CS10301超声波探伤仪的使用教学课件第二部分：探头.
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电源 压 电 材 料
右上-施加电压，材料变厚 右下-改变极性，材料变薄
常用超声波探头的类型
超声波检测中由于被探测工件的形状和材质、探测的 目的、探测的条件不同， 因而要使用各种不同形式 的探头。
一般横波斜探头的晶片为方形
纵波直探头的晶片为圆形
探头种类
直探头－单晶片,双晶片,聚焦直探头
探 头
斜探头－横波探头,表面波探头
联合双探头（分割探头 FG
）
SJ
水浸探头
BM
表面波探头
KB
可变角探头
基本频率 晶片材料 晶片尺寸 探头种类 特征
2.5 Ｂ 20 Ｚ
直探头 圆晶片直径20ｍｍ 钛酸钡陶瓷 频率2.5MHz
5 P 6×6 Ｋ 3 Ｋ值为3
Ｋ表示折射角 矩形晶片6×6ｍｍ 钛酸铅陶瓷 频率5MHz
例如： 直探头：2.5P14 2.5：频率，单位为MHz P：晶片材料（锆钛酸铅） 14：晶片尺寸，Φ单位为mm Z：直探头
谢谢！
超声波探头功用
探伤用超声波是一种频率高达几百千 赫到几兆赫的高频脉冲弹性波。
探头 缺陷
Ｔ ＦＢ
零件
显示器
电信号→探头→超声波→零件－－超声波发射； 零件内超声波→探头→电信号－－超声波接收；
探头 电信号
超声波
探头功用：是一种可逆的声电转换元件。在 探伤中起发射和接收高频脉冲弹性波作用。
（二）探头的种类及结构
种 可变角探头
类
其它探头－充水探头,涡流超声探头,薄
膜探头
（一）探头的作用
超声波的产生和接收过程是一种能量的转换过程，是 通过探头来实现电能和声能转换的。因此探头也称为超 声换能器或电声换能器，其主要作用是：
1、实现声/电能转换
2、控制超声波的指向性和干扰区的影响范围。
3、控制工作频率，因为频率越高，波长越短，可提高 探伤灵敏度。
联合双探头
（三）探头表示方法
JISZ2344规定的探头表示法
基本频率 晶片材料 晶片尺寸 探Hale Waihona Puke Baidu种类 特征
晶片材料表示法
压电材料
代号
锆钛酸铅陶瓷 Ｐ
钛酸钡陶瓷
Ｂ
钛酸铅陶瓷
Ｔ
铌酸锂单晶
Ｌ
碘酸锂单晶
Ｉ
石英单晶
Ｑ
其它压电材料 Ｎ
探头种类表达法
探头名称
代号
直探头
Ｚ
斜探头（用Ｋ表示） Ｋ
斜探头（折射角表示） Ｘ
斜探头：2.5P13×13K2 13×13：晶片尺寸 K＝2
（四）探头的电缆线
• 探头与探伤仪间的连接需采用高频同轴电缆，这种电缆可消 除外来电波对探头的激励脉冲及反射波脉冲的影响，并防止 这种高频脉冲以电波形式向外辐射。
同轴电缆截面
注：对于石英、硫酸锂等介电常数很低的压电晶片制成 的探头，电缆的长度、种类的变化会引起探头与探伤仪 间阻抗匹配情况的较大改变，从而影响检测灵敏度。
压电晶片作用：将电能转换成声能， 并将声能转换成电能。
压电效应和压电材料
• 正压电效应（声能→电能）：某些晶体材料在交 变拉压应力的作用下，产生交变电场的效应；
• 逆压电效应（电能→声能）：当晶体材料在交变 电场作用下，产生伸缩变形的效应。
压电效应
机理
应力
正压电效应 逆压电效应
电场
压电效应示意图
探头组成： 压电晶片、阻尼块、 外壳、电极、保护膜 （斜锲）、调谐线圈
压电晶片：实现声电相互转换； 阻尼块：吸收声能加大阻尼； 外壳：保护固定内部原件； 电极：实现晶片和电缆连接； 保护膜、斜锲：保护晶片、波形转换； 调谐线圈：实现探头与仪器最佳匹配。
