超声波检测专业知识讲座培训课件
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超声波检测专业知识讲座
超声波检测
• 本章提要：
• 超声检测（UT）是利用其在物质中传播、界面反 射、折射(产生波型转换)和衰减等物理性质来发现 缺陷的一种无损检测方法，应用较为广泛。
• 按其工作原理不同分为：共振法、穿透法、脉冲 反射法超声检测；
• 按显示缺陷方式不同分为： A型、B型、C型、3D 型超声检测；
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14
发射探头
埋藏缺陷的检测原理
直通波
接收探头
直通波
底面反射波 底面反射波
上端点 下端点
超声波检测专业知识讲座
15
扫查面开口缺陷的检测原理
直通波中断
发射探头
接收探头
无直通波
底面反射波 底面反射波
缺陷下尖端
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16
发射探头
底面开口缺陷的检测原理
直通波
接收探头
标代表探头在探测面上沿一直线移动扫查的位置坐标，
横坐标是声传播的时间（或距离）。该方式可以直观
地显示出被探工件任一纵截面上缺陷的分布及缺陷的
深度等信息。
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33
C型 显示 原理
C型显示显示的是试件的一个平面投影图，探头在试件表面
做二维扫查，屏幕的二维坐标对应探头的扫查位置。探头在
直通波
底面反射波中断
缺陷上尖端
超声波检测专业知识讲座
无底面反 射波
17
发射探头
层间缺陷的检测原理
直通波
接收探头
反射信号
直通波
底面反射波 底面反射波
反射波
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18
TOFD扫查方式
焊缝
焊缝
焊缝
发射探头
接收探头 探头架
移动方向 Y－
X Y+
发射探头 移动方向
接收探头 探头架 X
Y－
Y+
直射声束穿透法
(a) 无超缺声波陷检测；专业(b知)识有讲座缺陷
30
A型显示和超声成像
• 按超声信号的显示方式，可将超声 检测方法分为A型显示和超声成像 方法，其中超声成像显示按成像方 式的不同又可再分为B、C、D型 显示等。
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31
A型显示是一种波形显
示，屏幕的横坐标代
表声波的传播时间
多次底波法。
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8
缺陷回波法
底波高度法
多次底波法
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9
2.衍射时差法
• 定义：Time Of Flight Diffraction
衍射时差法超声检测
• TOFD 方法利用缺陷端点的衍射波信号探测和测 量缺陷的尺寸
• TOFD基本结构：一发一收双探头
宽角度纵波斜探头（通常）
（或距离），纵坐标
代表反射波的声压幅
度。 可以认为该方式
显示的是沿探头发射
声束方向上一条线上
的不同点的回波信息。
图6-17为A型显示原理
图。图中，T表示发射
脉冲，F表示来自缺陷
的回波，B表示底面回
波。
图6-17 A型显示原理图
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32
B型 显示 原理
B型显示显示的是试件的一个二维截面图，屏幕纵坐
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10
TOFD 检测设备举例
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11
TOFD 检测显示示例
A扫描显示 TOFD图像
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12
物理基础－衍射
入射波
缺陷上的每一点形成 新的子波源称为衍射
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13
入射波
衍射（续）
衍射波
反射波
缺陷 衍射波
特点：
1、全方位 2、低能量
发射探头
接收探头 探头架
移动方向 Y－
X Y+
平行扫查
非平行扫查
偏置平行扫查
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1、表面开口裂纹
1 2
1
2
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20
2、X形坡口根部未焊透
1 2
3 4
1
2 13
42
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21
3、V形坡口根部未焊透
1
2 3
1
2 3
根部未焊透
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二、按原理分类的超声检测方法
超声检测方法按原理分类，可分为脉冲 反射法、衍射时差法、穿透法和共振法。
1.脉冲反射法
超声波探头发射脉冲波到被检工件内， 通过观察来自内部缺陷或工件底面反射波的 情况来对试件进行检测的方法，称为脉冲反 射法。
脉冲反射法包括缺陷回波法、底波高度法和
注意Βιβλιοθήκη Baidu 超声波检测过程常采用脉冲波。
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6
超声波检测仪
超声波检测仪是超声检测的主体设备， 是专门 用于超声检测的一种电子仪器。
(1) 超声波检测仪的作用。它的作用是产生电振 荡并加于换能器——探头，激励探头发射超声波，同 时将探头送回的电信号进行放大处理后以一定方式显 示出来，从而得到被探测工件内部有无缺陷及缺陷的 位置和大小等信息。
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3
超声波探头
①直探头
引线
阻尼块 压电晶片 外壳
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4
②斜探头
