲作用于探头，通过探头的逆电压效应将信号转换为声信号，发射超声波。 超声波在传播过程中遇到异质界面（缺陷或底面）反射回来被探头接受。通过探头的正压 电效应将声信号转换为电信号送至放大电路被放大检波，然后加到荧光屏垂直偏转板上， 形成重叠的缺陷波F和底波D。扫描电路被触发以后产生锯齿波，加到荧光屏水平偏转板 上，形成一条扫描亮线，将缺陷波F和底波D按时间展开。
第2ห้องสมุดไป่ตู้/共9页
适用对象与应用场合
超声波在介质中传播时有多种波型，检验中最常用的为纵波、 横波、表面波和板波。
纵波：可探测金属铸锭、坯料、中厚板、大型锻件和形状比较 简单的制件中所存在的夹杂物、裂缝、缩管、白点、分层等缺陷；
横波：可探测管材中的周向和轴向裂缝、划伤、焊缝中的气孔、 夹渣、裂缝、未焊透等缺陷；
1 别对工件质量进行分级，减少了人为因素的影响，提高了检索的可靠性和稳定性。
主要技术问题：
(1)模数转换器(ADC) ADC是探伤仪的超声信号输入 电脑的必由之路，把连续变化的模拟信号变为数值信 号。 (2)结构 目前，有全数方式和模拟数字混合 2种。 (3)软件 数字化超声探伤仪在软件方面是多种多样的， 探伤仪的成败在很大程度上取决于软件的支持程度。
发展前景
随着电子技术和软件的进一步发展，数字化超声探伤仪 有着广阔的发展前景。相信在不久的将来，以图像显示为 主的探伤仪将会在工业检验中得到广泛应用。
目前，某些数字化超声探伤仪已具有简单的手动及扫描 功能，能示意性地显示被检工件的断面图像。随着技术的
进成步像，，我 使们探可伤在结便果1携像式医仪用器B超上一实样现直相观控可阵见的。B扫描和C扫描
A型脉冲反射式超声波探伤仪
A型脉冲反射式超声波探伤仪由同步电路、发射电路、接受放大电路、扫描电路 （又称时基电路），显示电路和电源电路等部分组成。其工作原理如下图所示。
1
电路接通以后，同步电路产生脉冲信号，同时触发发射电路、扫描电路。发射电路被 触发以后高频脉冲作用于探头，通过探头的逆电压效应将信号转换为声信号，发射超声波。 超声波在传播过程中遇到异质界面（缺陷或底面）反射回来被探头接受。通过探头的正压 电效应将声信号转换为电信号送至放大电路被放大检波，然后加到荧光屏垂直偏转板上， 形成重叠的缺陷波F和底波D。扫描电路被触发以后产生锯齿波，加到荧光屏水平偏转板 上，形成一条扫描亮线，将缺陷波F和底波D按时间展开。
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适用对象与应用场合
超声波在介质中传播时有多种波型，检验中最常用的为纵波、 横波、表面波和板波。
纵波：可探测金属铸锭、坯料、中厚板、大型锻件和形状比较 简单的制件中所存在的夹杂物、裂缝、缩管、白点、分层等缺陷；
横波：可探测管材中的周向和轴向裂缝、划伤、焊缝中的气孔、 夹渣、裂缝、未焊透等缺陷；
1 别对工件质量进行分级，减少了人为因素的影响，提高了检索的可靠性和稳定性。
主要技术问题：
(1)模数转换器(ADC) ADC是探伤仪的超声信号输入 电脑的必由之路，把连续变化的模拟信号变为数值信 号。 (2)结构 目前，有全数方式和模拟数字混合 2种。 (3)软件 数字化超声探伤仪在软件方面是多种多样的， 探伤仪的成败在很大程度上取决于软件的支持程度。
《超声波探伤》课件
用于检测平面或曲率较小的表面，常用于检测金属材料。
能够将声束聚焦成点、线或面，适用于不同检测需求。
直探头
斜探头
双晶探头
聚焦探头
定期清洁仪器表面，保持清洁干燥。
检查连接线是否松动或破损，及时更换损坏的部件。
定期校准仪器，确保检测结果的准确性。
