超声波探伤课件
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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》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
超声探伤检测实验.ppt
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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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（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
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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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5. 扫描
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（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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（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
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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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超声波探伤原理.pptx
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爬波探头
探头的外观
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探头标牌 探头的信息标注于标牌上，包括型号（如PR50）、
类型 （如爬波探头）、探头序列号。例如：
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探头型号列表
型号 适用瓷件 接触面弧度直径（mm）
PR50
普
PR60
通
PR70
PR80
瓷
Φ100mm以下 Φ101--120mm Φ121—140mm Φ141--160mm
通过这条曲线，可以判定被检测到的缺陷相 对于这条曲线的当量。
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1.2 陶瓷绝缘子的超声波探伤
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1.2.1 适用对象
材料：瓷质 产品：支柱绝缘子、瓷套
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1.2.2 支柱绝缘子断裂事故分布特点
1）2000年、2001年偏多，有逐年上升趋势 2）北方多于南方，东北（寒冷地区)偏多 3）运行年限分布均匀，不足2年的占6.4％，不足
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1.1.12 相同位置、不同大小的缺陷
缺陷位置相同的情况下，面积大的反射的回 波幅度高
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1.1.13 相同大小、不同位置的缺陷
缺陷大小相同，位置不同的情况下，反射回 波的幅度构成DAC曲线
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1.1.14 DAC曲线
DAC曲线：
距离波幅曲线，表示某一大小的缺陷在不同 的声程位置上波幅的变化曲线（在试块上 制作）。
钢纵波5900m/s、瓷的 纵波声速5300～ 6900m/s）
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1.1.10 缺陷的位置（斜声束）
C：声速 （需要知道波型：横波、纵波、表面波等） 钢 ： 纵 波 5 9 0 0 m / s第12横页/共波323页2 3 0 m / s
超声波探伤教学课件
整理课件
2、细长棒中的纵波声速CLb 在细长棒中(棒径d≤λ)轴向传播的纵
波声速与无限大介质中纵波声速不同，细 长棒中的纵波声速为：。
整理课件
3、声速与温度、应力、均匀性的关系 1）一般固体中的声速随介质温度升高而降低。
2）固体介质的应力状况对声速有一定的影响， 一般应力增加，声速增加，但增加缓慢。
应用
质点振
动方向 固、液、 钢板、
平行于 气体介 锻件探
波传播 质
方向
伤等
质点振 动方向 垂直于 波传播
方向
固体介 质
焊缝、 钢管探
伤等
质点作 椭圆运 动，椭 圆长轴 垂直波 传播方 向，短 轴平行 于波传
固体介 钢管探 质 伤等
整理课件
第三节 超声波的传播速度
一、固体介质中的纵波、横波与表面波声速 1、固体介质不仅能传播纵波，而且可
整理课件
2、谐振动 1）定义：最简单最基本的直线振动称为谐振动。 2）特点： （1）回复力大小与位移成正比，方向总指向平衡位置。 （2）振幅不变，为自由振动，其频率为固有频率。 （3）物体做谐振动时，只有弹性力或重力做功，其它 力不做功，符合机械能守恒的条件，因此谐振物体的能 量遵守机械能守恒。在平衡位置时动能最大势能为零， 在位移最大位置时势能最大动能为零，其总能量保持不 变。
3）固体材料组织均匀性对声速的影响在铸铁 中表现较为突出。铸铁表面与中心，由于冷却速 度不同而具有不同的组织，表面冷却快，晶粒细， 声速大；中心冷却慢，晶粒粗，声速小。此外， 铸铁中石墨含量和尺寸对声速也有影响，石墨含 量和尺寸增加，声速减少。
整理课件
二、板波声速 1、由于板波传播时受到上下板面的影响，因此板波声速与
4、实际探伤中，若是频率单一的连续波，那么板波声速就 是相速度；若是脉冲波，那么板波声速就是群速度。
2、细长棒中的纵波声速CLb 在细长棒中(棒径d≤λ)轴向传播的纵
波声速与无限大介质中纵波声速不同，细 长棒中的纵波声速为：。
整理课件
3、声速与温度、应力、均匀性的关系 1）一般固体中的声速随介质温度升高而降低。
2）固体介质的应力状况对声速有一定的影响， 一般应力增加，声速增加，但增加缓慢。
应用
质点振
动方向 固、液、 钢板、
平行于 气体介 锻件探
波传播 质
方向
伤等
质点振 动方向 垂直于 波传播
方向
固体介 质
焊缝、 钢管探
伤等
质点作 椭圆运 动，椭 圆长轴 垂直波 传播方 向，短 轴平行 于波传
固体介 钢管探 质 伤等
整理课件
第三节 超声波的传播速度
一、固体介质中的纵波、横波与表面波声速 1、固体介质不仅能传播纵波，而且可
整理课件
2、谐振动 1）定义：最简单最基本的直线振动称为谐振动。 2）特点： （1）回复力大小与位移成正比，方向总指向平衡位置。 （2）振幅不变，为自由振动，其频率为固有频率。 （3）物体做谐振动时，只有弹性力或重力做功，其它 力不做功，符合机械能守恒的条件，因此谐振物体的能 量遵守机械能守恒。在平衡位置时动能最大势能为零， 在位移最大位置时势能最大动能为零，其总能量保持不 变。
3）固体材料组织均匀性对声速的影响在铸铁 中表现较为突出。铸铁表面与中心，由于冷却速 度不同而具有不同的组织，表面冷却快，晶粒细， 声速大；中心冷却慢，晶粒粗，声速小。此外， 铸铁中石墨含量和尺寸对声速也有影响，石墨含 量和尺寸增加，声速减少。
整理课件
二、板波声速 1、由于板波传播时受到上下板面的影响，因此板波声速与