压电晶片 阻尼材料
握柄
引线
有机玻璃楔块
o
入射点
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外壳
5
• 按超声波振动持续时间分为： (1)连续波——在有效作用时间内声波不间 断地发射；
(2)脉冲波——在有效作用时间内声波以脉 冲方式间歇地发射。
22
4、密集气孔
1
2
1
2
3
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23
5、横向裂纹
1 1
22
1
3
2
3
4
3
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6、根部未焊满
1
2 3
1 2
3
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25
7、层间未熔合
1 2
3
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TOFD technique
8、根部未熔合
Lack of root fusion defect
• 按选用超声波波型不同分为：纵波法、横波法、 表面波法超声检测；
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2
一、 超声波检测技术基础
1.超声波的物理本质 它是频率大于2万赫兹的机械振动在弹
性介质中的传播行为。
即超声频率的机械波。
一般地说，超声波频率越高，其能量 越大，探伤灵敏度也越高。
超声检测常用频率在 0.5～10 MHZ。
每一位置接收的信号幅度以光点辉度表示。该方式可形象地
显示工件内部缺陷的平面投影图像，但不能显示缺陷的深度。
图6-19为C型显示原理图。
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三、超声检测
各种探头 (a) 纵波直探头； (b) 横波斜探头； (c) 双晶探头
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TOFD technique
9、根部凹陷
Root Concavity defect
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TOFD technique
10、根部过厚
Over penetration defect
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3.穿透法
穿透法通常采用两个探头，分别放置在试件两侧，一个 将脉冲波发射到试件中，另一个接收穿透试件后的脉冲信号， 依据脉冲波穿透试件后幅值的变化来判断内部缺陷的情况。
超声波检测
• 本章提要：
• 超声检测（UT）是利用其在物质中传播、界面反 射、折射(产生波型转换)和衰减等物理性质来发现 缺陷的一种无损检测方法，应用较为广泛。
• 按其工作原理不同分为：共振法、穿透法、脉冲 反射法超声检测；
• 按显示缺陷方式不同分为： A型、B型、C型、3D 型超声检测；
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发射探头
埋藏缺陷的检测原理
直通波
接收探头
直通波
底面反射波 底面反射波
上端点 下端点
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扫查面开口缺陷的检测原理
直通波中断
发射探头
接收探头
无直通波
底面反射波 底面反射波
缺陷下尖端
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发射探头
底面开口缺陷的检测原理
直通波
接收探头
标代表探头在探测面上沿一直线移动扫查的位置坐标，
横坐标是声传播的时间（或距离）。该方式可以直观
地显示出被探工件任一纵截面上缺陷的分布及缺陷的
深度等信息。
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C型 显示 原理
C型显示显示的是试件的一个平面投影图，探头在试件表面
做二维扫查，屏幕的二维坐标对应探头的扫查位置。探头在
直通波
底面反射波中断
缺陷上尖端
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无底面反 射波
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发射探头
层间缺陷的检测原理
直通波
接收探头
反射信号
直通波
底面反射波 底面反射波
反射波
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TOFD扫查方式
焊缝
焊缝
焊缝
发射探头
接收探头 探头架
移动方向 Y－
X Y+
发射探头 移动方向
接收探头 探头架 X
Y－
Y+
直射声束穿透法
(a) 无超缺声波陷检测；专业(b知)识有讲座缺陷
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A型显示和超声成像
• 按超声信号的显示方式，可将超声 检测方法分为A型显示和超声成像 方法，其中超声成像显示按成像方 式的不同又可再分为B、C、D型 显示等。
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A型显示是一种波形显
示，屏幕的横坐标代
表声波的传播时间
多次底波法。
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缺陷回波法
底波高度法
多次底波法
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2.衍射时差法
• 定义：Time Of Flight Diffraction
衍射时差法超声检测
• TOFD 方法利用缺陷端点的衍射波信号探测和测 量缺陷的尺寸
• TOFD基本结构：一发一收双探头
宽角度纵波斜探头（通常）
（或距离），纵坐标
代表反射波的声压幅
度。 可以认为该方式
显示的是沿探头发射
声束方向上一条线上
的不同点的回波信息。
图6-17为A型显示原理
图。图中，T表示发射
脉冲，F表示来自缺陷
的回波，B表示底面回
波。
