超声检测设备与器材优秀课件

三、超声波检测仪 （一）超声波检测仪的工作原理 同步电路产生的触发脉冲同时加至扫描电路和发射电路，扫描电路受触发开
始工作，产生锯齿波扫描电压，加至示波管水平偏转板上，使电子束发生水 平偏转，在荧光屏上产生一条水平扫描线。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，产生超声波，超声波通过透声介质 （耦合剂）进入被检工件，超声波在工件中传播，遇到边界（缺陷或底面） 产生反射，返回到探头，又被压电晶片转变为电信号，经接收电路放大和检 波，加到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。
（二）按缺陷显示方式可分为：
1、A型显示检测仪：A型显示是一种波型显示，检测仪荧 光屏的横坐标代表声波的传播时间（如果超声波在均匀介 质中传播，则声速是恒定的，则传播时间可以转变为传播 距离），纵坐标代表反射波的幅度，由反射波的位置可以 确定缺陷的位置，反射波的幅度可以估算缺陷的大小。
2、B型显示检测仪：B型显示是一种图象显示，检测仪荧 光屏的横坐标是靠机械扫描来代表探头的扫查轨迹，纵坐 标是靠电子扫描来代表声波的传播时间或距离，因而可以 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。如图
动态范围：动态范围是指在增益不变的情况下，超声检测 仪可运用的一段信号幅度范围，在此范围内信号不过载或 畸变，也不至过小而难以观测。
每秒钟发射同步脉冲的次数称为重复频率，重复频率决定 了仪器每秒钟向被检工作内发射超声波的次数（数十次以 致数千次）。重复频率高，采样数据快，漏检率低（适宜 自动化检测，可以实现高速扫查）。但重复频率高，脉冲 间隔时间短，使未经过充分衰减的多次反射进入下一周期 形成所谓的“幻象波”，造成缺陷误判。所以，重复频率 不是越高越好。
周期性地发射一持续时间很短的电脉冲，激励探头中压电 晶片发生振动产生超声波，超声波在工件中传播，并在边 界上产生反射和折射，探头的压电晶片接收从工件中反射 回来的超声波并转变为电信号，仪器对这些电信号进行处 理并以一定的方式显示出来，从而根据反射波的传播时间 和幅度来判断缺陷的位置和大小等情况。
2、穿透式检测仪：指示声的穿透能量，根据透过工件的 超声波强度来判断工件中有无缺陷及缺陷大小。检测灵敏 度低，且不能确定缺陷位置。
A型脉冲反射式模拟超声波检测仪电路方框图
（二）仪器的主要组成及作用
A型脉冲反射式超声波检测仪主要由同步电路、扫描电路、 发射电路、接收放大电路、显示电路和电源电路等组成。
1、同步电路：同步电路也叫触发电路，其作用是产生周 期性的同步脉冲，作为发射电路、扫描电路和其它辅助电 路的触发脉冲，使各电路在时间上协调一致地工作，是检 测仪工作的指挥中心。
3、C型显示检测仪：C型显示也是一 种图象显示，检测仪荧光屏的横坐标和 纵坐标都是靠机械扫描来代表探头在工 件表面的位置，探头接收信号幅度以光 点辉度表示，因而探头的工件表面移动 时，荧光屏上便显示出工件内部缺陷的 平面图象，但不能显示缺陷的深度。 如图
目前，广泛使用的是A型显示脉冲反射式超声波检测仪。 下面就来研究这种型号的检测仪
由缺陷回波引起的压电晶片产生的射频电压通常只有几十 毫伏至几百毫伏，放大电路需对其进行足够倍数的放大 （约100dB）,才能达到示波管显示所需的上百伏电压。
Kv=20lgU出/U入（dB） Kv：放大倍数 U出：放大电路输出电压 U入：放大电路输入电压
技术指标。
垂直线性：垂直线性是指输入到超声检测仪接收电路的信 号幅度与其在超声检测仪显示器上所显示的幅度成比例的 程度。
3、共振检测仪：频率可变的超声连续波在工件中形成共 振，用于共振法测厚。
穿透式检测仪、共振检测仪在无损检测领域内已很少使用。 应用最广的是脉冲反射式超声检测仪
脉冲反射式超声波检测仪的工作过程：检测仪中的脉 冲振荡电路产生一个周期性的持续时间很短的电脉冲， 这一周期性的电脉冲通过电线施加在探头中的压电晶 片上，激励压电晶片产生机械振动，从而产生超声波， 超声波通过特定的媒介传入被检工件并在工件中传播， 超声波在工件中传播过程中，遇到边界会产生反射和 折射，压电晶片接收到从工件中反射回来的超声波， 将机械能转化为电脉冲信号，通过检波和放大并以一 定方式显示出来，从而根据反射波在工件中的传播时 间确定缺陷的位置，根据反射波的幅度判断缺陷的大 小。
一、超声检测仪：超声检测仪是超声检测的主体设备， 其作用是：
1、产生电振荡并施加于换能器（探头）上，激励探
头中的压电晶片产生机械振动，从而产生超声波并 发射出去；
2、接收来自探头的电信号，并将其放大后以一定方 式显示出来。
二、超声波检测仪的分类 （一）、按超声波的原理可分为： 1、脉冲反射式超声检测仪：仪器通过向探头的压电晶片
2、发射电路：发射电路是一个电脉冲信号发生器，可以产 生100-400V的高压电脉冲，施加到探头的压电晶片上， 激励压电晶片发生振动，从而产生超声波。有些高能型仪 器也提供高达1000V的高压电脉冲。
掌握以下二个概念： 发射脉冲频带越宽，发射脉冲越窄，分辨率越好。 脉冲电压越高，脉冲越宽，则发射能量越大，穿透力就越
超声检测设备与器材
超声波检测设备与器材包括超声波检测仪、探头、 试块、耦合剂和机械扫描装置等。
超声波检测仪和探头是超声波检测的关键设备， 其性能的好坏影响超声波检测的检测灵敏度和定 位定量精度。
超声波检测试块和耦合剂是超声波检测的重要器 材，试块类型和反射体的性质对超声波检测灵敏 度和缺陷评定具有重要意义，耦合剂的类型和性 能对超声波检测灵敏度和缺陷评定也有重要影响。
大，盲区也越大，深度分辨率越差。
3、接收电路：超声信号经压电晶片转换后得到的微弱电脉 冲，被输入到接收电路，接收电路对其进行放大、检波、 使其能在显示屏上得到足够的显示。
接收电路通常由衰减器、高频放大器、检波器和视频放大 器等组成。接百度文库电路的性能对超声波检测仪器性能影响极 大，它直接影响到检测仪的垂直线性、动态范围、检测灵 敏度、分辨力等重要技术指标。