根据使用情况，及时更换消耗品，如探头、电池等。
超声波探伤技术与方法
超声波探伤基于超声波在介质中传播的物理特性，通过发射超声波到被检测物体，接收反射回的声波，并分析声波的传播时间、振幅等信息，从而判断物体的内部结构和缺陷。
超声波探伤不会对被检测物体造成损伤，可以在不破坏物体的情况下进行检测。
超声波探伤可以检测出微小的缺陷和内部结构变化，具有很高的检测精度。
超声波探伤适用于各种材料和形状的物体，如金属、玻璃、陶瓷等。
03
总结词
基础、简单、直观
详细描述
A型超声波探伤技术是最基本的超声波探伤方法，通过显示波形反映回声情况，操作简单直观，广泛应用于金属材料的探伤。
二维成像、结构清晰
总结词
B型超声波探伤技术通过显示物体的二维图像，能够更清晰地反映物体的内部结构和缺陷，对于复杂形状和不规则物体的探伤具有优势。
详细描述
总结词
智能超声波探伤技术是未来发展的另一个重要趋势，通过人工智能和机器学习等技术提高检测效率和准确性。
详细描述
智能超声波探伤技术结合了人工智能、机器学习等先进技术，能够自动识别和分类缺陷，提高检测效率和准确性。这种技术通过大量的数据训练和学习，逐渐优化和改进检测算法，使得检测结果更加准确可靠。智能超声波探伤技术的应用范围广泛，可以为医疗、工业、航空航天等领域提供更加高效、准确的检测手段。
《超声波探伤》PPT课件
能够将声束聚焦成点、线或面，适用于不同检测需求。
直探头
斜探头
双晶探头
聚焦探头
定期清洁仪器表面，保持清洁干燥。
检查连接线是否松动或破损，及时更换损坏的部件。
定期校准仪器，确保检测结果的准确性。
根据使用情况，及时更换消耗品，如探头、电池等。
超声波探伤技术与方法
超声波探伤基于超声波在介质中传播的物理特性，通过发射超声波到被检测物体，接收反射回的声波，并分析声波的传播时间、振幅等信息，从而判断物体的内部结构和缺陷。
超声波探伤不会对被检测物体造成损伤，可以在不破坏物体的情况下进行检测。
超声波探伤可以检测出微小的缺陷和内部结构变化，具有很高的检测精度。
超声波探伤适用于各种材料和形状的物体，如金属、玻璃、陶瓷等。
03
总结词
基础、简单、直观
详细描述
A型超声波探伤技术是最基本的超声波探伤方法，通过显示波形反映回声情况，操作简单直观，广泛应用于金属材料的探伤。
二维成像、结构清晰
总结词
B型超声波探伤技术通过显示物体的二维图像，能够更清晰地反映物体的内部结构和缺陷，对于复杂形状和不规则物体的探伤具有优势。
详细描述
总结词
智能超声波探伤技术是未来发展的另一个重要趋势，通过人工智能和机器学习等技术提高检测效率和准确性。
详细描述
智能超声波探伤技术结合了人工智能、机器学习等先进技术，能够自动识别和分类缺陷，提高检测效率和准确性。这种技术通过大量的数据训练和学习，逐渐优化和改进检测算法，使得检测结果更加准确可靠。智能超声波探伤技术的应用范围广泛，可以为医疗、工业、航空航天等领域提供更加高效、准确的检测手段。
《超声波探伤》PPT课件
超声波探伤(课堂PPT)
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25
表面波：当介质表面受到交变应力作用时，产生沿介质
表面传播的波。用R表示，表面波是瑞利在1887年首次 提出的，因此，表面波又称瑞利波。
.
26
表面波在介质表面传播时，质点作椭圆
运动，椭圆长轴垂直于波的传播方向，短
轴平行于波的传播方向。椭圆运动可以视
为纵向振动与横向振动的合成，即纵波和
横波的合成。所以，表面波和横波一样，
超声检测
董金华
IBCC 160816
.