图6-17 A型显示原理图
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B型 显示 原理
B型显示显示的是试件的一个二维截面图，屏幕纵坐
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10
TOFD 检测设备举例
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11
TOFD 检测显示示例
A扫描显示 TOFD图像
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物理基础－衍射
入射波
缺陷上的每一点形成 新的子波源称为衍射
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13
入射波
衍射（续）
衍射波
反射波
缺陷 衍射波
特点：
1、全方位 2、低能量
发射探头
接收探头 探头架
移动方向 Y－
X Y+
平行扫查
非平行扫查
偏置平行扫查
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1、表面开口裂纹
1 2
1
2
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2、X形坡口根部未焊透
1 2
3 4
1
2 13
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3、V形坡口根部未焊透
1
2 3
1
2 3
根部未焊透
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二、按原理分类的超声检测方法
超声检测方法按原理分类，可分为脉冲 反射法、衍射时差法、穿透法和共振法。
1.脉冲反射法
超声波探头发射脉冲波到被检工件内， 通过观察来自内部缺陷或工件底面反射波的 情况来对试件进行检测的方法，称为脉冲反 射法。
脉冲反射法包括缺陷回波法、底波高度法和
注意Βιβλιοθήκη Baidu 超声波检测过程常采用脉冲波。
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超声波检测仪
超声波检测仪是超声检测的主体设备， 是专门 用于超声检测的一种电子仪器。
(1) 超声波检测仪的作用。它的作用是产生电振 荡并加于换能器——探头，激励探头发射超声波，同 时将探头送回的电信号进行放大处理后以一定方式显 示出来，从而得到被探测工件内部有无缺陷及缺陷的 位置和大小等信息。
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超声波探头
①直探头
引线
阻尼块 压电晶片 外壳
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4
②斜探头
压电晶片 阻尼材料
握柄
引线
有机玻璃楔块
o
入射点
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外壳
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• 按超声波振动持续时间分为： (1)连续波——在有效作用时间内声波不间 断地发射；
(2)脉冲波——在有效作用时间内声波以脉 冲方式间歇地发射。
22
4、密集气孔
1
2
1
2
3
超声波检测专业知识讲座
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5、横向裂纹
1 1
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1
3
2
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超声波检测专业知识讲座
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6、根部未焊满
1
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超声波检测专业知识讲座
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7、层间未熔合
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超声波检测专业知识讲座
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TOFD technique
8、根部未熔合
Lack of root fusion defect
• 按选用超声波波型不同分为：纵波法、横波法、 表面波法超声检测；
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一、 超声波检测技术基础
1.超声波的物理本质 它是频率大于2万赫兹的机械振动在弹
性介质中的传播行为。
即超声频率的机械波。
一般地说，超声波频率越高，其能量 越大，探伤灵敏度也越高。
超声检测常用频率在 0.5～10 MHZ。
每一位置接收的信号幅度以光点辉度表示。该方式可形象地
显示工件内部缺陷的平面投影图像，但不能显示缺陷的深度。
图6-19为C型显示原理图。
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三、超声检测
各种探头 (a) 纵波直探头； (b) 横波斜探头； (c) 双晶探头
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TOFD technique
9、根部凹陷
Root Concavity defect
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TOFD technique
10、根部过厚
Over penetration defect
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3.穿透法
穿透法通常采用两个探头，分别放置在试件两侧，一个 将脉冲波发射到试件中，另一个接收穿透试件后的脉冲信号， 依据脉冲波穿透试件后幅值的变化来判断内部缺陷的情况。