超声波检测过程示意图—直探头
直探头特点: 适用于探测晶片正下方与声束方向垂 直的缺陷； 探测深度较大,适用范围较广； 检测灵敏度高。
• 斜探头
– 发射/接收横波
– 由外壳、吸收块、透 声楔等组成
– 透声楔是与直探头最 大的区别
– 透声楔的材料一般为 有机玻璃
1-外壳 2-晶片 3-吸收背衬 4-电极接线 5-匹配电感 6-接插头 7b-斜楔
超声波检测过程示意图—斜探头
斜探头特点: 适合探测探头斜下方不同角度方向的缺陷； 探测深度较小,适用直探头难以探测的部位； 检测灵敏度较高。
平板对接焊缝的UT检测
第二部分 探头
导入：探头是能实现电能和超声波能相互转换
的传感器。本模块主要介绍探头的种类及其性能
指标等。
模块二 探头
根据波型，探头可分为有纵波探头、横波探头、表面波探头、 板波探头等。根据波束可以分为聚焦探头与非聚焦探头。根据 晶片数可分为单晶片、双晶片。常用的主要是直探头与斜探头
项目三： 焊接接头超声检测
任务一 超声波探伤仪的使用
知识要点： 超声波探伤仪的组成 超声波探头的结构 试块相应知识
能力要点： 超声波探伤仪的连接 超声波探头的使用 探头、试块、耦合剂的
熟悉使用
医院B超
焊缝超声波探伤
超声波探伤仪的使用
钢板测厚
超
声
锻件探伤
检
测
斜探头性能测试
距离-波幅曲线DAC的绘制
• 超声换能器：将其他形式能量转换成超音 频振动形式能量的器件可用来发射超声波 ，具有可逆效应时又可用来接收超声波。
• 探头：以换能器为主要元件组装成具有一 定特性的超声发射、接收器件。
• 超声波探头是组成超声检测系统的最重要 的组件之一。探头的性能直接影响超声检 测的能力和效果。
常用的是压电换能器，压电晶片——探 头的关键部件。
右上-施加电压，材料变厚 右下-改变极性，材料变薄
常用超声波探头的类型
超声波检测中由于被探测工件的形状和材质、探测的 目的、探测的条件不同， 因而要使用各种不同形式 的探头。
一般横波斜探头的晶片为方形
纵波直探头的晶片为圆形
探头种类
直探头－单晶片,双晶片,聚焦直探头
探 头
斜探头－横波探头,表面波探头
联合双探头（分割探头 FG
）
SJ
水浸探头
BM
表面波探头
KB
可变角探头
基本频率 晶片材料 晶片尺寸 探头种类 特征
2.5 Ｂ 20 Ｚ
直探头 圆晶片直径20ｍｍ 钛酸钡陶瓷 频率2.5MHz
5 P 6×6 Ｋ 3 Ｋ值为3
Ｋ表示折射角 矩形晶片6×6ｍｍ 钛酸铅陶瓷 频率5MHz
例如： 直探头：2.5P14 2.5：频率，单位为MHz P：晶片材料（锆钛酸铅） 14：晶片尺寸，Φ单位为mm Z：直探头
谢谢！
超声波探头功用
探伤用超声波是一种频率高达几百千 赫到几兆赫的高频脉冲弹性波。
探头 缺陷
Ｔ ＦＢ
零件
显示器
电信号→探头→超声波→零件－－超声波发射； 零件内超声波→探头→电信号－－超声波接收；
探头 电信号
超声波
探头功用：是一种可逆的声电转换元件。在 探伤中起发射和接收高频脉冲弹性波作用。
（二）探头的种类及结构
种 可变角探头
类
其它探头－充水探头,涡流超声探头,薄
膜探头
（一）探头的作用
超声波的产生和接收过程是一种能量的转换过程，是 通过探头来实现电能和声能转换的。因此探头也称为超 声换能器或电声换能器，其主要作用是：
1、实现声/电能转换
2、控制超声波的指向性和干扰区的影响范围。