1
第一章 概论
• 1.1 无损检测的定义 无损检测技术(Non-Destructive Testing,简称NDT) 是第 二次世界大战后迅速发展起来的一门新兴的、多学科综合 应用的工程科学。
• 此项技术是在不改变及损伤被检对象的各种性能(其中包 括物理性能、化学性能、几何形状、 表面状态 等)的前提 下，采用多种适用的方法对被检对象进行检测，以确定其 质量，即确定该被检对象的实际使用性能是否能满足事先 设计的需要，以及确定其某些特性，如几何尺寸、所使用 的材料、表面状况、均匀性、密度等。
.
13
• 受迫振动
– 由于振动系统内部的阻尼作用，能量逐渐消耗， 因初始激发引起的自由振动，将因为能量逐渐 损耗，振动逐渐减弱，以至运动停止。要维持 振动必须由另一系统不断给以激发，即不断地 补充能量，这种由外加作用维持的振动，称为 强迫振动。 (不符合机械能守恒)
y=Acos(Pt+φ)
其中：A：振幅，最大水平位移
• 波动是振动状态的传播，如果介质是连续的，那 么介质，中任何质点的振动都将引起邻近质点的 振动，邻近质点的振动又会引起较远质点的振动， 因此波动中任何质点都可以看作是新的波源。据 此惠更斯于1690年提出了著名的惠更斯原理： 介质中波动传播到的各点都可以看作是发射子波 的波源，在其后任意时刻这些子波的包迹就决定 新的波阵面。
超声探伤检测实验.ppt
13
5. 扫描
2024/10/10
（1）扫查方式：全面扫查和局部扫查两种 方式；
（2）扫查速度：扫查速度应当适当，在目 视观察时应能保证缺陷回波被有把握地 看清，在自动记录时，则要保证记录装 置能有明确的记录。
（3）扫查间距：扫查间距通常根据探头的 最小声束宽度，保证两次扫查之间有一 定比例的覆盖。
2.工件底波调节法
利用工件底波调节灵敏度是根据工件底波与同深度（或不同深度）的 特定人工缺陷回波高度的分贝差为定值，由以下公式推出，
X-探测面据底面距离； Φ-要求检测的最小平底孔当量尺寸。 检测时将探头对准工件底面，仪器保留足够的衰减余量，一般 （ Δ+5~10dB）,调节增益使底波最高达50%（或80%）基准高，然后用“ 衰减器”增益ΔdB(即衰减量减少ΔdB)，这时探伤灵敏度就调好了。
“扫描水平和垂直位置”旋钮，并使起始 波的前沿对准标准尺零点；
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2024/10/10
（4）清理试件表面，涂上耦合剂； （5）调节“深度”旋钮，把“微调”控制
旋钮调到零位；把“粗调”控制旋钮调 到和试件厚度范围相当的档数；适当调 节“微调”旋钮，以便测读荧光屏上底 （6）用标波的位置；准试块校验仪器的时
常用的灵敏度调节方法有1.试块调节法 2.工件底波 调节法
12
（2）检测灵敏度的调整
2024/10/10
1.试块调节法
如探伤厚度为200mm锻件，探伤灵敏度200/ Φ 2.灵敏度调节方法先加工 一块材质、声程与工件相同的Φ2的平底孔试块，将探头对准试块上的 Φ 2平底孔。调节仪器使Φ 2的最高回波达50%（或80%）基准高即可。 若试块与工件耦合不好，还应考虑耦合补偿。
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2024/10/10
5. 扫描
2024/10/10
（1）扫查方式：全面扫查和局部扫查两种 方式；
（2）扫查速度：扫查速度应当适当，在目 视观察时应能保证缺陷回波被有把握地 看清，在自动记录时，则要保证记录装 置能有明确的记录。
（3）扫查间距：扫查间距通常根据探头的 最小声束宽度，保证两次扫查之间有一 定比例的覆盖。
2.工件底波调节法
利用工件底波调节灵敏度是根据工件底波与同深度（或不同深度）的 特定人工缺陷回波高度的分贝差为定值，由以下公式推出，
X-探测面据底面距离； Φ-要求检测的最小平底孔当量尺寸。 检测时将探头对准工件底面，仪器保留足够的衰减余量，一般 （ Δ+5~10dB）,调节增益使底波最高达50%（或80%）基准高，然后用“ 衰减器”增益ΔdB(即衰减量减少ΔdB)，这时探伤灵敏度就调好了。
