第4章超声检测的设备与器材资料.

2.超声波的发射和接收
超声波的发射：把电能超声能（逆压电效应） 超声波的接收：把超声能电能的过程（正压电效应）
16
Xi' an Polytechnic University
二.压电材料的性能参数
1.压电应变常数 压电应变常数是衡量压电材料发射性能的重要参数。
d 33 s U
m / V
Xi' an Polytechnic University
第4章 超声检测设备与器材
主讲教师：王秋萍
1
Xi' an Polytechnic University
主要内容
4.1 超声波探伤仪 4.2 探头 4.3 耦合剂 4.4 试块
2
Xi' an Polytechnic University
4.1
6
Xi' an Polytechnic University
4. A型显示、B型显示、C型显示 、D型显示 (1) A型显示
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(或 距离)，纵坐标代表反射波的声压幅 度。 A型显示的缺点：难以判断缺 陷的几何形状，缺乏直观性。
7
Xi' an Polytechnic University
2.压电电压常数
压电电压常数是衡量压电材料接收性能的重要参数。
g 33 UP

V / m N
3.介电常数
C
t A
17
Xi' an Polytechnic University
4.机电耦合系数
对Байду номын сангаас正压电效应： K
转换的电能 输入的机械能
转换的机械能 对于逆压电效应： K 输入的电能
2.各部分的作用 1)压电晶片：发射和接收超声波，实现电声能转换。 2)阻尼块：对晶片的振动起阻尼作用，提高分辨率；吸收晶 片向其背面发射的超声波；对晶片起支撑作用。 3)保护膜：保护压电晶片不致磨损或损坏。 4)电缆线：链接探头与仪器，屏蔽电磁波。 5)斜楔：以特定的角度产生相应的波型(实现波型转换)。 6)外壳：将各部分组合起来，并起保护作用。
20
Xi' an Polytechnic University
3.探头的分类 1)接触式纵波直探头(主要参数：频率和晶片尺寸） 2)接触式斜探头
L 1 , 产生小角度纵波（穿透 力强） 纵波斜探头： 横波斜探头： 1 L 2，产生纯横波 L 2，产生表面波检测表面 或近表面缺陷 表面波斜探头： 兰姆波斜探头：检测薄 板中的缺陷 范围为： 0 ～70 可变角斜探头：可变角
2.仪器的电路方框图及工作过程
14
Xi' an Polytechnic University
4.2 超声波探头
电材料的性能参数 压电效应压
电输入或输出端
探头的结构及分类 探头型号
压电陶瓷片
铝外壳
15
Xi' an Polytechnic University
一、压电效应
1.压电效应
压电材料当承受外力(压力或张力)作用发生形变时，在 晶体表面会出现了极化电荷，晶体内部产生了电场，这种效 应叫做正压电效应；反之，当晶体承受外电场作用时，就会 发生形变而产生机械振动，这种效应称为逆压电效应。正、 逆压电效应统称为压电效应。
主要参数：频率、晶片 尺寸和声入射角，角度 的标称方式有三种 探头上直接表明在斜楔 上形成的入射角 以纵波入射角标称：在 称：有40 、 45 、 50 、 60 、 70 等。 以钢中的横波折射角标 以钢中的横波折射角的 正切值K标称：有 1.0， 1.5 ， 2， 2.5等。
21
Xi' an Polytechnic University
3)双晶探头
L 1 双晶纵波探头： 分类 1 L 2 双晶纵横探头：
A型显示具有检波和非检波两种形式。
8
Xi' an Polytechnic University
(2)B型显示
B扫描所显示的是与声束传播方向平行且与工件的测量表面垂直的 侧视二维截面图。 可以显示任一纵截面上缺陷的位置、取向与分布。
9
Xi' an Polytechnic University
(3) C型显示
(5) B、C、D扫描显示
D扫描所显示的是与声束平面及测量表面都垂直的剖面二维截面图。 假设焊缝中有一长条未焊透缺陷，各扫描成像方式如图所示。
12
Xi' an Polytechnic University
二.A型脉冲反射式超声波检测仪的工作原理
1.检测原理图
13
Xi' an Polytechnic University
5.机电品质因子
E储 m E损
cL N t df0 2
6.频率常数
常数
7.居里温度：使电压材料的压电效应消失的温度称为压电材料
的居里温度，用Tc表示。
18
Xi' an Polytechnic University
三.探头的结构及分类
1.探头的结构
19
Xi' an Polytechnic University
C扫描所显示的是与工件检测表面平行的某一深度的横断面，是 工件的一个视二维截面图 可以显示任一横截面上缺陷的形状与分布，但不能显示其深度。
10
Xi' an Polytechnic University
(4) A型、B型、C 型显示举例
A型显示
B型显示
C型显示
组合三维图
11
Xi' an Polytechnic University
一.超声检测仪器分类
1.按超声波的通道分 1)单通道检测仪。 2.按信号类型分类 1)模拟信号检测仪。 3.按指示参量分类 2)数字信号检测仪。 2)多通道检测仪。
1)穿透式检测仪。
2)调频式检测仪。 3)脉冲波检测仪。
5
Xi' an Polytechnic University
穿透法示意图
特点：发射频率不变的连续波； 接收到的是超声波能量值； 避免盲区；但灵敏度低，不能对缺陷定位。
超声检测仪

超声检测仪器分类
A型脉冲反射式超声波检测仪的工作原理
3
Xi' an Polytechnic University
超声检测仪的作用：
1.产生电振荡并加于换能器(探头)上，激励探头发射超声波。
2.将探头接收回的电信号进行放大，通过一定的方式显示出来。
4
Xi' an Polytechnic University