实验八超声波检测

实验八超声波检测

一、实验目的

1、了解超声波检测的基本原理和方法；

2、了解超声波检测的特点和适用范围；

3、掌握斜探头横波探伤的距离－波幅（DAC）曲线制作方法。

二、实验设备器材

1、ZXUD－40型数字式超声波探伤仪

ZXUD－40型数字式超声波探伤仪是小型化的便携式超声波探伤仪器，特别适用于材料缺陷的评估与定位、壁厚测量等，适合各种大型工件和高分辨率测量的要求。主要参数指标如下：

采样平率：100MHz（最高）

增益范围：0 ~ 110dB；0.1，1.0，2.0，6.0步进

动态范围：≥35dB

垂直线性：≤3％

水平线性：≤0.1％

探测范围：0－10m；0.1，1以及10mm步进自动设置

延迟：0－500.0μS

分辨率：≥40Db(5N14))

灵敏度余量：≥63Db

抑制：0－90％；线性

探头类型：单探头，双晶探头，穿透探头

声速：1000~ 16000 m/s，步进为1 m/s

闸门：进波门（直方门，DAC门）、失波门

报警：声光报警

显示： 5.7英寸，高亮、真彩TFT显示器

电池：锂聚合电池，工作时间≥10h

仪器重量： 1.8Kg（带电池）

环境温度：-5℃~60℃

相对湿度：20~90％RH

仪器外观如图一所示：

图一：仪器外观

本仪器采用软启动模式。再冷机状态下，当按住键持续2s后，将开启仪器电源，进入启动屏幕此时该屏幕上将显示初仪器的软件版本号以及软件发布日期，仪器自动进入系统自检并显示自检状态。系统自检完成后，自动进入仪器工作主界面。

在系统自检过程中，若电池电量过低，仪器会自行关机。

若在自检过程中，出现错误或用户按下任意键，那么在系统自检结束后，系统需要用户按下任意键（不包含电源按键），才进入仪器工作主界面。

在开机状态下，若用户持续2s按下，仪器将显示关机对话框，然后自动关机。

键盘及其功能

本仪器包含27个按键。这些按键分成5大类：电源键、方向键、功能菜单键，子菜单键和功能热键。关于各按键的具体功能概述，参见表8-1。

表8-1 各按键的具体功能概述

2、超声波横波斜探头

在超声波检测中，超声波探头将电能转换成超声能（产生超声波），发射出去，同时也能将接受到的超声波转换成电能，通过连接导线传递到探伤仪中。由于超声波探头在检测过程中起到一个能量转换的作用，因此，超声波探头也称为超声换能图三斜探头结构

器或电声换能器。横波斜探头上常标有该1、吸声材料 2、斜楔 3、阻尼块

探头的工作频率、晶片尺寸和K值。4、外壳 5、电缆线 6、压电晶片

3、试块

按一定用途设计制作的具有简单几何形状的人工反射体的试样称为试块。试块和仪器。探头一样是超声波检测中的重要工具，其主要作用有：确定检测灵敏度、测试仪器和探头的组合性能、调整扫描速度（即显示屏上的水平刻度与实际声程之间的比例关系）、评判缺陷大小、以及测量材料声速、衰减性能等。

试块可以是按照各种标准制作的标准试块，也可以是自己按照实际需要制作的对比试块。本次实验使用的CKS－ⅠA试块和CKS－ⅢA试块属于标准试块。其尺寸结构分别如图四、图五所示。

4、耦合剂

由于超声波在空气界面100％反射，不能穿透到工件中去进行检测，因此，必须借助探头与工件表面之间涂敷的液体，排除空气间歇，以实现声能的传递，这种液体称为

耦合剂。常用的耦合剂有水、甘油、水玻璃和机油。本实验采用机油。

图二 CKS －ⅠA 试块

其余

图三 CKS －ⅢA 试块

三、实验原理

由于超声波不同的检测方法在检测原理上略有区别，在此我们以直探头探伤来说明其脉冲反射法原理。如图六所示：

缺陷波

发射波底波

图四超声波检测脉冲反射法原理

超声波探伤仪发射一定频率的电信号，通过探头中的压电晶片转换成超声波，经过耦合剂透射进入被检测工件中，超声波在工件中进行传播，如果没有缺陷，则被工件底面反射到探头当中，探头再将接受到的信号转换成电信号传递到探伤仪中，经过滤波和放大等处理，在显示屏上形成底面回波。由于该波经过了二倍工件厚度的路程，因此底波和发射波在显示屏的水平方向有一段距离。如果在工件内部存在缺陷，那么透射进入工件的超声波在缺陷位置发生反射，该反射波同样经过探头进入探伤仪中，在显示屏上形成回波。由于缺陷位置在工件中，因此该回波所经历的路程比底面回波所经历的路程要短，则该回波在显示屏水平方向上的位置就位于发射波和底波之间。因此通过回波在显示屏水平方向上的位置就可以判断工件内部是否存在缺陷；通过回波的高度就可以判断缺陷的大小；通过移动探头就可以得到缺陷的面积或长度。这就是超声波检测脉冲反射法的基本原理。

四、实验步骤

假使探访条件和要求如下：

1、工件：30mm厚的钢板焊缝

2、探头：单探头

3、试块：CSKIA，CSKIIIA

4、DAC法

（1）DAC点数：6（10、20、30、40、50、60）

（2）判废线偏移量：+5 dB

（3）定量线偏移量：-3 dB

（4）测长线偏移量：-9 dB

实现步骤如下：

1.将探头与仪器连接，开启仪器电源开关，使仪器处于正常工作状态。

2.设置参数

参数功能菜单包含6个水平菜单，可以通过（上翻）或（下翻）

来选择水平菜单。探头参数设置安排在第1个参数菜单。“探头类型”，选择类型为“斜”；“探头频率”，根据所使用的斜探头上标注的频率输入频率值；“探头规格”输入探头所示尺寸值，其它参数可在测试过程中或测试结束后再行输入。

调试

（一）校零位偏移（简称：校零偏）

按下功能菜单键，将展开“自动校准”水平菜单。按下子菜单键，选择“校零偏”。

图五校零位偏移时的水平菜单

校零位偏移之前，必须完成下面列举准备工作：

（1）重复频率设置为60Hz

（2）设置正确的收发模式

（3）数字抑制设置为零