“扫描水平和垂直位置”旋钮，并使起始 波的前沿对准标准尺零点；
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2024/10/10
（4）清理试件表面，涂上耦合剂； （5）调节“深度”旋钮，把“微调”控制
旋钮调到零位；把“粗调”控制旋钮调 到和试件厚度范围相当的档数；适当调 节“微调”旋钮，以便测读荧光屏上底 （6）用标波的位置；准试块校验仪器的时
常用的灵敏度调节方法有1.试块调节法 2.工件底波 调节法
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（2）检测灵敏度的调整
2024/10/10
1.试块调节法
如探伤厚度为200mm锻件，探伤灵敏度200/ Φ 2.灵敏度调节方法先加工 一块材质、声程与工件相同的Φ2的平底孔试块，将探头对准试块上的 Φ 2平底孔。调节仪器使Φ 2的最高回波达50%（或80%）基准高即可。 若试块与工件耦合不好，还应考虑耦合补偿。
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超声波探伤教学课件
国家标准
国家标准定义
国家标准是由国家权威机构（如国家质量监督检验检疫总局）发布， 对全国范围内通用的技术要求和规范。
主要内容
涉及超声波探伤的原理、设备要求、操作流程、结果解读等方面， 是制定其他标准的基础。
重要性
为行业提供统一的技术指导，确保探伤结果的准确性和可靠性。
行业标准
行业标准定义
行业标准是由相关行业协会或组织制定，适用于特定 行业的标准。
案例二：复合材料超声波探伤
01
总结词
复合材料超声波探伤是近年来 发展迅速的领域之一，主要检 测复合材料内部的缺陷和损伤 。
02
详细描述
复合材料超声波探伤通常采用 脉冲反射法和透射法，通过发 射超声波到复合材料中，当遇 到缺陷或损伤时，超声波会反 射回来或透射出去，从而检测 出缺陷或损伤的位置和大小。
耦合剂
耦合剂是用于在探头和被检测物 体之间传递超声波信号的介质， 其作用是减少声能损失和提高回
波信号的清晰度。
耦合剂的种类和特性应根据被检 测物体的材质、表面状态以及探
头的类型等因素进行选择。
在使用耦合剂时，应注意其清洁 度和保存方式，避免对探伤结果
产生不良影响。
03
超声波探伤技术
纵波探伤
总结词
利用超声波在介质中传播时遇到界面或缺陷 会发生反射和散射的原理，通过接收和分析 这些反射和散射信号来判断材料内部的缺陷 和异常。
超声波探伤应用
广泛应用于各种材料的检测，如金属、陶瓷 、玻璃、复合材料等，尤其在工业生产和质 量控制中具有重要的应用价值。
超声波探伤的原理
超声波的传播速度
01
在同一种介质中，超声波的传播速度是恒定的，不同介质中声
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声源向一个确定的方向集中辐射超声波束 的性质就是声源的声束指向性。声束指向 性反映了声场中声能的集中程度和几何边 界。超声探伤要求定量定位所用的超声场 必须具有良好的声束指向性。
主声束的边界与声源轴线的夹角就称为半 扩散角，通常用θ表示。
.
半扩散角θ
若声束半扩散角越小，则超声波的辐射能 量越集中，声束指向性就越好，对缺陷的 定位精度越高，对不同缺陷分辨力及检测 的灵敏度也越高。
.
探头种类 和结构
.
探头型号的组成
基本频率 晶片材料 晶片尺寸 探头种类 特征 2.5P20Z 5P6×6K2.5
.
B型显示是一种图象显示，屏幕的横坐标代表探头的扫查轨迹，
纵坐标代表声波的传播距离，因而可直观地显示出被探工件任一纵 截面上缺陷的分布及缺陷的深度。
.
C型显示也是一种图象显示，屏幕的横坐标和纵坐标都代表探头在
工件表面的位置，探头接收信号幅度以光点辉度表示，因而当探头在工 件表面移动时，屏上显示出被探工件内部缺陷的平面图象，但不能显示 缺陷的深度。
.
超声场的扩散
.
