第四章超声波设备概论

4.1.1超声检测仪的分类
2.根据采用的信号处理技术不同分类： 1）模拟式检测仪：CTS-22\23型等 2）数字式检测仪：HS-600\CTS3000等 3.按照不同用途分类：非金属检测仪、超声
测厚仪 4.按超声波的通道数分类：单通道和多通道。 5.根据脉冲信号显示方式不同分类： 1）A型显示 2）成像显示：B\C\D\S\P型等
2）扫描电路开始工作，产生锯齿波扫描电压，加至示 波管水平偏转板，使电子束发生水平偏转，在荧光屏上 产生一条水平扫描线
3）同时，发射电路受触发产生高频脉冲，施加至探头， 激励压电晶片振动，在工件中产生超声波，超声波在工 件中传播，遇缺陷或底面产生反射，返回探头时，又被 压电晶片转变为电信号，经接收电路放大和检波，加至 示波管垂直偏转板上，使电子束发生垂直偏转，在水平 扫描线的相应位置上产生缺陷回波和底波。
手工检测目视观察时，提高重复频率可使波形显示 亮度增加、便于观察。
4.1.2模拟式超声检测仪
2.仪器主要组成部分的作用
2）扫描电路（时基）： 作用： A.用来产生锯齿波电压，施加到示波管水平偏
转板上，使示波管荧光屏上的光电沿水平方向 从作左只右作等速移动，产生一条水平扫描时 基线。 B.改变扫描速度（锯齿波的斜率）即可改变显 示在屏幕上的时间范围，即超声波的声程范围。
4.1.2模拟式超声检测仪 2）扫描电路框图及其波形：
4.1.2模拟式超声检测仪
2）扫描电路： 仪器上两种时基线调节功能： A.一是用来改变屏幕上显示的时间（距离）
范围的大小，称为测量范围或声速；该旋钮 用来调节扫描速度（锯齿波的斜率）。有仪 器设置测量范围和声速两个旋钮，测量范围 旋钮为粗调钮，按检测距离的大范围分挡， 声速是细调旋钮，以声速值作为的旋钮位置 的指示。
通常将时间轴上不同深度的信号幅度值全部采集 下来，在每个探头移动位置沿时间轴用不同的亮度 （或颜色）显示出信号的幅度，将上下表面回波也 包含在时间轴显示范围内，则可以从图中看出缺陷 在该界面的位置、取向和深度，由信号的亮度（或 颜色）获得缺陷信号的幅度大小。
C型显示
C型显示： 是工件的一个平面投影图，探头在工件表
4.1.1超声检测仪的分类
6.A型显示 A型显示是一种波形显示，是将超声信号的
幅度与传播时间的关系以直角坐标的形式显 示出来。 横坐标为声波传播时间、纵坐标为信号幅度。 在均质介质中，从波的传播时间确定缺陷位 置，由回波幅度估算缺陷当量大小。
A型显示原理图
检波与非检波
非检波：又称射频信号，是探头输出的脉冲 信号的原始形式，用于分析信号特征。
面做二维扫查，显示屏的二维坐标对应探头 的扫查位置。在每一探头移动位置，将某一 深度范围的信号幅度用电子门选出，用亮度 或颜色代表信号的幅度大小，显示在对应的 探头位置上，则可得到某一深度范围缺陷的 二维形状与分布，若以个点的亮度代表回波 传播时间，则可得到哦缺陷深度分布。源自4.1.2模拟式超声检测仪
4.1.2模拟式超声检测仪
2.仪器主要组成部分的作用 1）同步电路（触发）作用 A.组成：振荡器和微分电路。 B.作用： 是每秒产生数十至数千个周期性的同步脉
冲，作为发射电路、扫描电路以及其它辅助 电路的触发脉冲，使各电路在时间上协调一 致工作。
4.1.2模拟式超声检测仪
2.仪器主要组成部分的作用
4.1超声检测仪 作用：超声检测仪是超声检测的主体设备，
它的作用是产生电振荡并施加于换能器（探头） 上，激励探头发射超声波，同时接收来自于探 头的电信号，将其放大后以一定的方式显示出 来，从而得到被检工件中有关缺陷的信息。
4.1.1超声检测仪的分类
1.按指示的参量分为：
1）穿透式检测仪：发射频率不变、连续波；根据透 过工件的超声波强度变化判断工件中有无缺陷大小。 灵敏度低，不能确定缺陷的深度位置，须从两侧接 近工件，目前很少使用。
检波：探头输出的的脉冲信号经检波后显示 的形式，可将时基线从屏幕中间移到刻度板 底线，可观察的幅度增加一倍，图像清晰简 单，便于判断信号的存在及读出信号幅度， 但其失去了其中的相位信息。
B型显示
B型显示：
是工件的一个二维截面图，将探头在工件表面沿 一条线扫查时的距离作为一个轴的坐标，另一个轴 的坐标是声传播的时间（或距离）。
C.重复频率：每秒种内发射同步脉冲的次数。
作用：它决定超声仪的发射脉冲重复频率，即决定 了每秒向被检工件内发射超声脉冲的次数。
重要性：对自动化检测选择重复频率很重要，自动 化检测可以自动记录超声信号，实现高速扫描检查， 因此要求有高重复频率以保证不漏检。
高重复频率使两次脉冲间隔时间变短，有可能使未 充分衰减的多次反射进入下一周期，形成“幻想波”， 造成缺陷误判。因此，自动化检测的扫描速度受到最 大重复频率的限制。
第四章超声波设备与器材
本章主要内容：
1、超声检测仪器：（分类、模拟式超声检测仪工 作原理、数字式超声检测仪工作原理、仪器的维护 保养、自动检测设备、超声波测厚仪） 2、探头：（压电效应与压电材料、压电材料的主 要性能参数、探头的结构、探头的主要种类） 3、耦合剂：（作用、常用种类） 4、试块：（分类、作用、标准试块、对比试块、 模拟试块、试块使用及维护） 5、仪器和探头的性能及其测试：（主要性能及其 组合性能、测试方法）
1.仪器电路方框图： 电路主要组成： 1）同步电路、2）扫描电路 3）发射电路、4）接收放大电路 5）显示电路和电源电路 6）延时电路、7）深度补偿电路 8）标记电路、 9）跟踪及记录附加装置等。
A型脉冲反射式模拟超声检测 电路方框图
模拟超声检测仪工作原理
工作原理：
1）同步电路产生的触发脉冲信号同时加至扫描电路和 发射电路
2）共振式检测仪：指示频率可变、连续波；仪器 通过探头向工件中发射连续的频率周期性变化的波， 根据发射波与反射波的差频变化判断工件中有无缺 陷；适宜检与检测面平行的缺陷。
3）脉冲波检测仪：指示脉冲波的幅度与运行时间。 仪器通过探头向工件周期性的发射一持续时间很短 的电脉冲，激励探头发射脉冲超声波，并接收从工 件发射回来的脉冲波信号，通过检测信号的返回时 间和波幅判断是否存在缺陷和大小。