【特种设备高级考试】超声检测设备与器材

能量穿透（幅度）式超声波检测仪
• 特点：一收一发，超声波通过检测区域，指示透过声波幅度。 • 应用：复合材料；非金属材料；粗晶材料；粘接或焊接质量。 • 发展：早期采用单频连续波；脉冲波；调制脉冲波。被脉冲式检测
仪取代。
共振式（频率）超声波检测仪
• 特点：连续波工作，自收自发，超声波和工件相互作用，指示振荡 峰值频率或自振频率计数。
A（Amplitude）型显示 （幅度-时间记录）
幅 度
时间 A扫波形 用曲线显示传输延时（声程距离）一维空间上的信号幅度信息的二维图形。 曲线上的各点： 水平位置表示传输延时或声程、深度、距离等。其中传输延时是直接测量 量。而声程、深度、距离是经声速、角度投影等比例系数传递的间接测量 量。 垂直位置表示信号幅度。通常用占满屏高的百分数表示。代表某个灵敏度 （增益/衰减）下信号的大小。
图像
相控阵成像
• 角度扫查（扇扫） • 纵波扇扫 • 横波扇扫 • 线扫 • 纵波线扫 • 横波线扫 • P扫描显示
P扫描
E（End）端视
T（Top）顶视
S（Side）侧视
扇扫（S扫）
电子栅格扫查（E扫）
4.1超声检测仪器
• 超声检测仪器分类 • 超声A扫探伤仪 • 超声测厚仪 • 先进超声检测仪器 • 自动探伤设备
4.1.1超声检测仪器分类
• 超声检测仪器是实现利用超声波传输性质检测材料特性的专用电 子仪器。随着：
• 超声检测方法
• 共振、穿透、脉冲回波、衍射时差、相控阵等
• 换能器技术
• 压电、电磁声、磁致伸缩、激光热波、激光干涉等
超声仪器显示方式
• 测厚数据 • 峰值频率、自振频率或脉冲延时测量厚度值，数字显示 • A扫波形 • 用曲线显示在传输延时（声程距离）一维空间上的幅度信息 • B扫图像 • 扫查距离+声程距离二维空间的幅度信息 • B扫和 D扫 • TOFD成像 • 双探头一发一收，深度非线性的 B扫描图像 • C扫图象 • 两个正交方向的 二维空间的 幅度或其他测量信息 • P扫图像 • 两个正交扫查方向+声程距离三维空间的幅度信息 • 相控阵成像 • 二维成像（E扫和 S扫） • P扫描 • 三维成像（正交成像和 极坐标成像）
B（Brightness）型显示 （亮度-时间-扫查记录）
扫 查
距 离
B扫图像 显示扫查距离+声程距离二维空间的幅度信息的二维图像
时间
图像中的每个点： 一维位置表示探头扫查距离，以毫米等为单位，通常是用编码器等机械移动传感器测量量。
另一维位置表示传输延时或声程、深度、距离等。其中传输延时是直接测量量。而声程、 深度、距离是经声速、角度投影等比例系数传递的间接测量量。 用亮度或 色度表示信号的幅度。
超声检测设备与器材
超声检测设备与器材内容
超声检测仪器 •重复激发探头，接收、放大、显示和处理超声波信号，给出检测结果。 超声探头 •将电信号转换成超声波振荡并传递到工件内，将工件的超声波振荡转换成电信号。 试块 •校准仪器和探头组成的检测系统，验证系统和方法的检测能力。 耦合剂 •实现超声波振荡在探头和工件之间的传递。 扫查器或自动探伤设备等 •实现探头对工件的检测覆盖扫查。 性能指标和测试方法 •组合检测系统。检测能力。
TOFD平行扫查（B扫）
C型显示
Y 扫 查 方 向
C扫图象
X扫查方向
探头在工件表面两个方向移动覆盖二维检测区域，并显示两个正交扫查方向的
二维空间的 幅度或其他测量信息
图像中的每个点：
两个坐标位置分别表示探头在两个扫查方向的位移值，通常用编码器等机械扫
查位置传感器测量。
亮度或色度表示一个超声测量量
• 应用：复合材料结构；非金属材料粘接；厚度测量。 • 发展：仪器扫频；系统自振。
脉冲回波式（幅度和时间） 超声波检测仪
• 特点：自收自发或一发一收，显示测量接收脉冲信号的传输时间和 幅度。
• 应用：一般金属，非金属的无损检测。 • 模拟A扫显示；传输延时比例；回波幅度比较 • 数字化A扫显示；参数化控制和读数
B型显示(斜探头PE平行扫查)
பைடு நூலகம்扫查距离
深 度 B扫图像 当超声斜角入射时，分为平行扫查（B扫） 和非平行扫查（ D扫） 图像中的每个点： 当超声斜角入射时的平行扫查（B扫）时， 声程距离能够在深度和扫查两个方向投影， 扫查方向的投影能叠加在探头扫查位置上。
TOFD非平行扫查（D扫）
TOFD成像 双探头一发一收，深度距离非线性的 B扫描图像
信号幅度：穿透波幅度、反射波幅度
信号延时：单波延时、多波相对延时
以上多个信息的测量值：厚度、声速、衰减
C扫描
P （Project）扫描（投影成像）
• 以焊缝为参照系的定义 • 顶视图（Top）：从焊缝/探头正上方俯视，XY平面的投影图像 • 侧视图（Side）：从焊缝侧面/探头端面观察， XZ平面的投影图像 • 端视图（End）：从焊缝端面（坡口截面）/探头侧面观察，YZ平面的 投影
• 电子电路技术
• 电子管、半导体、集成电路、数字电路、微电子电路等
•
等多项技术的发展不断发展，形成多种形式和类型。
仪器分类方法
• 超声检测参量 • 幅度大小、共振频率、反射波幅和回波延时 • A扫、B扫、C扫、P扫、TOFD成像、相控阵成像 • 仪器原理特征 • 连续波、脉冲波 • 扫频响应、自激共振、宽带脉冲、调制脉冲 • 模拟式、数字模拟组合式、全数字式 • 压电、电磁、激光 • 外型特征 • 柜式、台式、便携式、掌上型 • 适用场合 • 单通道人工探伤仪、多通道自动化探伤仪 • 通用型、专用型 • 金属、非金属