第三章 仪器、探头和试块
第一节 超声波探伤仪
一、概述 1、仪器的作用 2、仪器的分类
.
脉冲波 按超声波的连续性分类 连续波
调频波
按显示方式分类
A型显示 B型显示 C型显示
按通道分类ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
单通道 多通道
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A型显示是一种波形显示，探伤仪的屏幕的横坐标代表声波的
传播距离，纵坐标代表反射波的幅度。由反射波的位置可以确定 缺陷位置，由反射波的幅度可以估算缺陷大小。
.
二、超声波探伤仪工作原理
A型显示探伤仪
同步电路
扫描电路
T
B
F
发射电路
接收 放大电路
电源
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主要组成部分及作用 ➢ 同步电路： ➢ 扫描电路： ➢ 发射电路： ➢ 接收电路： ➢ 显示电路： ➢ 电源：
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同步电路 产生数十至数千个脉冲， 触发探伤仪扫描电路和发射电路
.
扫描电路 产生锯齿波电压，加在示波管水平偏转板上
在波源附近存在着这样一个区域，声波并没有扩 展，声束可以看成是一个圆柱体，离波源不同距 离处的平均声压基本不变，就称为非扩散区。
非扩散区是一个圆柱形区域，其长度b=1.64N，N 为近场区长度。在非扩散区（x≤b），超声波的 波阵面为平面，形成平面波声场，其声压不随与 声源的距离的变化而变化。
当x>b时，超声波声束扩展；当x>3N时，超声波 声束以球面波传播。
.
发射电路 产生几百至上千伏的电脉冲，加于发
射探头，激励压电晶片振动，发射超声波
.
接收电路 由衰减器、射频放大器、检波器和视频
放大器等组成
.
主要控制旋钮及功能
增益
发射强度 工作方式选择
衰减器
深度范围 脉冲位移(延迟)
抑制
.
数字探伤仪的特征与应用
常用的A扫描数字超声仪，稳定性好， 使用方便
.
.
探头种类 和结构
斜探头可分为纵波斜探头、横波斜探头和表面波斜探头，常用的是横 波斜探头。
横波斜探头主要用于探测与探测面垂直或成一定角度的缺陷，如焊缝 、汽轮机叶轮等。
当斜探头的入射角大于或等于第二临界角时，在工件中产生表面波， 表面波探头用于探测表面或近表面缺陷。
.
探头种类 和结构
双晶探头有两块压电晶片，一 块用于发射超声波，另一块用 于接收超声波。根据入射角不 同，分为双晶纵波探头和双晶 横波探头。 双晶探头具有以下优点： ➢灵敏度高 ➢杂波少盲区小 ➢工件中近场区长度小 ➢探测范围可调 双晶探头主要用于探伤近表面 缺陷。
得较高的发射、接收灵敏度； ➢ 频率常数N较大，介电常数ε较小，以便获得较高
的频率； ➢ 居里温度Tc较高，声阻抗Z适当
.
三、探头种类 和结构
直探头 斜探头 表面波探头 双晶探头 聚焦探头 高温探头 、电磁探头……
.
探头种类 和结构
直探头用于发射和接收纵波，主 要用于探测与探测面平行的缺陷， 如板材、锻件探伤等。
直径为D的圆形晶片激发波长为的超声波时 的半扩散角表示为θ=70λ/D(度)
边长为a的正方晶片激发波长为超声波时的 半扩散角表示为 θ=57λ/a(度)
.
θ0
副瓣
12 0 0.2 0.4 0.6 0.8 1.0
10
10.17
8 7.02
6
4
3.83
2
0
2
Dc
4 6 8 10 12
.
非扩散区b
εKθm==C=——转输———换入AEE—t —贮损的 的—能 能—量 量— N=tfo=CL/2
居里温度Tc
.