4、实际探伤中，若是频率单一的连续波，那么板波声速就 是相速度；若是脉冲波，那么板波声速就是群速度。
超声波探伤教学课件
缺陷检测
通过观察超声波图像中的缺陷信 号，判断缺陷的位置和大小。
材料结构
超声波图像可以显示材料的内部 结构特征，如晶粒结构和组织。
厚度测量
通过测量超声波信号的传播时间， 确定材料的厚度。
超声波探伤实验操作
1 样品准备
准备被测件，并确保表面平整干净。
2 超声波仪器设置
调整超声波探伤仪器的参数和探头，以适应 实验需求。
超声波探伤教学课件
欢迎来到超声波探伤教学课件！在本课程中，我们将深入探讨超声波探伤的 原理、分类和在工业检测中的应用，以及超声波探伤方法、图像解读和实验 操作的相关内容。
超声波探伤的原理
通过超声波的传播和反射来检测材料内部的缺陷和结构特征。超声波的频率 和波速可以提供对材料性质的详细信息。
超声波探伤的分类
管道和容器检测
通过超声波探测管道和容器 的内部缺陷，有效预防泄漏 和事故。
超声波探伤方法的讲解
1
直接法
将探测器直接接触在被测件上，适用于厚度测量和缺陷检测。
2
浸泡法
将被测件浸泡在液体中，通过液体传播超声波，适用于复杂形状的工件。
3
干扫法
探测器离开被测件表面一定距离，适用于大型工件和高温环境。
超声波探伤号峰值的大小来判断缺陷。
2 波形分析
通过分析超声波信号的波形形状来识别缺陷。
3 声能谱分析
通过分析超声波信号的频谱特征来检测材料缺陷。
超声波探伤在工业检测中的应用
金属材料检测
超声波探伤广泛应用于金属 材料的缺陷检测，如焊接、 铸造和锻造。
混凝土结构评估
超声波探伤可用于评估混凝 土结构的质量和健康状况， 如桥梁和建筑物。
3 探测信号分析
钢轨焊缝超声波探伤讲稿PPT课件
建立完善的质控体系
通过建立完善的质控体系，对探伤过程和结果进行监控和记录，及时 发现并纠正问题，确保探伤结果的准确性。
06
总结与展望
钢轨焊缝超声波探伤的总结
超声波探伤技术原理
超声波探伤技术利用超声波在物质中的传播和反射特性，检测材料内部是否存在缺陷或异 常。在钢轨焊缝的检测中，超声波探伤技术具有无损、高效、准确的优点。
采用最先进的超声波探伤仪，结合高速移动 检测技术。
探伤过程
在列车运行期间，对钢轨焊缝进行实时检测， 记录并分析异常回波。
检测结果
成功发现一处潜在的裂纹并及时进行了处理， 确保了高速铁路的安全运营。
05
钢轨焊缝超声波探伤的 挑战与解决方案
探伤过程中的干扰因素
噪声干扰
由于探伤过程中存在各种噪声，如机械振动、电磁干扰等，这些 噪声可能会掩盖或混淆缺陷信号，影响探伤结果的准确性。
供更加可靠的保障。
02
钢轨焊缝超声波探伤原 理
超声波的产生与传播
超声波的产生
通过高频电场和磁场交替作用，在压电晶体上产生机械振动，从而产生超声波。
超声波的传播
超声波在固体、液体和气体中传播时，会因介质的特性而发生折射、反射和散 射。
超声波的反射与折射
反射
当超声波遇到不同介质界面时，部分声波能量会反射回原介 质，其余声波能量继续传播。
特点
具有高灵敏度、高分辨率和高可靠性 ，能够快速准确地检测出钢轨焊缝内 部的裂纹、气孔、夹杂等缺陷，为保 障铁路运输安全提供有力支持。
超声波探伤的重要性
01
确保钢轨焊缝质量
超声波探伤能够检测出焊缝内部的缺陷，及时发现并处理，有效保证钢
轨焊缝的质量，防止因焊缝质量问题导致的安全事故。
通过建立完善的质控体系，对探伤过程和结果进行监控和记录，及时 发现并纠正问题，确保探伤结果的准确性。
06
总结与展望
钢轨焊缝超声波探伤的总结
超声波探伤技术原理
超声波探伤技术利用超声波在物质中的传播和反射特性，检测材料内部是否存在缺陷或异 常。在钢轨焊缝的检测中，超声波探伤技术具有无损、高效、准确的优点。
采用最先进的超声波探伤仪，结合高速移动 检测技术。
探伤过程
在列车运行期间，对钢轨焊缝进行实时检测， 记录并分析异常回波。
检测结果
成功发现一处潜在的裂纹并及时进行了处理， 确保了高速铁路的安全运营。
05
钢轨焊缝超声波探伤的 挑战与解决方案
探伤过程中的干扰因素
噪声干扰
由于探伤过程中存在各种噪声，如机械振动、电磁干扰等，这些 噪声可能会掩盖或混淆缺陷信号，影响探伤结果的准确性。
供更加可靠的保障。
02
钢轨焊缝超声波探伤原 理
超声波的产生与传播
超声波的产生
通过高频电场和磁场交替作用，在压电晶体上产生机械振动，从而产生超声波。
超声波的传播
超声波在固体、液体和气体中传播时，会因介质的特性而发生折射、反射和散 射。
超声波的反射与折射
反射
当超声波遇到不同介质界面时，部分声波能量会反射回原介 质，其余声波能量继续传播。
特点
具有高灵敏度、高分辨率和高可靠性 ，能够快速准确地检测出钢轨焊缝内 部的裂纹、气孔、夹杂等缺陷，为保 障铁路运输安全提供有力支持。
超声波探伤的重要性
01
确保钢轨焊缝质量
超声波探伤能够检测出焊缝内部的缺陷，及时发现并处理，有效保证钢
轨焊缝的质量，防止因焊缝质量问题导致的安全事故。
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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。
PPT学习交流
4
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。
第一节 超声波探伤仪
一、概述 1、仪器的作用 2、仪器的分类
PPT学习交流
8
• 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
• 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。
PPT学习交流
2
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。
PPT学习交流
3
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。
PPT学习交流
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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。
PPT学习交流
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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。
PPT学习交流
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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
PPT学习交流
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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：
PPT学习交流
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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
小的盲区； • 压电应变常数d33和压电电压常数g33较大，以便获
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……
• 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球面波传播。
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超声场的扩散
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第三章 仪器、探头和试块
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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 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 • 介电常数ε • 机电耦合系数K • 机械品质因子θm • 频率常数N • 居里温度Tc
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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。
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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。
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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
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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
超声检测
IBCC 160816
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1
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。
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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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
• 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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5
非扩散区b
• 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。
• 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。
d33= —ΔUt—(m/V) g33= —Upp—(Vm/N) εKθm==C=——转 输———换 入AEE—t —贮 损的 的—能 能—量 量— N=tfo=CL/2
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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
• 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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4
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。
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
• 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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2
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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3
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。
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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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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
小的盲区； • 压电应变常数d33和压电电压常数g33较大，以便获
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……
• 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球面波传播。
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超声场的扩散
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第三章 仪器、探头和试块
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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 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 • 介电常数ε • 机电耦合系数K • 机械品质因子θm • 频率常数N • 居里温度Tc
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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。
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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。
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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
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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
超声检测
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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。
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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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
• 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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非扩散区b
• 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。
• 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。
d33= —ΔUt—(m/V) g33= —Upp—(Vm/N) εKθm==C=——转 输———换 入AEE—t —贮 损的 的—能 能—量 量— N=tfo=CL/2
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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