3、控制工作频率，因为频率越高，波长越短，可提高 探伤灵敏度。
联合双探头
（三）探头表示方法
JISZ2344规定的探头表示法
基本频率 晶片材料 晶片尺寸 探Hale Waihona Puke Baidu种类 特征
晶片材料表示法
压电材料
代号
锆钛酸铅陶瓷 Ｐ
钛酸钡陶瓷
Ｂ
钛酸铅陶瓷
Ｔ
铌酸锂单晶
Ｌ
碘酸锂单晶
Ｉ
石英单晶
Ｑ
其它压电材料 Ｎ
探头种类表达法
探头名称
代号
直探头
Ｚ
斜探头（用Ｋ表示） Ｋ
斜探头（折射角表示） Ｘ
斜探头：2.5P13×13K2 13×13：晶片尺寸 K＝2
（四）探头的电缆线
• 探头与探伤仪间的连接需采用高频同轴电缆，这种电缆可消 除外来电波对探头的激励脉冲及反射波脉冲的影响，并防止 这种高频脉冲以电波形式向外辐射。
同轴电缆截面
注：对于石英、硫酸锂等介电常数很低的压电晶片制成 的探头，电缆的长度、种类的变化会引起探头与探伤仪 间阻抗匹配情况的较大改变，从而影响检测灵敏度。
压电晶片作用：将电能转换成声能， 并将声能转换成电能。
压电效应和压电材料
• 正压电效应（声能→电能）：某些晶体材料在交 变拉压应力的作用下，产生交变电场的效应；
• 逆压电效应（电能→声能）：当晶体材料在交变 电场作用下，产生伸缩变形的效应。
压电效应
机理
应力
正压电效应 逆压电效应
电场
压电效应示意图
探头组成： 压电晶片、阻尼块、 外壳、电极、保护膜 （斜锲）、调谐线圈
压电晶片：实现声电相互转换； 阻尼块：吸收声能加大阻尼； 外壳：保护固定内部原件； 电极：实现晶片和电缆连接； 保护膜、斜锲：保护晶片、波形转换； 调谐线圈：实现探头与仪器最佳匹配。
超声波检测过程示意图—直探头
直探头特点: 适用于探测晶片正下方与声束方向垂 直的缺陷； 探测深度较大,适用范围较广； 检测灵敏度高。
• 斜探头
– 发射/接收横波
– 由外壳、吸收块、透 声楔等组成
– 透声楔是与直探头最 大的区别
– 透声楔的材料一般为 有机玻璃
1-外壳 2-晶片 3-吸收背衬 4-电极接线 5-匹配电感 6-接插头 7b-斜楔
超声波检测过程示意图—斜探头
斜探头特点: 适合探测探头斜下方不同角度方向的缺陷； 探测深度较小,适用直探头难以探测的部位； 检测灵敏度较高。
平板对接焊缝的UT检测
第二部分 探头
导入：探头是能实现电能和超声波能相互转换
的传感器。本模块主要介绍探头的种类及其性能
指标等。
模块二 探头
根据波型，探头可分为有纵波探头、横波探头、表面波探头、 板波探头等。根据波束可以分为聚焦探头与非聚焦探头。根据 晶片数可分为单晶片、双晶片。常用的主要是直探头与斜探头
项目三： 焊接接头超声检测
任务一 超声波探伤仪的使用
知识要点： 超声波探伤仪的组成 超声波探头的结构 试块相应知识
能力要点： 超声波探伤仪的连接 超声波探头的使用 探头、试块、耦合剂的
熟悉使用
医院B超
焊缝超声波探伤
超声波探伤仪的使用
钢板测厚
超
声
锻件探伤
检
测
斜探头性能测试
距离-波幅曲线DAC的绘制
• 超声换能器：将其他形式能量转换成超音 频振动形式能量的器件可用来发射超声波 ，具有可逆效应时又可用来接收超声波。
• 探头：以换能器为主要元件组装成具有一 定特性的超声发射、接收器件。
• 超声波探头是组成超声检测系统的最重要 的组件之一。探头的性能直接影响超声检 测的能力和效果。
常用的是压电换能器，压电晶片——探 头的关键部件。