超声波探头对晶片的要求
➢ 机电耦合系数K较大，以便获得较高的转换效率； ➢ 机械品质因子θm较小，以便获得较高的分辨率和较
小的盲区； ➢ 压电应变常数d33和压电电压常数g33较大，以便获
超声仪器使用要点
(1) 开启电源 (3) 测入射点 (5) 扫描比例 (7) 粗探在先 (9) 指示长度 (11)校准两点
(2) 工件测厚 (4) 测折射角 (6) DAC曲线 (8) 细探在后 (10) 平行检查 (12) 关机清场
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第三节 探头
探头的作用、原理 一、压电效应——某些晶体材料在交变
超声检测
董金华
IBCC 160816
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圆盘源辐射的纵波声场
圆平面晶片辐射声源的中心轴线上的声压分布，在距声源较近处，由 于压电晶片上的各个点辐射源到轴线上同一点的声波的相位差会引起 声波的干涉现象而使得瞬时声压存在着若干个周期性的极大值和极小 值，这使得不同的点上的声压变化很大，由该区域的回波信号无法正 确获取缺陷的有关信息。该区域被称为超声近场区。
拉压应力作用下，产生交变电场的效 应称为正压电效应。反之，当晶体材 料在交变电场作用下，产生伸缩变形 的效应称为逆压电效应。正、逆压电 效应通称为压电效应。
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二、压电材料主要性能
压电应变常数d33 压电电压常数g33
d33= —ΔUt—(m/V) g33= —Upp—(Vm/N)
介电常数ε 机电耦合系数K 机械品质因子θm 频率常数N
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近场区长度N
波源轴线上最后一个声压极大值至波源的 距离称为近场区长度，用N表示。
当D»2λ，有N=(D²-λ²)/4λ=D²/4λ 尽量避免在近场区探伤定量。 当距波源距离X＞3N时，声压与距离间的关
系接近线性，近似球面波的规律。
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声束指向性θ
表征声源辐射场特征的另一个重要特性是 声束的指向性。
主声束的边界与声源轴线的夹角就称为半 扩散角，通常用θ表示。
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半扩散角θ
若声束半扩散角越小，则超声波的辐射能 量越集中，声束指向性就越好，对缺陷的 定位精度越高，对不同缺陷分辨力及检测 的灵敏度也越高。
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探头种类 和结构
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探头型号的组成
基本频率 晶片材料 晶片尺寸 探头种类 特征 2.5P20Z 5P6×6K2.5
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B型显示是一种图象显示，屏幕的横坐标代表探头的扫查轨迹，
纵坐标代表声波的传播距离，因而可直观地显示出被探工件任一纵 截面上缺陷的分布及缺陷的深度。
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C型显示也是一种图象显示，屏幕的横坐标和纵坐标都代表探头在
工件表面的位置，探头接收信号幅度以光点辉度表示，因而当探头在工 件表面移动时，屏上显示出被探工件内部缺陷的平面图象，但不能显示 缺陷的深度。
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超声场的扩散
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第三章 仪器、探头和试块
第一节 超声波探伤仪
一、概述 1、仪器的作用 2、仪器的分类
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脉冲波 按超声波的连续性分类 连续波
调频波
按显示方式分类
A型显示 B型显示 C型显示
按通道分类ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
单通道 多通道
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A型显示是一种波形显示，探伤仪的屏幕的横坐标代表声波的
传播距离，纵坐标代表反射波的幅度。由反射波的位置可以确定 缺陷位置，由反射波的幅度可以估算缺陷大小。
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二、超声波探伤仪工作原理
A型显示探伤仪
同步电路
扫描电路
T
B
F
发射电路
接收 放大电路
电源
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主要组成部分及作用 ➢ 同步电路： ➢ 扫描电路： ➢ 发射电路： ➢ 接收电路： ➢ 显示电路： ➢ 电源：
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同步电路 产生数十至数千个脉冲， 触发探伤仪扫描电路和发射电路
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扫描电路 产生锯齿波电压，加在示波管水平偏转板上
在波源附近存在着这样一个区域，声波并没有扩 展，声束可以看成是一个圆柱体，离波源不同距 离处的平均声压基本不变，就称为非扩散区。
非扩散区是一个圆柱形区域，其长度b=1.64N，N 为近场区长度。在非扩散区（x≤b），超声波的 波阵面为平面，形成平面波声场，其声压不随与 声源的距离的变化而变化。
当x>b时，超声波声束扩展；当x>3N时，超声波 声束以球面波传播。
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发射电路 产生几百至上千伏的电脉冲，加于发
射探头，激励压电晶片振动，发射超声波
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接收电路 由衰减器、射频放大器、检波器和视频
放大器等组成
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主要控制旋钮及功能
增益
发射强度 工作方式选择
衰减器
深度范围 脉冲位移(延迟)
抑制
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数字探伤仪的特征与应用
常用的A扫描数字超声仪，稳定性好， 使用方便
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探头种类 和结构
斜探头可分为纵波斜探头、横波斜探头和表面波斜探头，常用的是横 波斜探头。
横波斜探头主要用于探测与探测面垂直或成一定角度的缺陷，如焊缝 、汽轮机叶轮等。
当斜探头的入射角大于或等于第二临界角时，在工件中产生表面波， 表面波探头用于探测表面或近表面缺陷。
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探头种类 和结构
双晶探头有两块压电晶片，一 块用于发射超声波，另一块用 于接收超声波。根据入射角不 同，分为双晶纵波探头和双晶 横波探头。 双晶探头具有以下优点： ➢灵敏度高 ➢杂波少盲区小 ➢工件中近场区长度小 ➢探测范围可调 双晶探头主要用于探伤近表面 缺陷。
得较高的发射、接收灵敏度； ➢ 频率常数N较大，介电常数ε较小，以便获得较高
的频率； ➢ 居里温度Tc较高，声阻抗Z适当
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三、探头种类 和结构
直探头 斜探头 表面波探头 双晶探头 聚焦探头 高温探头 、电磁探头……
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探头种类 和结构
直探头用于发射和接收纵波，主 要用于探测与探测面平行的缺陷， 如板材、锻件探伤等。
直径为D的圆形晶片激发波长为的超声波时 的半扩散角表示为θ=70λ/D(度)
边长为a的正方晶片激发波长为超声波时的 半扩散角表示为 θ=57λ/a(度)
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θ0
副瓣
12 0 0.2 0.4 0.6 0.8 1.0
10
10.17
8 7.02
6
4
3.83
2
0
2
Dc
4 6 8 10 12
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非扩散区b
εKθm==C=——转输———换入AEE—t —贮损的 的—能 能—量 量— N=tfo=CL/2
居里温度Tc
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超声波探头对晶片的要求
➢ 机电耦合系数K较大，以便获得较高的转换效率； ➢ 机械品质因子θm较小，以便获得较高的分辨率和较
小的盲区； ➢ 压电应变常数d33和压电电压常数g33较大，以便获
超声仪器使用要点
(1) 开启电源 (3) 测入射点 (5) 扫描比例 (7) 粗探在先 (9) 指示长度 (11)校准两点
(2) 工件测厚 (4) 测折射角 (6) DAC曲线 (8) 细探在后 (10) 平行检查 (12) 关机清场
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第三节 探头
探头的作用、原理 一、压电效应——某些晶体材料在交变
超声检测
董金华
IBCC 160816
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圆盘源辐射的纵波声场
圆平面晶片辐射声源的中心轴线上的声压分布，在距声源较近处，由 于压电晶片上的各个点辐射源到轴线上同一点的声波的相位差会引起 声波的干涉现象而使得瞬时声压存在着若干个周期性的极大值和极小 值，这使得不同的点上的声压变化很大，由该区域的回波信号无法正 确获取缺陷的有关信息。该区域被称为超声近场区。
拉压应力作用下，产生交变电场的效 应称为正压电效应。反之，当晶体材 料在交变电场作用下，产生伸缩变形 的效应称为逆压电效应。正、逆压电 效应通称为压电效应。
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二、压电材料主要性能
压电应变常数d33 压电电压常数g33
d33= —ΔUt—(m/V) g33= —Upp—(Vm/N)
介电常数ε 机电耦合系数K 机械品质因子θm 频率常数N
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近场区长度N
波源轴线上最后一个声压极大值至波源的 距离称为近场区长度，用N表示。
当D»2λ，有N=(D²-λ²)/4λ=D²/4λ 尽量避免在近场区探伤定量。 当距波源距离X＞3N时，声压与距离间的关
系接近线性，近似球面波的规律。
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声束指向性θ
表征声源辐射场特征的另一个重要特性是 声束的指向性。